Mạ điện

Mạ Điện_Bài 50: Nhuộm màu màng ôxi hóa điện hóa

nhuom-mau-mang-oxi-hoa-dien-hoa6

NHUỘM MÀU MÀNG ÔXI HÓA ĐIỆN HÓA

Màng ôxi hóa điện hóa có nhiều lỗ xốp. diện tích bề mặt lớn, hoạt tính hóa học cao. Vì thế, màng ôxi hóa điện hóa có thể nhuộm màu. Mục đích để năng cao tính trang trí và chống gỉ bề mặt, đồng thời làm cho bề mặt nhôm có công nâng nào đó. Phương pháp nhuộm, màu màng ôxi hóa có ba loại: nhuộm màu nhúng, nhuộm màu điện phân và nhuộm màu đồng thời.

1. Nhuộm màu nhúng

Chi tiết sau khi ôxi hóa điện hóa nhúng vào trong dung dịch có chất nhuộm màu, lớp lỗ xốp hấp phụ các màu thuốc nhuộm. Chất nhuộm màu gồm hai loại chất vô vơ và hữu cơ. Do màu tồn tại trên bề mặt lỗ xốp, vì thế nâng cao tính trang trí và bền chống gỉ.

a. Nguyên lý nhuộm màu nhúng

Do tác dụng hấp phụ vật lý và hóa học của màng ôxi hóa (AUO3 H20) với chất màu. làm cho lỗ xốp hấp phụ màu, gọi là nhuộm màu. Nhuộm màu nhúng muối vô cứ dùng hợp chất ôxi hóa kim loại hoặc muối kim loại, chúng kết tủa trong các lỗ xốp mà hiện lên mài.

b. Chất nhuộm màu hữu cơ

Chất nhuộm màu hữu cơ thường đùng là những chất nhuộm màu hoạt tính và trực tiếp.

c. Bảo vệ dung dịch

Chi tiết sau khi ôxi hóa xong, nhuộm màu cần phái rửa nước lạnh, không dùng nước nóng rửa, không được sờ tay vào. Đế chất nhuộm màu bám chắc, có thể chỉ trung hòa trong NH4OH 1 – 2, loại bỏ dung dịch axit trong lỗ xốp màng, sau đó rửa sạch. Khi nhuộm màu, không để chi tiết va chạm hoặc dính vào nhau và có thể nhuộm lại trong dung dịch nhuộm. Khi nhuộm màu xong, cần phải lập tức bịt lỗ và sấy, để tránh bể mặt có vết hoa, màu sắc không đẹp.

Nếu như sau khi ôxi hóa xong, để thời gian dài, trước khi nhuộm cần phải nhúng trong dung dịch CH3COOH 10%, nhiệt độ thường, thời gian 10 phút hoặc trong HNO3 loãng trong vài giây, để nâng cao tính nhuộm màu của màng.

d. Nhuộm màu chất vô cơ

Nhuộm màu chất vô cơ thường dùng phương pháp nhúng hai lần. Nhúng lần một để cho các thành phần thuốc nhuộm khuyếch tán vào các lỗ xốp. Khi nhúng lần thứ hai, sinh ra phản ứng hóa học giữa dung dịch trong lỗ với dung dịch nhúng lần hai, tạo thành chất màu không hòa tan, điền đầy lỗ xốp và hiện màu. Cũng có khi nhúng nhiều lần dễ có màu đậm. Sau khi nhuộm cần sấy khô. Công nghệ này dùng để nhuộm màu nhôm hợp kim, yêu cầu chịu ánh sáng. Công nghệ nhuộm xem bảng 17 – 13.

nhuom-mau-mang-oxi-hoa-dien-hoa1

2. Nhuộm màu điện phân

Sau khi ôxi hóa, tiến hành diện phân trong dịch muôi, trong lỗ xốp kết tủa kim loại hoặc hợp chất kim loại, hiện màu. Màu sắc bề ngoài phụ thuộc vào kim loại khác nhau thì khác nhau. Khi thay đổi chúng loại muối kim loại, điều chỉnh bước sóng nguồn điện và thời gian điện phân, có thể được các màu sắc khác nhau. Trang trí vật liệu nhôm kiến trúc, chịu ánh sáng, chịu khí hậu. chịu mài mòn tốt, thường dùng phương pháp nhuộm màu này.

a. Nguyên lý nhuộm màu điện phân

Màng ôxi hóa điện phân có đặc tính dẫn điện đơn pha. Khi tiến hành điện phân, dung dịch có ion kim loại, màng ôxi hóa có tác dụng chỉnh lưu. Khi nhôm là anôt, bể mặt tạo thành màng ôxi hóa như ôxi hóa anôt thông thường, khi nhôm là catôt, màng ôxi hóa tương đương với vật dẫn điện điện tử, phản ứng ôxi hóa dừng lại, phản ứng khử ion kim loại được tiến hành, kết quả kim loại được kết tủa trong lỗ xốp. Màu sắc khi nhuộm màu điện phân có quan hệ với chúng loại và lượng kết tủa của kim loại, ngoài ra còn quan hệ với độ lớn, hình thái, sự phân bố của hạt kim loại, xem bảng 17 – 15.

nhuom-mau-mang-oxi-hoa-dien-hoa2

b. Công nghệ nhuộm màu điện phản xoay chiều

Công nghệ nhuộm màu điện phân xoay chiều xem bảng 17 – 16.

nhuom-mau-mang-oxi-hoa-dien-hoa3

c. Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng nhuộm màu

Muối kim loại

Muối kim loại là nguồn tạo màu. Nồng độ thấp, khó nhuộm màu, nồng độ cao, được nhuộm màu. Nồng độ muối kim loại khống chế ở nồng độ trung bình. Muối kim loại thường dùng là hỗn hợp muối thiếc và muối niken hoặc hỗn hợp của chúng. Nồng độ muối niken trong khoảng 0,1 – 0,15 mol/1, nồng độ muối thiếc trong khoảng 0,02 – 0,03 mol/1.

H2S04

H2S04 là chất tản điện và chống thuỷ phân của muối, khống chế hàm lượng trong khoảng 15 — 20 g/1.

H3B03

H3B03 có tái dụng đệm và điều chỉnh pH trong dung dịch muối kẽm, khống chế hàm lượng trong khoảng 30 – 35 g/1.

Methyl phenol suntoaxit

Methyl sunioaxit là chất ổn định của dung dịch muối thiếc, kiềm chế Sn+2 chuyển thành Sn+4, làm màu sắc biến vàng.

pH

pH thấp, màng ôxi hóa dẻ bị ăn mòn, nhuộm không được màu, nếu cao quá làm muối bị thủy phân không nhuộm được màu.

Nhiệt độ

Nhiệt độ thấp, tốc độ nhuộm màu chậm, màu nhạt, nhiệt độ cao hơn 40°c, tốc độ nhuộm màu nhanh, màng thồ, màu không đồng đều. Vì vậy, nên khống chế nhiệt độ trong khoảng 20 – 35 độ c.

Điện thế

Khi các điều kiện khác không thay đổi. nâng cao điện thế, tốc độ nhuộm màu nhanh, màu đậm.

Thời gian

Thời gian bị ảnh hướng giống như điều kiện điện thế.

d. Pha chế dung dịch

Cho nước vào trong 2/3 thế tích bể, sau đó cho dán dần H2S04, rồi cho các hóa chất khác, sau khi điện phân mới cho SnS04, khuấy đều để hòa tan hết, cho nước đến mức quy định. Khi sử dụng, cần phải lọc. Nếu có H3BO3, phải hòa tan hết H3BO3, sau đó mới cho vào.

e. Bảo vệ công nghệ

– Độ dày màng ôxi hóa nhuộm màu ít nhất phải trên 8 pm. Đối với nhôm thông thường, độ dày màng ôxi hóa trên 10 pm.

– Sản phẩm sau khi ôxi hóa điện hóa, rửa xong phải lập tức nhuộm màu, để thời gian 1 – 2 phút khi không có điện, sau đó nâng cao dần điện áp đến quy định. Sau khi nhuộm màu xong, ngắt điện lấy ra, sau khi rửa bịt lỗ trong nước nóng, thời gian 20 – 30 phút.

– Giá treo ôxi hóa, nhuộm màu phải giống như nguyên liệu sản phẩm, cách điện những phần không cần dẫn điện. Không được dùng titan làm giá treo, nếu không nhuộm màu rất khó. Sản phẩm và giá treo phải tiếp xúc tốt.

– Nguyên liệu catôt là cachon grafit, cũng có thể dùng thép không gỉ và titan. Thông thường diện tích catot và sản phẩm là 1/2 : 1, 1 : 1, 1 : 2. Dùng dạng ống hoặc thanh thì phân bố đồng đều.

– Vấn đề nhuộm màu điện phân là nhuộm màu không đồng đều và dung dịch biến màu. Nguyên nhân nhuộm màu không đều có nhiều, như nguyên liệu, trạng thái bề mặt, phương thức treo giá, độ dày màng không đồng đều và rửa sản phẩm… Khi vấn đề xảy ra, phải kiểm tra thực tế. Nguyên nhân gây nên sự phân hủy dung dịch là sự thủy phân của muối, cho lượng thích hợp một số chất ổn định, có thể giải quvết được.

3. Nhuộm màu đồng thời

a. Nhuộm màu nhôm hợp kim đặc biệt

Nhôm hợp kim đặc biệt, trong dung dịch đặc biệt, có thể nhuộm màu đồng thời với màng ôxi hóa, xem bảng 17 – 17.

 

nhuom-mau-mang-oxi-hoa-dien-hoa4

b. Công nghệ nhuộm màu dung dịch đặc biệt

Xem bảng 17 – 18.

nhuom-mau-mang-oxi-hoa-dien-hoa5