建筑用铝合金表面的仿木纹处理是随着人们对建筑装饰的多彩化的要求而发展起来的，它是通过机械或化学方法，给铝合金表面赋以木质感，从而使铝合金既有金属的特性，又有木材的外观。当前，我国城乡广泛使用铝合金对建筑物进行室内外装饰，外观主要为白色、茶色和黑色，与木质结构的门窗、家俱等极不相衬。通过处理，在铝表面形成木纹的年轮纹络，然后进行着色，使平面颜色浅，线状沟纹内颜色深，明暗分明，具有与木材一致的外观。

    建筑用铝合金表面的仿木纹处理方法有机械法、印刷法、压膜法和电解法等，机械法、印刷法和压膜法可通称为物理方法，电解法为电化学方法。

    电化学仿木纹处理日本的柴田等人最早申请了用化学方法对建筑铝材进行刻蚀获得木纹的专利。之后，川端清等人申请了有关的专利，介绍了木纹形成的机理与工艺。现在日本已经用于工业生产。我国青铜峡铝材厂已从日本引进了该项技术。关于铝合金仿木纹精饰的研究，国内也曾有人进行了探讨，但未能应用于生产。为适应我国国民经济的发展，尽早将这一新工艺实现国产化，我们对此进行了初步研究。

1．工艺流程

实验用铝合金为6063铝型材，即A1、Mg、Si合金。所用药品均为分析纯试剂，所用仪器主要有直流稳压电源和交流调压器。铝合金仿木纹电解精饰的工艺流程如下：

化学除油→弱浸蚀→木纹电解→阳极氧化→着色→封闭。

化学除油和弱浸蚀为铝合金的常规前处理。

2．木纹电解

电解可采用交流电，相对于直流电而言，采用交流电可提高工作效率，因为一次可同时处理两个同样尺寸的试样，交流电解设备简单，只需一定功率的交流调压器即可。木纹电解液一般由无机酸或有机酸及其碱金属盐组成，本文对硼酸—柠檬酸体系进行研究。

1) 硼酸 

在其它条件不变的前提下，改变电解液中硼酸的含量，发现当不加硼酸时，铝合金容易过腐蚀，电解液不稳定；随着溶液中硼酸含量的增加，铝合金表面形成的条纹间距大小一致，粗细均匀，溶液 PH 值稳定，但当硼酸含量过高时，形成的条纹较少，纹痕较粗。

在电解过程中，硼酸是形成阻挡层的主要成份，它与“Al”形成电阻很高的混合胶体化合物，覆盖在铝基体表面形成阻挡层。在电解过程中，该阻挡层是形成与溶解交替进行。这样，在阻挡层的较薄部位，电流密度过高，导致铝基体局部溶解，并拌有大量气体产生，气体上升的轨迹，加速了阻挡层的溶解，使铝氧化，形成条纹。另外，硼酸是弱酸，在水溶液中可发生水解反应：

H2BO2十H2O→H＋十B(OH)4-。因此，硼酸对电解液具有缓冲作用，使溶液pH 值稳定，硼酸含量过低，缓冲作用不明显。硼酸的含量控制在11～15g/l为宜。

2) 柠檬酸 

柠檬酸含量过低，铝基体容易过腐蚀；柠檬酸含量过高，形成的木纹间距大，纹痕浅而细。柠檬酸亦具有形成阻挡层膜的作用，对形成阻挡层膜起辅助作用。柠檬酸与硼酸不能互相代替，缺一不可。柠檬酸含量控制在20～25g/l为宜。

3) 刻蚀剂 

当电解液中不加刻蚀剂时，不能得到木纹。经过实验发现Cl-具有较好的刻蚀作用。随着Cl-含量的提高，刻蚀速度加快，形成纹络均匀的木纹；当Cl-含量过高时，刻蚀速度过快，基体表面条纹太密。NaCl含量可控制在 4～7g/l 范围。

刻蚀剂具有溶膜的作用，使阻挡层较薄的部位优先溶解，局部露出基体，该部位电流密度大，产生大量的气体，在气体与刻蚀剂的共同作用下，沿气体上升的轨迹阻挡层溶解，逐渐形成条纹。刻蚀剂含量过高时，阻挡层膜大部分被溶解，所以形成的条纹密而且细。

刻蚀剂的最佳含量随硼酸、柠檬酸的含量变化而变化。一般来说，硼酸、柠檬酸含量高时刻蚀剂含量也相应低。这是因为硼酸、柠檬放具有成膜作用，刻蚀剂具有溶膜作用，二者是一对矛盾的统一体。

4) PH值 

PH值对木纹电解有较大影响。PH值低，刻蚀速度快，与刻蚀剂含量过高时情况相似，条纹密而细，PH值高与刻蚀剂含量过低时相似，PH值过高则无木纹形成。为使木纹均匀，间距适中，电解液的PH应控制在 2.2～2.4。

5) 温度 

温度过低，不易形成木纹，温度升高，溶膜速度快，形成的条纹逐渐接近正常。总的来说，温度高—些，木纹电解效果好些。但从节省能源的角度考虑，温度不宜过高，在20～35℃为宜。

6) 电解时间 

在保持其它条件不变的前提下，电解时间可影响条纹的深浅和是否连续。时间过短，产生的木纹不太明显，时间过长，基体表面过腐蚀，条纹不逼真。电解时间因电解液组成及温度、PH 值而变，刻蚀剂含量高，硼酸、柠檬酸含量低，PH值低，温度高，则电解时间需要短一些，相反，需要延长电解时间。

经过以上分析与讨论，弄清了电解液组分及工艺条件对仿木纹电解的影响。在 6063 铝合金上，为得到比较逼真的木纹表面，可采用如下电解液组成及工艺条件。

硼酸 11～15g/l 

柠檬酸 20～25g/l 

氯化钠 4～7g/l 

电流密度 1～3A/dm3

PH 值 2.2～2.4 

温度 20～35℃

时间 5～8min 

3．除膜

在木纹电解过程中，铝合金基体表面上形成一层阻挡层膜，在木纹痕迹上形成一层黑色物质。若不除去这层黑色物质而直接进行阳极氧化，则会污染氧化液，最终将直接影响着色的均匀性和耐久性。

除膜液一般采用碳酸钠溶液，膜的影响如：

1) 碳酸钠的影响 

碳酸钠含量过低，除膜速度慢。随着其含量的增加，除膜速度加快。但当其含量过高时，由于反应过于激烈，容易将阻挡层膜一起溶解掉，并且溶液易产生沉淀物。碳酸钠含量以50～60g/l为宜。

2) 温度的影响 

温度是影响除膜速度的一个重要因素。温度过低除膜速度太慢；温度过高，反应过于激烈，不易控制。为得到良好的除膜效果，温度控制在50～65℃。

3) 除膜时间的影响 

除膜时间因碳酸钠含量与温度而异，碳酸钠含量和温度高，则除膜时间需要短些，反之除膜时间应长些。除膜时间不足，黑色物质不能完全除掉；时间过长，容易造成铝合金基体过腐蚀。除膜时间以1～2min为好。

除膜液的最佳组成与工艺条件为：碳酸钠50～60g/l，温度50～65℃，时间 1～2min。

4．阳极氧化

阳极氧化工艺可采用常规的硫酸氧化工艺，溶液组成与工艺条件为：硫酸 140～160g/l，A13＋0.11～0.5g/l，温度20～25℃，电流密度(DA)1.1～1.5A/dm2，阴极为铅板。

5．电解着色

经上述处理，只得到与木纹筋状相同的表面，必须经过着色处理，才能使其具有木质感。经过实验确认电解着色效果较好，采用不同的电解着色液，可得到各种木质色彩。

采用下述交流电解工艺可得到仿栗木色彩(巧克力色)，沟纹内和平面上色度差别明显。

硫酸镍 40g/l，硫酸钢 4g/l，硼酸 25g/l，PH值为4.0，电流密度为0.5A/dm2，温度为室温，时间5min，极板为不锈钢。改变电解液成分还可得到仿椴木色彩(黄色)、仿青铜色等。

6．封闭处理

为提高着色膜的耐蚀性，防止被污染，增强膜的稳定性、耐光性、耐侯性，作为仿木纹电解精饰的最后一道工序，需要进行封闭处理。

封闭处理的工艺为：在95～l00℃的蒸馏水中浸泡20～30min。

结 论

本文对铝合金木纹电解精饰进行了初步研究，采用硼酸—柠檬酸体系进行木纹交流电解，然后在碳酸钠水溶液中进行除膜，在硫酸水溶液中进一步阳极氧化，采用不同的电解着色工艺进行着色，最后在沸水中封闭处理，可得到仿栗木、椴木等的逼真表面，彩色膜稳定，耐侯性好。