铝材表面处理
surface treatment
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导致铝型材电解着色对色困难的主要原因
内容来源:http://www.apas.net.cn    作者:武将    发布日期:2019-12-12 08:47    阅读次数:2009 次 点击收藏

日本工业标准JIS H0201-1998“铝及铝型材表面处理条款术语”中对色被定义为检查着色铝型材是否达到铝型材产品标准参照型材所设定的颜色;


对色是具有代表性的铝型材阳极氧化膜着色方法的自然发色、染色、涂装和电解着色中重要的质量保证项目;其中,电解着色的对色也比较困难;在生产过程中会引起色差,因此需要检查对色;在印刷、涂装、电镀、纺织等产业中,都离不开色差;因此,要先从颜色的管理开始考虑;


1:与颜色样品相同的颜色

通过目视感觉色差时,除了由铝型材对一定波长光的吸收、透射、反射外,还包含表面光泽的影响;人类的眼睛感觉颜色微妙差别的识别能力是非常高的,但也有不能记忆、缺乏重视性、不能数值化等缺乏客观的缺点;在颜色判断能力上还存在年龄差异,同时受身体状况、熟练程度的影响;


对色工作受光源种类、观察方向和经验及主观直觉的影响较多,颜色的判断能力存在个人差异;因此,对于与铝型材样品颜色对比是否一致,检查人员之间的判断结果可能不同,而且与顾客的判断也可能不同;


2:颜色的允许偏差

颜色的允许偏差是否与当事者之间商定的颜色样本相同,在允许偏差范围内是否合格?的最终判定,多数情况是根据与样本的比较和目视决定的;在工艺管理、品质检查阶段,可以使用能够将颜色和色差数值化的分光光度计、色差计等判别;但是,在铝型材阳极氧化膜的电解着色中,色差测得数值和目视判断未必一致;可以使用利用色差计计算出与样本的色差(E),能够计算出不同程度颜色差别的允许偏差的方法;下表所示为色差(△E)大小和目视感知色差的范围;根据用途,必要时可在当事者间交换色差的感知范围;


数值和目视判定的色差范围的示例
名称
仪器数值的色差范围(△E)
目视辨别的色差范围
不能辨别的范围
0~0.2
在测试仪器的误差范围内,目视不能别别色差
可辨别的界限
0.2~0.4
训练有素的人员有再现性,并能够辨别的色差界限
AAA级
0.4~0.8
从目视判定的再现性出发,能设定严格的容许色差范围的界限,根据当事者之间的协定,可设定更严格的标准
AA级
0.8~1.6
因为颜色比较接近,勉强能够感觉到色差;一般包括测色仪器的允许误差范围
A级
1.6~3.2
颜色比较分散,几乎不能察觉到色差;一般认为是相同颜色
B级
3.2~6.5
感觉上认为是相同颜色;在色彩管理中一般取容许颜色;在色料、材料质感上存在差别,作为相同颜色的容许范围
C级
6.5~13.0
相当于JIS标准颜色、孟塞尔色标的1分度的色差
D级
13.0~25.0
使用细分系统颜色命名并能够区分的色差,超过这个范围就成为其他颜色

3:发生色差的主要原因

铝型材阳极氧化膜呈现颜色和光泽的截面如下图所示;由于硫酸阳极氧化膜基本上都是半透明的,所以阳极氧化膜中存在的粒子可以吸收一部分入射光,而其他部分入射光被这些粒子多次反射,最后从铝型材表面反射出来;入射光是均匀的、含有全部波长范围的白色光,反射光按照粒子吸收的分布,这就是目视观察到的颜色;

铝型材表面入射光到反射光的过程示意图

各种铝型材的硫酸阳极氧化膜色调的差别如下表所示;除此以外,入射光不仅到达对应于外表面/空气的界面B,而且到达了铝型材基体/阳极氧化膜的界面A,发生正反射和漫反射;界面A的表面粗糙度由铝型材基体表面和前处理所决定,界面B的表面粗糙度由前处理以及阳极氧化处理和之后的处理工艺所决定;因此,在界面A和界面B中正反射和漫反射的程度是不一样的;因为两方面作用产生了视觉可见的光泽,界面A和界面B都光滑时光泽度最高,两界面的表面粗糙度大时形成最低的光泽;因此,阳极氧化膜着色中,兼顾颜色和光泽的表面质量是很重要的;


各种铝型材的硫酸阳极氧化膜色调的差别
铝型材牌号
色调
铝型材牌号
色调
1100-H
银白色
5356-O
浅灰色
3003-H
浅茶色
5083-O
暗灰色
4943-F
灰黑色
6061-T6
浅黄色
5052-O
浅绿黄色
6063-F
银白色

以上的情况也存在工艺上的差别,在铝型材电解着色工艺中产生色差的主要原因是在下列一个或两个以上项目中存在的问题;

①铝型材基体的影响;

②由于前处理造成铝型材基体反射率的不同;

③阳极氧化膜本身的颜色差异;

④电解着色工艺中的颜色差异;

⑤由于后处理导致表面光泽度的差异;


4:铝型材基体的影响

无论是纯铝还是铝型材基体,从铝棒开始的制造工艺中要经过几次热处理;金属组织受热处理影响而发生变化;由于结晶物、析出物、金属间化合物的存在状态引起阳极氧化膜本身颜色的不同,甚至还与电解着色工艺中的不同颜色相关;而且无论在轧制材还是在挤压铝型材中都存在轧制方向、挤压方向这样的方向性;现在,考虑到这种加工的方向性,并且能够数值化,目视时为了判断,需要设定一个数值范围,这就使电解着色的对色变得更加困难了;


5:铝型材电解着色工艺的色差

由外加电压控制的电解着色方法,外加电压和着色时间因处理铝型材的形状、尺寸、表面积的不同而异,还必然依赖于操作人员的经验,这是产生颜色差异的主要原因;在控制金属的析出量中希望采用恒电流控制;铝型材着色速度受着色电解液的组成、浓度、温度、pH值、杂质浓度的影响而变化;由于槽液管理的不当,虽然在相同条件下进行处理,但是也会产生色调上的差异;

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