Get Adobe Flash player

Интерференционное окрашивание

В конце 1970-х электролитическое окрашивание получило еще одно изменение направления после разработки Alcan и Asada более ярких, с более широкой палитрой цветов, которые, как было установлено, зависят от эффектов оптической интерференции. Эта разработка была позднее подробна описана Sheasby и др. Эффект был обнаружен при анодировании в серной кислоте с последующей обработкой для расширения пор, которая может выполняться многими способами, но удобнее всего осуществляется путем анодирования в течение короткого времени в электролите на основе фосфорной кислоты. Традиционное электролитическое окрашивание, например, в электролите на основе никеля, с увеличением времени обработки давало последовательную гамму цветов, проходя через сине-серый, серо-зеленый и желто-коричневый, до, в некоторых случаях, даже пурпурных оттенков.

Гораздо большая высота осаждения (слишком большая, чтобы получить видимый интерференционный эффект), узкий характер отложений и их неравномерность служат причиной совершенно иного механизма получения цвета. Можно видеть и увеличение пор в основании анодной пленки, и отложения большего диаметра, и их малую высоту и правильный характер. Осаждаемым металлом в этом случае был кобальт.

Исследователи установили, что окрашивающий электролит, осаждаемый металл и условия (режимы) окрашивания, применяемые для получения интерференционных покрытий, не являлись особенно решающими, а цветовой диапазон определялся структурой пор, формировавшейся в промежуточной стадии анодирования. Важным было увеличение диаметра пор и вертикальная глубина, на которую оно распространилось. Если увеличение диаметра было слишком малым, наблюдались только слабые интерференционные эффекты, а если увеличение было слишком большим, поры имеют тенденцию сливаться и вся структура анодной пленки нарушается, так что вырабатывание удовлетворительных покрытий было компромиссом между приемлемой степенью увеличения пор и получением требуемых цветов.

Электролиты на основе фосфорной кислоты, применяемые для увеличения пор, могли использоваться в широком диапазоне условий, но обычно применялась фосфорная кислота 100-150 г/л при 15-35оС в течение 2-10 минут под 10-40 V. Желаемые результаты могли достигаться при применении как постоянного тока (анодная реакция), так и переменного  тока, или соответствующего сочетания обоих режимов. Любой из нормально осаждаемых металлов может использоваться для окрашивания, и осаждение никеля, кобальта или олова дает интерференционные покрытия с легким бронзовым преобладанием, которое усиливается вместе с ходом времени окрашивания. Применение электролитов на основе меди дает интерференционные эффекты с преобладающим розоватым тоном, а серебро вызывает желтоватый оттенок. Условия осаждения в фазе окрашивания были не очень важны и управляли скорее скоростью процесса, нежели видимым цветом.

Из цветов, вырабатываемых по такой технологии, особенно привлекательной для архитектурных применений оказалась сине-серая окраска и, после расширенных производственных проб, покрытие под названием Anolok II получило коммерческое распространение в Великобритании через LHT Anodisers Ltd. в 1984. Было пристроено расширение к существующей линии анодирования для размещения новой операции фосфорнокислого анодирования, также дополнительные промывки и новая окрасочная ванна . Практически потребовалось построить параллельную линию для интерференционного окрашивания, с тем, чтобы заготовки перемещались туда после анодирования, и назад на первоначальную линию для закрепления. Более 50 зданий на сегодня сооружены с использованием этого покрытия, одним из самых больших проектов является модернизация здания Coммercial Union в Лондоне.

Примеры условий, примененных для получения интерференционных покрытий на профилях 6063

Условия

анодиро

вания

H2SO4

 

Условия

анодиро

вания во второй

фазе

Условия

электро-

литичес-

кого ок-

рашив-я

Влияние времени окрашивания на получаемый цвет (в минутах)

 

1

 

2

 

3

 

4

 

6

 

8

 

12

 

16

 

20

 

24

 

28

 

 

Пример

1

 

165 г/л

H2SO4

20 oC

30 мин.

1.5 А/дм2

17 В

120 г/л

H3PO4

+ 30 г/л

щавеле-

вая к-та

32 С

8 мин.

25 В

пост. тока

Sn-Ni

электро-

лит

20 С

рН 7.0

15 В

пер. то-

ка

 

 

-

 

без существ.

цвета

 

очень

светлая

бронза

 

 

 

светлая

бронза

 

 

сирене-

во-серый

 

 

сине-

серый

 

серо-

зеленый

 

багряно

коричн.

 

 

 

-

 

 

-

 

 

-

Пример

2

 

те же

100 г/л

H3PO4

20 С

4 мин.

10 В

пер. то-

ка

Ni

электро-

лит

24 С

рН 5.6

11.5 В

пер. то-

ка

 

 

-

 

светлая

бронза

 

сине-

пурпу-

рный

 

 

сине-

серый

 

зелено-

серый

 

 

зелено-

бронз.

 

 

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

-

Пример

3

 

те же

120 г/л

H3PO4

25 С

10 мин.

20 В

пост. тока

Со

электро-

лит

20 С

рН 6.0

9 В

пер. то-

ка

 

 

-

 

 

-

 

 

-

 

брон-зово-

серый

 

 

сине-

серый

 

зелено-

серый

 

желто-

зелен.

 

оран-жево-

коричн.

 

красно-

коричн.

 

пурпур-

ный

 

темная

бронза


После первой работы об интерференционном окрашивании много других исследователей изучали этот вид технологии, в частности в Японии. Многие из них не признавали, что имеют дело с интерференционным эффектом. Так Sato приписывал синие и зеленые покрытия, которые получал, разветвленной пористой структуре. В его опыте он первоначально получил большие поры путем анодирования при 70 V в электролите хромовой кислоты, а затем произвел осаждение никеля из сульфатно-борной кислотной смеси.

Nippon Light Metal Co. применяла свой источник импульсного тока для получения интерференционных покрытий с использованием промежуточной фазы анодирования либо фосфорной либо хромовой кислотой; также ее специалисты описали процесс с использованием щелочной ванны для промежуточной фазы модификации пор. Grace получал желтые и оранжевые цвета в окрашивающем электролите на основе селена после промежуточной обработки анодированием пер. током в фосфорной кислоте.

Endasa проделала большую работу в области интерференционного окрашивания, применяя сильные кислотные окрашивающие электролиты, в которых могла осуществляться и модификация пор и осаждение металлов. В одном из таких опытов образец, повергшийся анодированию до толщины слоя в 15 микрон в серной кислоте, был погружен в ванну, содержавшую 150 г/л серной кислоты, 5 г/л сульфата олова и 10 г/л винной кислоты. Применялся противоэлектрод из нержавеющей стали и использованное напряжение пер. тока поднималось от 0 до 25 вольт в течение двух минут и затем удерживалось на этой величине. Полученные цвета приведены в Таблице 8-30. При этой системе соотношение между концентрацией кислоты и концентрацией соли металла оказалось критическим и предпочтительные пропорции находились между 40:1 и 20:1. Повысить соотношение означало перейти просто к анодированию без окрашивания, а слишком низкая пропорция давала только бронзовые цвета. Аналогичный эффект был достигнут применением для окрашивания импульсных напряжений: вначале давалось прямое смещение с целью произвести модифицирование пор, а затем – обратное смещение, чтобы получить цвет. Реакции, протекающие при таких процессах, описаны Gazaro et al (и др.).

Цвета, получаемые с увеличением времени обработки

Время обработки (минут)   Цвет

2                                             светло-бронзовый

3                                             промежуточный (переходный) бронзовый

4                                             насыщенный синий

5                                             светло-синий

6                                             насыщенный зеленый

7                                             желтовато-зеленый

8                                             желтый

9                                             фиолетовый

11                                           синий

14                                           зеленый

Поделитесь с друзьями!

Опубликовать в своем блоге livejournal.com

Добавить комментарий

Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.