Интерференционное окрашивание.Продолжение
При том, что производство интерференционных покрытий неизбежно сложное дело, и многие из описанных процессов проводились только в лабораторных условиях, широкий диапазон цветных покрытий, который они дают, делает их потенциально привлекательными как для декоративных, так и для архитектурных применений, и в 1990-ые эти технологии привлекали много внимания с сопутствующим продвижением ряда из них к коммерческому использованию.
Один из таких процессов был разработан Garriga в Мексике и потенциально может сократить число ванн, необходимых для обработки. В этой технологии заготовки вначале подвергаются анодированию в серной кислоте; затем барьерный слой модифицируется приложением пост. тока, пер. тока и вновь пост. тока либо в анодирующем электролите, либо в отдельной модифицирующей ванне, либо в окрашивающем электролите. В конце в модифицированные поры традиционным способом осаждается металл, чтобы получить спектр интерференционных цветов. Типичный пример иллюстрирует анодирование в традиционном сернокислотном электролите с получением пленки 18 микрон толщиной, и последующий переход к модифицирующей ванне с 50 г/л серной кислоты, где прикладывается пост. ток 16 вольт в течение 3 минут. За этим следует обработка пер. током в 4 вольта в течение 3 минут, после чего вторая обработка пост. током в 3 вольта в течение 4 минут.
Затем заготовки перемещаются в электролит на основе олова и окрашиваются в течение 4 минут при 18 V до получения яркого зеленого цвета. Изменение времени фазы модифицирования барьерного слоя в пределах 2-8 минут давало цвета серый, синий, зеленый, желтый, красный и пурпурный. Более поздние патенты Garriga описывают многослойный процесс с различными пленочными структурами в каждом слое и осажденным в слоях металлом. Базовый процесс включает традиционное анодирование, затем обработку с уменьшения толщины барьерного слоя под пост. током в ванне, которая может быть, а может не быть окрашивающей, после чего обработку пер. током для получения анодной пленки ниже первоначального слоя, но с меньшими порами, далее анодирование пост. током, лучше в том же электролите, для получения структуры с мелкими порами, но с толстыми стенками пор. В конечном итоге в пленку осаждается металл при нормальных условиях обработки пер. током. Это, несомненно, процесс весьма схожий с первым, но с большим пояснением происходящих структурных изменений, и опять же дающий целый спектр цветов. Хотя эти технологии не обязательно вовлекают дополнительные ванны для обработки, они требуют сложных систем подачи энергии и строго контроля протекающих процессов.
Коммерческие технологии, разработанные в Европе, включают процессы Italtechno Greylox и Multicolor, а также Novoмax/Henkel Spectrocolor 2000. Очень мало информации опубликовано о Greylox, который, по слухам, дает гамму серых оттенков. Он также привлекает промежуточную фазу после анодирования в кислотном растворе, со способностью модифицирования барьерного слоя, но без повреждения существующего покрытия; также процесс использует специальную систему энергоподачи.
Multicolor выдает обычный спектр интерференционных цветов. Он также привлекает этап модифицирования пор после обычного анодирования и это происходит в слабом кислотном растворе, содержащем добавку, которая защищает существующую пленку от воздействия. Здесь применяется специальная, управляемая компьютером система энергообепечения, выдающая низковольтный пер. ток с определенной частотой, и включающая также фазу подачи пост. тока.
Затем процесс завершает осаждение металла из электролита на основе олова. Важен строгий контроль всего процесса и температура анодирования должна поддерживаться с точностью в пределах + 0.5 оС от установленной величины, а состав электролита в пределах + 5г/л от заданной концентрации серной кислоты. Рассеивающая (отражающая) способность и насыщенность цвета хороши, как утверждают, если точно выполняются параметры процесса, но для всех ванн рекомендуются центральные электроды.
Несколько больше информации имеется по процессу Spectrocolor 2000, который описан в патентах. Он использует электролит с низкой концентрацией (менее 12 г/л) серной кислоты при низком напряжении (ниже 5V) с применением сложного переменного тока для достижения модификации пор. Эта ванна может быть той же, что и для окрашивания, так что она может также включать сернокислое олово и соответствующие стабилизаторы. Затем следует окрашивание, опять же с применением сложной комплексной обработки пер. током. Пункты патентной формулы гласят, что процесс модифицирует кристаллическую решетку барьерного слоя и запускает окрашивание путем другого физического механизма, нежели оптическая интерференция. Этот феномен был описан у компании Rodriguez. Она видит этот процесс как процесс прохождения (пропускания) света через кристаллическую пленку, которая генерирует цвет способом, сходным как у минералов, таких как рубины и изумруды. Фаза модифицирования барьерного слоя использует пер. ток, в котором позитивная часть формы волны (колебания) больше негативной части (смещенной относительно анодирования). Пиковое напряжение в положительном полупериоде должно быть ниже 7 V и плотность тока менее 200 мA/дм2. Это дает то, что Rodriguez называет барьерными кристаллами, которые, как утверждается, формируются между основанием пор и металлом. Утверждается, что они обладают иными физическими характеристиками в сравнении с остальной пленкой, включая коэффициент преломления. В таких условиях модифицирования барьерного слоя анодная пленка утрачивает свою прозрачность после нескольких минут и становится по виду непроницаемой. Формирование этой светонепроницаемой пленки не зависит от толщины первоначальной пленки, но утверждается, что она повышает коррозионную стойкость конечного покрытия. Последняя фаза окрашивания осаждает весьма малое количество металла в основании пор, и этот процесс требует строго контроля за электрическими и химическими параметрами. На практике ванны имеют тенденцию быть более разбавленными (4 г/л SnSO4) и менее кислыми (10 г/л H2SO4), чем, к примеру, традиционная оловянная ванна. Указания тщательного контроля всех условий, требующихся для такого типа процессов, даны в работе Korner’а. Он выявил, что температура в оловянных окрашивающих ваннах должна поддерживаться в пределах + 0.2оС от выбранной величины, а концентрация серной кислоты в ванне в пределах + 0.25 г/л. Подобным же образом в ванне для анодирования температура должна поддерживаться в пределах + 0.5оС, а концентрация серной кислоты в пределах + 10 г/л. Такого контроля непросто достичь, но технология, которая ныне подхвачена Henkel, воплощена в коммерческих установках, а покрытия применены на зданиях в Северной Америке и Европе.
Alures заявила процесс, который кажется идентичным процессам, описанным Alcan, но с применением фазы кислотной выдержки (кондиционирования) между фазами анодирования фосфорной кислотой и окрашивания. Suмitoмo суммировала разработки в интерференционных покрытиях алюминия в Японии, а Munk описал важность специальных источников пер./пост. тока в подобных процессах окрашивания. В других японских работах YKK, например, произвела синие цвета путем обработки пер. током в ванне, содержащей соль закиси железа, с последующей анодной обработкой пост. током в электролите, включающем гексациановую железную соль. Традиционная обработка для расширения пор производится до окрашивания. Kawai Engineering обнародует процесс анодирования в серной кислоте, в начале под пост. током и затем под пер. током, с последующим осаждением оловянно-никелевых частиц в модифицированные поры для получения синих, зеленых и золотых цветов. Они показывают средствами изображений, созданных методом отраженных электронов, что металл осаждается в мелких порах, созданных в фазе модифицирования, и это вероятно справедливо для многих процессов, использующих низкие напряжения второй фазы.
Alcan предложила использование интерференционных покрытий для других не-архитектурных применений. Таковые включают цветовые устройства для невосстанавливаемой упаковки, оптические интерференционные приборы и магнитные средства, а также сенсоры и устройства обеспечения безопасности (охранные).
Рассмотрим примеры. Производство невосстанавливаемой упаковки предполагает намеренное изготовление ослабленного слоя в анодном покрытии таким образом, что пленка отходит при сгибании и цвет меняется или пропадает. Это может быть проделано под контролируемым снижением напряжения анодирования, таким же способом, как при изготовлении мембран; или же путем введения агентов, снижающих склеивающую способность (обычно 40-350 ppм фтористого соединения) на финальной стадии анодирования.
Поскольку металлы, осаждаемые для получения цвета, могут подвергаться повторному растворению в сильных кислотных растворах, было признано целесообразным осаждать небольшое количество благородного металла, к примеру, Pd, Au или Pt, и такой метод выборочно использовался для придания изделиям многоцветных окрасок.
Pages: 1 2
Загрузка ...