铝阳极氧化膜的颜色与色差及测试方法
阳极氧化膜的颜色和色差是非常重要和更加具体的外观特征,尤其对于装饰性的铝合金着色阳极氧化膜意义更大。即便是未着色的无色透明的阳极氧化膜,呈现金属铝的具有金属光泽的银白色表面,但是通常还有与合金类型和氧化工艺有关的所谓“底色”的差异。铝合金阳极氧化膜的颜色可以通过电解着色(日本资料称之为二次电解着色)、无机颜料或有机染料的染色、多色化电解着色(日本资料称之为三次电解着色)等三种方法得到,这三种方法的显色原理和颜色效果是完全不同的。虽然还有通过阳极氧化本身得到颜色的所谓整体着色法,也就是利用不同成分的铝合金或调整阳极氧化槽液成分(较多利用添加有机化合物)直接得到有颜色的阳极氧化膜,日本资料形象地称之为一次电解着色,尽管具有极好的耐候性和耐腐蚀性,但是由于操作不便和能耗高等原因,目前已经很少使用通过--次电解着色的整体着色法作为建筑铝型材的着色方法。
通常所谓的电解着色就是在铝阳极氧化膜上通过电解着色的工艺得到的颜色,这种阳极氧化膜的颜色比较单调,而染色法尤其有机染料的颜色则比较丰富。电解着色阳极氧化膜的颜色是电解还原析出在结构微孔中的微粒的散射效应而发色,从仿不锈钢色、浅古铜色、深古铜色、褐色,由浅到深直至黑色。染色阳极氧化膜的颜色多彩多姿,是通过微孔中吸收有颜色的颜料或染料而发色,尤其是有机染料染色的阳极氧化膜色彩十分丰富艳丽,只是耐光性和耐候性差一些,室外使用容易褪色,而且染色之后的阳极氧化膜封孔质量可能难于满足使用要求,所以一般并不适宜于室外装饰或建筑之用。
多色化着色工艺是新近发展起来的新电解着色技术,多色化电解着色可以得到太阳彩虹中的各种颜色。其着色原理是通过结构微孔中沉积物厚度满足光干涉条件而发色,工艺过程并不复杂,只是在常规阳极氧化与电解着色之间增加一道电解过程来控制颜色,日本技术资料比较形象地称之为“三次电解”着色。多色化电解着色毕竟也是电解着色,所以封孔质量可以完全满足室外使用要求,耐候性与普通电解着色阳极氧化膜相同。三种着色方法得到的阳极氧化膜不仅颜色不同,由于着色原理不同以及显色的物质不同,在性能方面也表现出相当的差别,将在下面有关性能的章节中再予详细说明。
基于三刺激值原理的孟塞尔坐标的△E,虽然可以依靠仪器定量测定有机聚合物涂层的颜色,这与测量纺织品、橡胶和塑料,甚至有机涂层的颜色是一样的,但是仍然很难判断电解着色阳极氧化膜的颜色。我国目前对于阳极氧化膜的颜色也只有目视法的检测标准(见新版国标GB/T 12967.8—2008及旧版国标GB/T 14952.3—1994)可以遵循,但是至今尚未制定类似国际标准ISO/TR 8125—1984的仪器分析的定量方法的国家标准。国际标准ISO/TR
8125—1984虽然包括目视法和仪器法两个部分,但是标记“TR”仍然是“技术报告”之意,实际上国际标准也可能考虑到阳极氧化膜的特殊性,并没有真正形成对于铝阳极氧化膜颜色测定具有强制意义的明确的国际标准。我国国家标准GB/T 14952.3—1994,当时未包括仪器分析的内容,并不完全在于1994年制定GB/T 14952.3时,我国当时保有的色差定量检测仪器很少(但也考虑到仪器缺少的原因!)。主要原因还在于金属表面的镜面反射性和阳极氧化膜两个界面的双反射特性,非常明显地干扰了阳极氧化膜的颜色的直接观测与定量测试,因此造成仪器定量分析的结果与目视观察结果存在很大不--致性,这是铝阳极氧化膜的颜色观察和色差测定与纺织品、塑料、橡胶和不透明的色漆膜完全不同的原因。
这里应该强调指出的是,认识到“检测困难的原因属于技术范畴”这一点非常必要,为此进一步探讨仪器定量检测方法的可行性就在情理之中。尽管如此,我国标准GB/T 14952.3—1994在广泛征求企业意见的基础上,对目视观察的条件做出了补充规定,建议采用上标和下标的办法(即所谓界定样品)来.确定色差允许范围,试图将纯定性的目视观察试验朝着半定量试验的方向前进一步。GB/T 12967.6—2008是代替GB/T 14952.3—1994的新版国标,仍然选择上标和下标作为目视观察的基础,但是人造光源补充增加了D50标准,光源。自然光源规定为日出3h后到日落3h前之间的漫散射日光,并且颜色观察都应该在散射的日光下进行。目视观察的距离应根据使用目的决定,对于铝合金装饰性着色阳极氧化膜产品,观察外观质量或色差时应选择0.5m;观察建筑用铝合金(如建筑用铝型材门窗)阳极氧化膜产品的外观质量或色差应选择3m。新版国标还推荐使用比色箱在人造光源下进行观察,并附有比色箱的结构示意图,从而提高了目视观察结果的可重复性。
当然上标和下标的目视检验方法,即所谓界定样品的目视判别,在实际操作时绝不是一个非常完美的办法,必然存在许多不确定性和引起争议之处。因此铝合金阳极氧化膜的颜色与色差的仪器定量测试方法,仍然应该在不断开发和努力完善之中。
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