Vers aangebrachte anodische oxidefilms kunnen worden gekleurd en verzegeld om het uiterlijk, de corrosiebestendigheid, de slijtvastheid en de lichtechtheid te verbeteren. In deze handleiding worden het kleuren met anorganische pigmenten, organische kleurstoffen, elektrolytische methoden en integrale kleuring toegelicht, met gedetailleerde informatie over de samenstelling van de baden, concentraties, temperaturen, spanningen, tijden en pH-waarden. Vervolgens wordt ingegaan op afdichting door middel van heet water, dichromaat, hydrolyse en organische impregnering, waarbij poriënafsluiting, eisen aan de waterkwaliteit, geschikte toepassingen en de beperkingen van elke methode worden toegelicht, terwijl ontbrekende reactievergelijkingen in de bron worden aangegeven. Het artikel behoudt de in de bron vermelde procesomstandigheden, eenheden, materiaalkwaliteiten en technische verbanden ter praktische referentie.
Een pas geanodiseerde laag kan onmiddellijk worden gekleurd om het uiterlijk en de corrosiebestendigheid te verbeteren. Door de laag eerst te kleuren en vervolgens te verzegelen, kunnen talrijke kleuren worden verkregen en worden de corrosiebestendigheid en slijtvastheid verbeterd.
Bij het chemisch kleuren van geanodiseerd aluminium wordt gebruikgemaakt van adsorptie door de poreuze laag. De poriën hebben doorgaans een diameter van 0,01 tot 0,03 μm, terwijl de in water gescheiden kleurstofmoleculen een grootte hebben van 0,0015 tot 0,0030 μm. De kleurstof wordt geadsorbeerd op de oppervlakken van de poriën, diffundeert en hoopt zich op in de poriën, en bindt zich aan aluminiumoxide via ionische en waterstofbruggen. Door verzegeling wordt de kleurstof in de poriën gefixeerd.
Het kleuren met anorganische pigmenten vindt voornamelijk plaats door fysische adsorptie: pigmentmoleculen vullen de oppervlakken van microporiën op en hechten zich daaraan. De kleuren zijn niet levendig en de hechting aan het substraat is slecht, maar de lichtechtheid is goed. Er worden twee oplossingen gebruikt. Na grondig spoelen wordt het geanodiseerde metaal gedurende 10 tot 15 minuten ondergedompeld in oplossing 1, gespoeld en vervolgens gedurende 10 tot 15 minuten ondergedompeld in oplossing 2, totdat de zouten in de film hebben gereageerd en er voldoende pigment is gevormd voor de gewenste tint.
| Kleur | Samenstelling | Massaconcentratie (g/l) | Temperatuur | Tijd (min) | Gekleurd zout gevormd |
|---|---|---|---|---|---|
| Rood | 1. Kobaltaacetaat | 50-100 | Kamertemperatuur | 5-10 | Kaliumferricyanide |
| 2. Kaliumferricyanide | 10-50 | ||||
| Blauw | 1. Kaliumferrocyanide | 10-50 | Kamertemperatuur | 5-10 | Pruisisch blauw |
| 2. IJzernitride | 10-50 | ||||
| Geel | 1. Kaliumchromaat | 50-100 | Kamertemperatuur | 5-10 | Loodchromaat |
| 2. Loodacetaat | 100-200 | ||||
| Zwart | 1. Kobaltaacetaat | 50-100 | Kamertemperatuur | 5-10 | Kobaltoxide |
| 2. Kaliumpermanganaat | 12-25 |
Het kleuren met organische kleurstoffen omvat fysische adsorptie en chemische reacties. Aluminiumoxide kan covalente bindingen aangaan met sulfonzuurgroepen, waterstofbruggen met fenolgroepen of complexen vormen met kleurstofmoleculen. Organische kleurstoffen zorgen voor levendige kleuren en een breed kleurengamma, maar hebben een slechte lichtechtheid. Gedestilleerd of gedeïoniseerd water heeft de voorkeur, omdat calcium- en magnesiumionen in leidingwater complexen vormen met kleurstofmoleculen en het bad kunnen bederven. De kleurstof wordt opgelost in warm water, dat bijna tot het kookpunt wordt verwarmd, en gefilterd als er nog zwevende deeltjes of bezinksel aanwezig zijn. De pH-waarde van het bad moet worden gecontroleerd en bijgesteld. Geschikte materialen voor de tank zijn onder meer keramiek, roestvrij staal en polypropyleen.
| Kleur | Nr. | Kleurstof | Massaconcentratie (g/l) | Temperatuur (°C) | Tijd (min) | pH |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Rood | 1 | Alizarine-rood (R) | 5-10 | 60-70 | 10-20 | |
| 2 | Acid Scarlet (GR) | 6-8 | Kamertemperatuur | 2-15 | 4.5-5.5 | |
| 3 | Reactief briljant rood | 2-5 | 70-80 | |||
| 4 | Aluminiumrood (GLW) | 3-5 | Kamertemperatuur | 5-10 | 5-6 | |
| Blauw | 1 | Direct lichtbestendig blauw | 3-5 | 15-30 | 15-20 | 4.5-5.5 |
| 2 | Reactief briljantblauw | 5 | Kamertemperatuur | 1-5 | 4.5-5.5 | |
| 3 | Zuurblauw | 2-5 | 60-70 | 2-15 | 4.5-5.5 | |
| Goudgeel | 1 | Alizarinegeel (S) | 0.3 | 70-80 | 1-3 | 5-6 |
| Alizarine-rood (R) | 0.5 | |||||
| 2 | Reactief briljant oranje | 0.5 | 70-80 | 5-15 | ||
| 3 | Aluminiumgeel (GLW) | 2.5 | Kamertemperatuur | 2-5 | 5-5.5 | |
| Zwart | 1 | Acid Black (ATT) | 10 | Kamertemperatuur | 3-10 | 4.5-5.5 |
| 2 | Zuurdonkerblauw | 10-12 | 60-70 | 10-15 | ||
| 3 | Anilinezwart | 5-10 | 60-70 | 15-30 | 5-5.5 |
Geanodiseerd aluminium wordt geëlektrolyseerd in een metaalzoutoplossing. Door elektrochemische reacties worden zware-metaalionen die in de microporiën binnendringen, gereduceerd tot metaalatomen, die zich afzetten in de poreuze laag op de bodem van de poriën. Verschillen in ionensoort, afgezet metaal, deeltjesgrootte en verdeling zorgen voor selectieve absorptie en reflectie bij verschillende golflengten en daarmee voor verschillende kleuren.
| Kleur | Samenstelling | Massaconcentratie (g/l) | Temperatuur (°C) | Wisselspanning (V) | Tijd (min) |
|---|---|---|---|---|---|
| Goudgeel | Zilvernitraat | 0.4-10 | 20 | 8-20 | 0.5-1.5 |
| Zwavelzuur | 5-30 | ||||
| Brons → bruin → zwart | Nikkel(II)sulfaat | 25 | 20 | 7-15 | 2-15 |
| Boorzuur | 25 | ||||
| Ammoniumsulfaat | 15 | ||||
| Magnesiumsulfaat | 20 | ||||
| Brons → bruin → zwart | Tin(II)sulfaat | 20 | 15-25 | 13-20 | 5-20 |
| Zwavelzuur | 10 | ||||
| Boorzuur | 10 | ||||
| Paars → roodbruin | Kopersulfaat | 35 | 20 | 10 | 5-20 |
| Magnesiumsulfaat | 20 | ||||
| Zwavelzuur | 5 | ||||
| Zwart | Kobalt(II)sulfaat | 25 | 20 | 17 | 13 |
| Ammoniumsulfaat | 15 | ||||
| Boorzuur | 25 |
Aluminium en aluminiumlegeringen kunnen in een elektrolyt die organische stoffen bevat worden geanodiseerd, waardoor tegelijkertijd een kleuring ontstaat. Fijne deeltjes die langs de poriënwanden zijn verspreid, verstrooien het invallende licht en zorgen voor verschillende kleuren. De deeltjes zijn afkomstig van het substraat of van afbraakproducten van de organische verbindingen in de elektrolyt. De kleurdiepte hangt rechtstreeks samen met de laagdikte. Een hoge anodische stroomdichtheid en spanning maken het proces energie-intensief.
Anodische lagen hebben een poreus, zeer actief oppervlak. Verontreinigingen en corrosieve stoffen kunnen in de poriën binnendringen, terwijl pigmenten kunnen ontsnappen, waardoor de prestaties van het oppervlak afnemen. Of het nu gekleurd is of niet, geanodiseerd aluminium moet daarom onmiddellijk worden verzegeld. Verzegeling zorgt ervoor dat de kleurstof in de microporiën wordt vastgezet, voorkomt uitlopen en verbetert de slijtvastheid, lichtechtheid, corrosiebestendigheid en elektrische isolatie.
Bij het afdichten met heet water wordt gebruikgemaakt van de hydratatie van amorf Al2O3:
[TE CONTROLEREN: de hydratatievergelijking ontbreekt in de bron]
In de broncode is n gelijk aan 1 of 3. Wanneer Al2O3 hydraten tot aluminiumoxide-monohydraat, Al2O3·H2O, het volume neemt toe met ongeveer 33%. Vorming van aluminiumoxide-trihydraat, Al2O3·3H2O verdubbelt het volume bijna. Hydratatie van Al2O3 op het filmoppervlak en de poriënwanden zorgt er dus voor dat het materiaal uitzet en de poriën zich sluiten.
Bij heetwaterverzegeling wordt water van 90 tot 100 °C, met een pH van 6 tot 7,5, gedurende 15 tot 30 minuten gebruikt. Hiervoor is gedestilleerd of gedeïoniseerd water vereist, omdat kalkaanslag uit leidingwater in de poriën kan worden geadsorbeerd en zo de transparantie en de kleurkwaliteit kan verminderen. Neutraal gedestilleerd water kan een troebel uiterlijk veroorzaken en de glans verminderen; licht zuur gedestilleerd water zorgt voor een betere verzegeling. Stoomverzegeling werkt volgens hetzelfde principe en is effectiever, maar duurder.
Aluminiumproducten worden bij verhoogde temperatuur in een sterk oxiderende kaliumdichromaatoplossing geplaatst, zodat de oxidefilm met het dichromaat reageert. Wanneer een geanodiseerd onderdeel in de oplossing wordt ondergedompeld, reageert het aluminiumoxide in de film en de poriënwanden met de waterige kaliumdichromaatoplossing. [TE CONTROLEREN: reactievergelijking ontbreekt in de bron.]
De ontstane neerslagen van basisch aluminiumchromaat en basisch aluminiumdichromaat sluiten, samen met het door hydratatie met heet water gevormde aluminiumoxide-monohydraat en -trihydraat, de microporiën af. Het bad bevat 50 tot 70 g/l kaliumdichromaat en wordt gedurende 15 tot 25 minuten bij een temperatuur van 90 tot 95 °C en een pH van 6 tot 7 gebruikt. De behandelde film is geel en heeft een goede corrosiebestendigheid. De methode is geschikt voor beschermend anodiseren, maar niet voor decoratieve gekleurde films.
Wanneer zeer verdunde nikkel- of kobaltsalzoplossingen door de film worden geadsorbeerd, treedt hydrolyse op. [TE CONTROLEREN: hydrolysevergelijkingen ontbreken in de bron.] Het resulterende nikkel- of kobalthydroxide slaat neer in de microporiën en sluit deze af. Kleine hoeveelheden zijn vrijwel kleurloos en transparant, waardoor de methode bijzonder geschikt is voor gekleurde beschermende en decoratieve films. De hydroxiden vormen bovendien complexen met organische kleurstoffen en verbeteren de lichtechtheid.
| Parameter | Formule 1 | Formule 2 | Formule 3 | |
|---|---|---|---|---|
| Massaconcentratie van de oplossing (g/l) | Nikkel(II)sulfaat | 4-6 | 3-5 | |
| Kobalt(II)sulfaat | 0.5-0.8 | |||
| Kobaltacetaat | 1-2 | |||
| Natriumacetaat | 4-6 | 3-5 | 3-4 | |
| Boorzuur | 4-5 | 3-4 | 5-6 | |
| Procesparameters | pH | 4-6 | 5-6 | 4.5-5.5 |
| Temperatuur (°C) | 80-85 | 70-80 | 80-90 | |
| Afdichtingstijd (min) | 10-20 | 10-15 | 10-25 | |
Anodische oxidefilms kunnen ook worden verzegeld met organische materialen zoals transparante vernis, gesmolten paraffinewas, diverse harsen en drogende oliën.
Deel uw tekening, materiaal, tolerantiedoel of toepassingsvraag. Ons engineeringteam kan de bewerkingsroute bekijken en een praktische volgende stap voorstellen.
Verspaningstechnologie
Goede aluminiumlasnaden beginnen met een zorgvuldige voorbereiding. In deze handleiding wordt ingegaan op het ontvetten met oplosmiddelen en het volledig en plaatselijk chemisch reinigen met de voorgeschreven concentraties, temperaturen en...
Artikel lezenVerspaningstechnologie
Aluminium kan worden gelast met behulp van MIG-, TIG-, wrijvingsroer-, weerstands-, plasmaboog-, elektronenstraal- en andere lasprocessen. Deze praktische vergelijking richt zich op MIG-apparatuur,...
Artikel lezenVerspaningstechnologie
Vezel- en CO₂-lasers gedragen zich verschillend bij het snijden van reflecterende aluminiumlegeringen. In deze vergelijking wordt gebruikgemaakt van systemen van 2,5 kW die A5052 snijden met stikstof en...
Artikel lezenVerspaningstechnologie
In dit artikel wordt uitgelegd hoe CNC verspanen werkt, met de nadruk op de machinestructuur, procesbesturing en productievoordelen. Het behandelt computerondersteund...
Artikel lezen
