1. 前言
铝材是用途很广泛的金属，包装、建筑、运输、家电等领域都用到大量的铝材。黑色是一种高贵、神秘、典雅的色彩，所以铝材着黑色是铝合金产品应用中的常见颜色，有较大的市场需求，被广泛用于铝合金装饰性产品和零部件等，如散热器、门窗、家具、装饰面等。
    铝合金着黑色通常采用铝阳极氧化后染黑色工艺，是一个非常复杂的过程，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电源设备，加温或冷却等设备以及氧化专用夹具，要通过许多工序，耗电量大，生产成本高，效率也低，尤其对于生产中遇到的尺寸较小以及结构复杂的工件采用铝阳极氧化后染黑色，在生产成本和生产效率上可行性都很小。
本试验用铝常温化学发黑剂，开发了铝化学发黑的新工艺，可以很好的解决生产中遇到的以上问题，无需担心工件尺寸和结构复杂，只需要用能把工件挂起来的一般挂具就可以了，不需要用阳极氧化用的挂具，通过化学反应即可得到颜色均匀结合力好的黑色氧化膜。此工艺使用范围广，适用于压铸铝合金、防锈铝、6061、6063等所有铝材的化学发黑。
2. 实验部分
2.1脱脂
铝件经过模具加工成型后会或多或少带有一些油脂，在发黑前把这些油脂除干净是很重要的，如果油脂脱除不干净会影响到后续的碱蚀、发黑的效果。一般脱除铝工件上的油脂可以用酸性脱脂工艺，如以下工艺：
硫酸（1.84g/ml）     100-150g/L
常温酸性脱脂剂      25ml/L
2.2 碱蚀
碱蚀可以除去铝合金表面的氧化膜和划痕等，使其表面干净、平整，如氧化膜除不干净会影响到发黑工序中黑色氧化膜与铝件的结合。碱蚀可以采用如下工艺：
氢氧化钠：50-60g/L
碱蚀添加剂：12.5-15g/L
温度：50-65℃
时间：1-3min
2.3 硝酸除灰
   用浓度30%的硝酸溶液清洗工件，可以去除碱蚀后的挂灰，对于压铸铝或者高硅铝合金可以用压铸铝除渍去灰剂进行清洗以除去挂灰。
2.4 活化
在氧化发黑前必须对工件进行活化处理，才能使之与发黑剂反应生成黑色氧化膜，也增强黑色氧化膜与工件的结合力。活化的工艺如下：
活化剂：30-40%（体积分数）
温度：常温
时间：3-5min
2.5 氧化发黑
用常温发黑剂进行铝的着黑色工艺，只需1-3min就可以得到颜色均匀、结合力好、结构紧密的黑色氧化膜。以下是化学氧化发黑的工艺：
发黑剂：20%（体积分数）
温度：常温
时间：1-3min
2.6 封闭
铝工件经发黑后要用脱水防锈油进行封闭，以免发黑膜在空气中被氧化生锈，封闭后在温度120-140℃下烘10-15min使其干燥。干燥后根据实际要求还可以对铝工件喷漆以获得坚硬的保护膜。
3. 结果与讨论
铝的化学发黑的所有工序应连续进行，前处理尤其重要，直接影响到氧化发黑的效果，脱脂、碱蚀是不可缺少的步骤。在发黑前的活化要注意活化液的浓度，浓度太低则起不到活化的作用，浓度太高则没有必要，只要保持在30-40%的范围即可；活化的时间不能太短，会影响到发黑氧化膜与工件的结合力，活化时间太长则生产效率低，操作时控制在3-5min即可。
氧化发黑这一步也要把浓度和时间控制好，浓度太低工件无法氧化生成黑色膜，在操作时要保证浓度不低于20%。氧化时间一般不超过3min，时间太长则产生大量的浮灰导致生成的黑色氧化膜成块脱落。
4. 结论
通常铝合金着黑色用的工艺如下：
工件→脱脂→水洗→碱蚀或抛光→水洗→除灰出光→水洗→阳极氧化→水洗→染色→水洗→封闭→水洗→干燥→成品
铝常温化学氧化着黑色工艺：
工件→脱脂→水洗→碱蚀→水洗→除灰出光→水洗→活化→水洗→氧化发黑→水洗→封闭→干燥→成品
铝阳极氧化着黑色工序复杂，且氧化时间长，一般在半个小时以上，成本很高，而常温化学发黑只需1-3min，此外铝阳极氧化对于含硅等杂质高的压铸铝合金适用性非常小。通过比较铝的化学发黑工艺有以下优点：
（1）适用于包括压铸铝合金在内的所有铝合金；
（2）投资小，节约了电能、水、化工原料、氧化专用设备和挂具；
（3）简化了工艺，操作简单化、效率高；
（4）适用于形状复杂尺寸小的铝合金工件表面着黑色。
    随着工业的发展、能源的紧缺，尤其是电力资源供应紧张、水资源枯竭、厂房建筑用地减少，工业领域出现错峰用电、工业用水紧张等情况，使得铝阳极氧化生产线不能长期连续的进行影响到整个生产的进程，铝合金的化学发黑优势更是明显。在大范围内推广和应用铝化学氧化发黑的工艺必定能节约大量的能耗为整个工业的发展带来利益。