Окрашивание алюминия

Многие из известных процессов нанесения конверсионного покрытия позволяют наносить на металлическую поверхность цветные покрытия . Натуральные красители позволяют получить оттенки серого, зелёного, жёлтого или коричневого цветов, однако соответствующие конверсионные покрытия можно впоследствии подкрашивать при помощи абсорбции красителей или пигментов. Конечно, в общем и целом, подобные изделия имеют не слишком привлекательный внешний вид, так как имеют достаточно мутную расцветку. Для получения цветного покрытия на алюминиевых поверхностях без использования краски в первую очередь следует рассмотреть окрашивание методом нанесения анодных оксидных покрытий

Чёрные и некоторые другие декоративные покрытия можно получать прямо на алюминиевой поверхности путём химической обработки. Чёрный цвет можно получить при погружении металлического изделия на 20-30 минут в раствор, содержащий:

Перманганат калия – 5-10 г/л

Гексагидрат нитрата меди – 20-25 г/л

Азотная кислота – 2-4 мг/л

при температуре 80ºС и выше. Во время обработки также может возникнуть необходимость очистки проволочными щётками. При снижении содержания в растворе гексагидрата нитрата меди за 10-15 минут обработки можно получить тусклый коричневый цвет. Для получения чёрного покрытия на алюминиевых поверхностях также можно использовать растворы, содержащие молибден. Насыщенный чёрный цвет можно получить при обработке изделия в течение 1-2 минут в кипящем растворе, содержащем 10-20 г/л молибденовокислого аммония и 15 г/л нашатырного спирта. Был запатентован еще один похожий раствор для чернения, только с добавлением сернистого соединения и органического восстановителя.Похожий способ обработки был разработан компанией Алусуис и назван «Хемалор-С» (Chemalor-S). В него был включён начальный этап травления в 2-15%(от массы) растворе хлористого железа при температуре 70-95ºС, за которым следует чернение в течение 2-8 минут в растворе, содержащем 40-60 г/л семивалентного молибдата аммония и 40-80 г/л хлористого алюминия при уровне рН 2-3 и температуре 90ºС. Затем чернённый алюминий погружается на 0.5-3 минуты в щелочной хроматный раствор, содержащий 13-17 г/л хромата натрия и 40-50 г/л карбоната натрия, при температуре 85-92ºС. В результате образуется светостойкое покрытие толщиной 2-4 микрона, обладающее хорошим сопротивлением истиранию, коррозийной стойкостью и стойкостью к химическому воздействию.Эта обработка применяется для радиаторов и деталей фотоаппаратов.

Другие типычёрного покрытия можно получить в растворах, содержащих карбонат натрия, хромат натрия, красную кровяную соль и свинцовую сольили нитрит натрия, силикат натрия, цинковый купорос и хлорид кальция или магния, или хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты поваренной соли, катализатор и соединения для поддержания уровня рН, достаточного для протекания реакции.

Недавно начали использовать чёрные конверсионные покрытия в области производства установок для выработки солнечной энергии, и многие компании разработали для этого собственные системы. Компания «Алкоа» («Alcoa») предлагает использовать обработку изделий в растворе силикатов-боратов при температуре 66-100ºС и уровне рН 8-10. Данный тип обработки предназначен для создания на алюминиевом коллекторе солнечной энергии поверхности с высокой поглотительной и низкой излучательной способностью. Покрытие обладает хорошей коррозийной стойкостью, однако в процессе эксплуатации наблюдаются некоторые потери в поглотительной способности и снижение излучательной способности, которые до сих пор не были полностью оценены. Компания Рейнольдс («Reynolds») предлагает использовать хромистое покрытие с содержанием окиси меди, изменённой перманганатом, компания «Сумитомо» (Sumitomo) предлагает использовать хромато-фосфатные покрытия, которые впоследствии окисляются при температуре 400-600ºС для образования на поверхности оксидного покрытия. Можно получить полный спектр цветов, от охры до фиолетового через коричневато-красный, путем обработки конверсионного покрытия переменным током в водном электролите с добавлением таких элементов, как селен и теллур.Также был разработан раствор для голубого бронзирования, содержащий по 5 г/л красной кровяной соли и дихлорида железа.

Серый цвет, похожий на цвет железа, можно получить на алюминии при помощи обработки изделия в растворе, содержащем 25 г/л сернистого калия и 1 г/л сульфата ванадия, при температуре 80-90ºС; результативный цвет можно изменять, добавляя в раствор определённые органические и неорганические красители, таким образом можно добиться получения коричневого, золотистого и даже красного оттенков.

Красноватый коричневый цвет можно получить путем использованияследующего раствора:

Перманганат калия – 320 г/л

Азотнокислый кадмий – 100 г/л

Дихлорид железа – 20 г/л

Азотная кислота – 20 г/л

В общем, полученные в результате химического окрашивания покрытия, имеют худшие эксплуатационные качества, они менее прочные, чем покрытия, полученные путем покраски анодных оксидных плёнок покрытия. Однако,
химическое окрашивание может оказаться более эффективным, чем анодирование и крашение в тех случаях, если окрашиваемое изделие содержит вкрапления тяжёлых металлов, которые трудно замаскировать при применении анодирования. Также одноцветные покрытия на основе окрашенных неорганических веществ зачастую имеют более светлый оттенок, чем красочное покрытие.

При разработке процесса Декорал (Decoral) компанией «Ли Мануфэкчуринг»(LeaMfg.Co.) были совмещены конверсионное покрытие и крашение органическими веществами. В результате получилось покрытие, обладающие ярким светлым цветом. При подобной обработке очищенные алюминиевые детали помещают в щелочной раствор соединения ферроцианида , содержащий 0.1-0.5 молей на литр железосинеродистого калия, 0.1-0.5 молей на литр карбоната калия и 0.1-0.5 молей на литр тринатрийфосфата при уровне рН 11-12.Обычно для покраски требовалась обработка в таком растворе в течение 5-20 минут при температуре 25-35ºС.Полученное покрытие можно было окрашивать целым рядом органических красителей, похожих на используемые для окрашивания изделий из анодированного алюминия, а на покрашенную поверхность обычно наносилось лакокрасочное, восковое или смоляное покрытие. В ещё одном похожем растворе для нанесения конверсионного покрытия железосинеродистый калий
заменялся на азотнокислое железо.Полученное покрытие имело толщину до 2.5 микрон, обладало хорошей термостойкостью и коррозийной стойкостью и являлось альтернативой тонким, декоративным анодным покрытиям. Главное его преимущество заключалось в мелких деталях, которые могли быть обработаны барабанным методом - технология, применение которой очень ограничено при анодировании. В результате такие изделия, как металлические наконечники для карандашей или петельки для обуви, часто обрабатываются именно этим способом.