工业产品中阳极氧化的「色差管控」方法

CMF设计军团 · 中国设计界最为专注的CMF原创型研究平台

自iphone 5开始，手机外壳就逐渐流行全铝合金机身，至今很多手机依旧采用铝合金机身方案。伴随着铝合金加工工艺的发展和成熟，功能机时代原本只能用作装饰件的铝合金升级为手机外壳件后，使得手机的外观、产品价值感及结构性能都得到很大的提升。

有人说：铝合金是上帝赐给3C行业的礼物。这是因为采用铝合金机身的智能手机具有金属独有的光泽和良好的握持感，而金属独有的冰凉特性能够为机身提供更好的散热性能，加上铝合金加工性好、表面装饰工艺丰富和抗腐蚀性，从而满足手机行业量大、外观精美等要求。

为了装饰和提高铝合金表面性能，在铝合金氧化膜上进行着色处理，可以获得绚丽多彩的外观效果。

常用的着色方法有电解着色法、化学染色法、自然显色法等，而手机铝合金外壳的着色处理用的是化学染色法。

将铝合金放入酸性槽液中，通过控制电压、电流密度、槽液成分及浓度等参数，可以获得孔径尺寸在15~30nm左右，染料颗粒的粒径约1.5-3nm左右的多孔膜，然后染料被吸附在膜孔表面，并向孔内扩散、堆积，而且与氧化铝进行氢键、共价键结合而使膜层着色。最后封孔，可以获得耐蚀、耐磨、具有丰富色彩的表面防护装饰层。

上图是浅色与深色的氧化膜染色示意图。染浅色时，膜孔吸附染料颗粒少且较浅；染深色时，膜孔吸附染料颗粒多且较深。在特定的介质下，色泽的深浅是由金属粒子沉积量来决定，而与氧化膜的厚度无关。

在实际生产中由于人员、材料、工艺、设备、操作等存在差异，每批的产品色差也会存在一定的差异，产生不同的质量缺陷。铝合金着色的缺陷大体上有以下几种情况：

色浅、色深、色泽亮、色泽亚、染不上色、白点、露白、染色发花、逃色等。

解决这一问题，确保每批产品的色差保持一致，就需要在双方确认的偏差范围内，制定出双方认可的标准以使生产能够顺利进行。

手机铝合金外壳的色差管控主要是通过签订阳极颜色九宫格，如下图所示：

什么是阳极颜色九宫格？

阳极颜色九宫格就是由九个不同颜色深浅和光泽的，并通过客户认可的，可用于后续生产色差管控的一套铝合金阳极色板。

其中，ABC代表颜色从浅到深，123代表光泽从亚到亮。每个色板都需用专业的色差仪和光泽仪打出Lab值和光泽度值（Gu），然后标注在对应的色板上。通过肉眼和比对Lab值及Gu值，可以相对有效的管控阳极色差。

什么是色差值和光泽度值？色差值表示颜色的差别大小，用 ΔE表示。ΔE是通过对Lab值的分析而计算出来的，其计算公式是

我们通过对ΔE值的大小来判断色差，ΔE值的大小所代表的意义做个列表如下：

0-0.25：非常小或 没有，理想匹配；

0.25-0.5：微小，可接受的匹配；

0.5-1.0：微小到中等，在一些应用中可接受；

1.0-2.0：中等，在特定应用中可接受；

2.0-4.0：有差距，在特定应用中可接受；

4.0以上：非常大，在大部分应用中不可接受；

ΔE是通过对Lab值的分析计算，那什么是Lab呢？Lab即色彩模型，它的数值描述正常视力的人能够看到的所有颜色。由明度（L）和有关色彩的a, b三个要素组成。

L表示明度（Luminosity），a表示从洋红色至绿色的范围，b表示从黄色至蓝色的范围。

L的值域由0到100，L值越高代表明度越高；a和b的值域都是由+127至-128，其中+127 a就是红色，渐渐过渡到-128 a的时候就变成绿色；同样原理，+127 b是黄色，-128 b是蓝色。所有的颜色就以这三个值交互变化所组成。例如，一块色彩的Lab值是L = 100，a = 30, b = 0, 这块色彩就是粉红色。

下图是Lab色彩模型示意图:

同时，光泽度也是一个参考量。

光泽度是在一组几何规定条件下对材料表面反射光的能力进行评价的物理量，具有方向选择的反射性质。用数值Gu来表示，我们常用的是在测量角度60°所显示的数值，Gu值越高光泽越高。

以上均是在铝合金表面喷砂颗粒大小一致的条件下，可以通过比对Lab和Gu值的大小来判定色差，因为喷砂颗粒的大小也会对手机外壳的色泽有一定的影响。

如何进行色差管控是一个令人纠结的课题，每个人都想把产品做到精美极致，但是现实却是很残酷的，影响色差的因素太多太复杂，例如材料、工艺、工作人员、环境等等，所以坚实的理论都需要结合实践，在实际生产中活学活用，根据实际情况做出合理的平衡和考量。