Электрохимические и химические методы декоративной обработки алюминия и его сплавов (стр. 12 )

8.4. Способ получения высококачественных многоцветных изображений

на алюминии и его сплавах

Изобретение относится к производству художественных изделий, в частности к способу отделки изделий из алюминиевых сплавов.

Известен способ отделки изделий из алюминиевых сплавов, заключающийся в ненесении на поверхность изделия покрытия, нанесении на него многоцветной деколи на стекольной основе и последующих сушке и обжиге (деколь – технология нанесения изображения на керамические или стеклянные изделия. Изображение переносится на керамику с бумажной основы, а затем фиксируется высокотемпературным обжигом. На бумажную основу изображение наносится способом шелкографии или офсетной печати. В настоящее время технология офсетного способа изготовления деколи уже отошла, так как ею не достигается требуемая толщина слоя керамических красок при печати. На смену этой технологии пришли системы специальных лазерных цветных принтеров для печати деколей).

Для эматалирования можно применить электролит, состав которого приведен в таблице 8.4.1.

Таблица 8.4.1.

Режим эматалирования: температура электролита 40 … 45˚С; анодная плотность тока 0,3 … 1,0 А/дм2. Катоды – сталь Х18Н10Т или свинец.

Электрический режим процесса эматалирования поддерживается следующим образом: в течение первых 5 минут процесса напряжение на ванне необходимо плавно повысить до 40 В, после чего поддерживать это напряжение в течение 30 минут, а затем в течение 5 минут поднять напряжение до 80 В и продолжать процесс еще 30 минут.

Толщина получаемых эматаль-пленок зависит от марки алюминиевого сплава: на сплаве АМг эматаль-пленки почти в 2 раза толще, чем на сплаве АК-6.

Температурный режим эматалирования должен учитывать марку сплава: для сплава АЛ-4 оптимальной температурой является 38 … 40˚С, а для сплава АЛ28 - 45˚.

8.5. Окрашивание анодированного алюминия и его сплавов

в вишневый цвет

Электролит позволяет при напряжении 7 … 8 В окрашивать анодированную поверхность алюминия в устойчивый вишневый цвет. В качестве противоэлектродов используется графит.

Увеличение концентрации компонентов электролита приводит при указанных условиях электролиза к получению окраски с более темным оттенком, а уменьшение концентрации компонентов – к получению окраски с более светлым оттенком.

Окрашенная в этом электролита поверхность алюминия А-0, АД-1 и его сплавов АМц, АМг в вишневый цвет не изменяет декоративных свойств как при испытании в термокамере при 40˚С, относительной влажности 96 … 98% в течение 56 суток, так и при испытании на устойчивость к солнечной радиации и Ультрафиолетовому облучению в течение длительного воздействия (5 циклов).

Пример 1. Пластину из алюминиевого сплава АД-1 размерами 50х80 мм предварительно обрабатывают в растворе NaOH (80 г/л) при температуре 70˚С в течение 20 секунд, затем промывают водопроводной водой и осветляют в 40%-ном растворе азотной кислоты при комнатной температуре и анодируют (электролит 200 г/л серной кислоты плотностью 1,15 г/см3, напряжение на ванне 13 В, температура электролита 20˚) в течение 45 минут. После анодирования поверхность сплава промывают водой. Подготовленную пластину на подвеске помещают в электролит, состав которого приведен в таблице 8.5.2.

Таблица 8.5.2.

На пластину в течение 9 минут с графитовым противоэлектродом накладывают переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 7 В. Затем пластину промывают водопроводной водой и уплотняют кипячением в дистиллированной воде в течение 30 минут. В результате получают пластину, равномерно окрашенную в вишневый цвет.

Пример 2. Две пластины 50х80 мм из сплавов АМц и АД-1 анодируют, как описано в примере 1, затем окрашивают в электролите, состав которого приведен в таблице 8.5.3.

Таблица 8.5.3.

при использовании переменного тока напряжением 8 В в течение 10 минут. После окрашивания поверхность пластин уплотняют, как описано в примере 1. В результате получают пластины, равномерно окрашенные в вишневый цвет. При этом оттенок пластины АД-1 совпадает с оттенком пластины, окрашенной ранее, а пластина АМц несколько темнее, чем пластина АД-1.

Пример 3. Пластины 50х80 мм из сплава АМц анодируют, как описано в примере 1, затем окрашивают в электролите, состав которого приведен в таблице 8.5.4.

Таблица 8.5.4.

При наложении переменного тока при напряжении 8 В в течение 10 минут. После окрашивания пластины уплотняют и получают равномерную окраску вишневого цвета.

Пример 4. Две пластины аз А-0 размерами 50х80 мм анодируют и окрашивают, как в примере 2; после окрашивания поверхность пластин уплотняют. Получают равномерно окрашенную в вишневый цвет поверхность пластин, при этом оттенки практически не различаются.

Таким образом, использование предлагаемого электролита для окрашивания анодированного алюминия и его сплавов в вишневый цвет обеспечивает увеличение гаммы цветов качественной декоративной отделки поверхности изделий из алюминия в вишневый цвет, устойчивый к солнечной радиации и воздействию высокой атмосферной влажности.

8.6. Окрашивание оксидной или эматаль-пленки на алюминии

в черный цвет

Изобретение относится к химической обработке оксидных пленок на алюминии и его сплавах, в частности к окрашиванию анодированного или эматалированного алюминия и его сплавов.

Известен способ электрохимического окрашивания алюминия в черный цвет (АС № 000) путем обработки изделия в растворе, содержащем уксуснокислый свинец Pb(CH3COO)2 и уксусную кислоту CH3COOH, переменным током при напряжении 28 … 30 В в течение 6 … 10 минут. При этом получают эматаль-пленки глубокого черного цвета.

Наиболее близким к изобретению является известный способ (патент США № 000) обработки анодированных изделий из алюминия и его сплавов, включающий электрохимическое окрашивание в черный цвет при комнатной температуре (25 … 28˚С) током переменной полярности в электролите, состав которого приведен в таблице 8.6.1.

Таблица 8.6.1.

При этом получают окрашенную в черный цвет анодную пленку, устойчивую к атмосферным явлениям и солнечной радиации.

Однако электрохимические способы окрашивания изделий из алюминия и его сплавов достаточно трудоемки, требуют применения дорогостоящего оборудования и потребляют значительное количество электроэнергии.

Кроме того, первый известный способ не позволяет окрашивать анодированный алюминий (только эматалированный), а второй способ – наоборот, только анодированный.

Цель изобретения – повышение воспроизводимости цвета при обработке изделий сложной конфигурации и упрощение процесса.

Указанная цель достигается тем, что в способе обработки оксидных пленок на изделиях из алюминия и его сплавов, включающем окрашивание в черный цвет при комнатной температуре в растворе соли никеля, перед окрашиванием изделие последовательно активируют в растворе, содержащем 2,7 … 2,9 г/л борогидрида натрия и 20 … 22 г/л гидроксида натрия, а окрашивание проводят в растворе, состав которого приведен в таблице 8.6.2.

Таблица 8.6.2.

Замена борогидрида натрия на гипофосфит натрия Na(PH2O2) не обеспечивает черного цвета поверхности анодированного или эматалированного алюминия.

Окрашенная предлагаемым способом анодированная или эматалированная поверхность изделий из алюминия и его сплавов не уступает по устойчивости к солнечной радиации и атмосферным явлениям образцам, полученным по известному электрохимическому способу. Поверхность выгодно отличается глубиной черного цвета, оттенок которого практически не зависит от сорта сплава и формы изделия.

Испытания оксидных пленок (анодированных в серной кислоте) на алюминии А-0 и сплавах АМц и АМг (по три пластины) и одного радиатора из сплава Д-16АТ, окрашенных по известному и предлагаемому способу, показали следующие результаты.

Таким образом, воспроизводимость окраски черного цвета согласно известному способу меняется от сплава к сплаву, а окраска радиатора неравномерна.

Способ согласно изобретению осуществляют следующим образом.

Пластины 50х80 мм из алюминия АЩМ, АМц и АМг и деталь, изготовленная в виде уголка из пластины АМц, предварительно обрабатывались в растворе, содержащем 80 г/л гидроксида натрия при температуре 70˚С в течение 20 секунд. Затем образцы промывались водопроводной водой и осветлялись в 10%-ном растворе азотной кислоты при комнатной температуре и анодировались в электролите, содержащем 200 г/л серной кислоты при температуре 20˚С и напряжении 13 В в течение 45 минут (или эматалировались в электролите, содержащем 32 г/л хромового ангидрида и 2 г/л борной кислоты при напряжении 40 В в течение 30 минут, затем при напряжении 80 в в течение 30 минут).

После анодирования или эматалирования образцы промывались водой, высушивались при комнатной температуре и методом окунания или полива активировались в 50 мл раствора хлористого палладия при температуре 25˚С. Избыточная влага удалялась с поверхности образцов валиком с фильтровальной бумагой.