1. 前言
鋁材是用途很廣泛的金屬，包裝、建筑、運輸、家電等領域都用到大量的鋁材。黑色是一種高貴、神秘、典雅的色彩，所以鋁材著黑色是鋁合金產品應用中的常見顏色，有較大的市場需求，被廣泛用于鋁合金裝飾性產品和零部件等，如散熱器、門窗、家具、裝飾面等。
    鋁合金著黑色通常采用鋁陽極氧化后染黑色工藝，是一個非常復雜的過程，要用到很多化工原料，如硫酸、硝酸、磷酸及其它化工原料，并且需要大批的氧化用電源設備，加溫或冷卻等設備以及氧化專用夾具，要通過許多工序，耗電量大，生產成本高，效率也低，尤其對于生產中遇到的尺寸較小以及結構復雜的工件采用鋁陽極氧化后染黑色，在生產成本和生產效率上可行性都很小。
本試驗用鋁常溫化學發黑劑，開發了鋁化學發黑的新工藝，可以很好的解決生產中遇到的以上問題，無需擔心工件尺寸和結構復雜，只需要用能把工件掛起來的一般掛具就可以了，不需要用陽極氧化用的掛具，通過化學反應即可得到顏色均勻結合力好的黑色氧化膜。此工藝使用范圍廣，適用于壓鑄鋁合金、防銹鋁、6061、6063等所有鋁材的化學發黑。
2. 實驗部分
2.1脫脂
鋁件經過模具加工成型后會或多或少帶有一些油脂，在發黑前把這些油脂除干凈是很重要的，如果油脂脫除不干凈會影響到后續的堿蝕、發黑的效果。一般脫除鋁工件上的油脂可以用酸性脫脂工藝，如以下工藝：
硫酸（1.84g/ml）     100-150g/L
常溫酸性脫脂劑      25ml/L
2.2 堿蝕
堿蝕可以除去鋁合金表面的氧化膜和劃痕等，使其表面干凈、平整，如氧化膜除不干凈會影響到發黑工序中黑色氧化膜與鋁件的結合。堿蝕可以采用如下工藝：
氫氧化鈉：50-60g/L
堿蝕添加劑：12.5-15g/L
溫度：50-65℃
時間：1-3min
2.3 硝酸除灰
   用濃度30%的硝酸溶液清洗工件，可以去除堿蝕后的掛灰，對于壓鑄鋁或者高硅鋁合金可以用壓鑄鋁除漬去灰劑進行清洗以除去掛灰。
2.4 活化
在氧化發黑前必須對工件進行活化處理，才能使之與發黑劑反應生成黑色氧化膜，也增強黑色氧化膜與工件的結合力?；罨墓に嚾缦拢?br /> 活化劑：30-40%（體積分數）
溫度：常溫
時間：3-5min
2.5 氧化發黑
用常溫發黑劑進行鋁的著黑色工藝，只需1-3min就可以得到顏色均勻、結合力好、結構緊密的黑色氧化膜。以下是化學氧化發黑的工藝：
發黑劑：20%（體積分數）
溫度：常溫
時間：1-3min
2.6 封閉
鋁工件經發黑后要用脫水防銹油進行封閉，以免發黑膜在空氣中被氧化生銹，封閉后在溫度120-140℃下烘10-15min使其干燥。干燥后根據實際要求還可以對鋁工件噴漆以獲得堅硬的保護膜。
3. 結果與討論
鋁的化學發黑的所有工序應連續進行，前處理尤其重要，直接影響到氧化發黑的效果，脫脂、堿蝕是不可缺少的步驟。在發黑前的活化要注意活化液的濃度，濃度太低則起不到活化的作用，濃度太高則沒有必要，只要保持在30-40%的范圍即可；活化的時間不能太短，會影響到發黑氧化膜與工件的結合力，活化時間太長則生產效率低，操作時控制在3-5min即可。
氧化發黑這一步也要把濃度和時間控制好，濃度太低工件無法氧化生成黑色膜，在操作時要保證濃度不低于20%。氧化時間一般不超過3min，時間太長則產生大量的浮灰導致生成的黑色氧化膜成塊脫落。
4. 結論
通常鋁合金著黑色用的工藝如下：
工件→脫脂→水洗→堿蝕或拋光→水洗→除灰出光→水洗→陽極氧化→水洗→染色→水洗→封閉→水洗→干燥→成品
鋁常溫化學氧化著黑色工藝：
工件→脫脂→水洗→堿蝕→水洗→除灰出光→水洗→活化→水洗→氧化發黑→水洗→封閉→干燥→成品
鋁陽極氧化著黑色工序復雜，且氧化時間長，一般在半個小時以上，成本很高，而常溫化學發黑只需1-3min，此外鋁陽極氧化對于含硅等雜質高的壓鑄鋁合金適用性非常小。通過比較鋁的化學發黑工藝有以下優點：
（1）適用于包括壓鑄鋁合金在內的所有鋁合金；
（2）投資小，節約了電能、水、化工原料、氧化專用設備和掛具；
（3）簡化了工藝，操作簡單化、效率高；
（4）適用于形狀復雜尺寸小的鋁合金工件表面著黑色。
    隨著工業的發展、能源的緊缺，尤其是電力資源供應緊張、水資源枯竭、廠房建筑用地減少，工業領域出現錯峰用電、工業用水緊張等情況，使得鋁陽極氧化生產線不能長期連續的進行影響到整個生產的進程，鋁合金的化學發黑優勢更是明顯。在大范圍內推廣和應用鋁化學氧化發黑的工藝必定能節約大量的能耗為整個工業的發展帶來利益。