基於光譜學的陽極氧化染料濃度測量
基於光譜學的陽極氧化染料濃度測量
重點:
• 陽極處理染料
• 氧化層
• 染浴
技術:
• 吸收率
• 穿透率
應用:
• 濃度量測
• 顏色匹配
• 在線監測
Ocean Insight 的液體穿透率量測系統 (LTMS) 是一個基於光譜學的儀器，設計用來對工業環境中的陽極處理染料以及其他液體的及時、自動化濃度測量。在這篇文章，我們探討 LTMS 對陽極處理染料的濃度測量的實用性。
背景
陽極處理是一個工業鈍化過程，它增強了鋁在裸露表面形成氧化層的自然趨勢，這效應稱為「自鈍化」。在所有類型的陽極處理中，待處理的工件充當電解系統的陽極電極。一般來說，這個過程用於使表面更加耐磨和耐腐蝕，但陽極氧化後表面的孔隙度增加可以用來引入巧妙的裝飾效果。
陽極氧化在裸金屬表面形成氧化層，從而改變了表面的性質。氧化層包括微觀孔隙度增加、表面導電性下降和表面硬度增加。氧化層的熔點比基材鋁高得多，因此當工件加熱至約 80°C 以上時，由於裸金屬和氧化層之間的熱膨脹系數的差異，氧化層易於熱裂紋，但不會脫落。
在開始陽極處理之前要先仔細的清潔表面，然後選擇三種主要處理的其中一個實施。每種塗層的差異在於所得到的塗層。
第一種: 鉻酸陽極氧化
使用鉻酸作為電解液，這種類型的陽極氧化通常產生 0.5-18 微米之間的氧化膜。這些膜較軟、更具延展性，通常比其他工藝更不透明。由於它們的軟度，它們在一定程度上具有自癒能力。這種膜通常不適合染色，但該過程對於塗漆前處理是很好的。
第二及三種: 硫酸陽極氧化
這種類型被分為中等厚度的塗層（第二種）和厚度超過25微米的塗層（第三種）。較厚的塗層需要更廣泛和複雜的過程控制，包括溫度控制和比較薄膜更高的電壓。較厚的膜在耐磨和耐腐蝕性、以及熱和電絕緣方面更有用。對於厚膜的密封往往會降低這些性能。
有機酸、磷酸和硼酸鹽/酒石酸鹽浴也可以用在鋁件上產生氧化膜。
陽極處理以及染色過程
在陽極氧化過程中形成的氧化層的孔隙度使得表面能夠容易地吸收染料。由於這些染料基本上是鋁合金表面的光學濾波器，因此顏色在基合金上會有一定程度的變化。染料可以是有機的或金屬的，後者在需要相對穩定性對陽光的應用中更為廣泛地使用。染色過程通常在陽極氧化過程後的浴缸中進行，但有時在電解過程中也可以使用有機酸與硫酸混合。染色程序完成後，通常會對表面進行密封，以增強抗腐蝕性和染料保護。
在兩種染色方式中，浴槽必須進行監控和控制。溫度、酸鹼值、以及浴槽裡的染料濃度都是很重要的變數，需要更謹慎的調整。通常來說，染劑濃度會由廠商給出的一些較小的克/公升做標示。在配方和其他場合中，陽極處理專家表示需要準確的量測需求，一般來說需要準確性時會借助於使用光譜儀。使用波長色散吸收/穿透光譜儀器的好處有很多種:
• 它們允許精準的濃度測量以及染料濃度，在多成分系統中，這些測量是複雜的。
• 它們能讓相對不熟練的人進行測量和估計測量時間。
• 它們能讓陽極處理站間控制量測，並讓它們不必聯絡染料製造商做常規測試。
• 自動光譜測量為這種方法增加了另一層便利，通過進行定期且無人值守的測量。在這樣的系統中，整個濃度分析都是自動化的。
關於Ocean Insight 的LTMS
Ocean Insight 的 LTMS 進行實時、在線的光譜監測，可用於檢測各種液體的濃度，包括染料、電鍍浴、食品和飲料中的成分，以及其他工業應用。該儀器基於 Ocean Insight 光譜儀和自動液體處理系統的結合。液體從分析點抽取並泵送到流通光學池中，該池與多種潛在的溶劑和分析物相容。每次測量所需的時間取決於樣品吸光度、光程和信噪比要求，通常範圍從40毫秒到5分鐘不等。
從設備獲得的輸出可以判定吸收/穿透值，或是將輸出給機器學習模型來報告濃度、提供流程合格/不合格、或是提供其他的線上流程控制。
LTMS 是一款緊湊、耐用的設備，適用於惡劣環境，通常根據每個客戶的要求進行定制。它已被廣泛應用於各種水性染料溶液，包括具有多個成分的溶液。LTMS 產生的信息在工業過程中進行控制顏色匹配的挑戰性任務中非常有益。
