CN101376989A - 微弧氧化金属表面制备图案的方法 - Google Patents

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郭雪梅
丁海泉
雷波
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Abstract

一种微弧氧化金属表面制备图案的方法，包括如下步骤：(1)提供一金属基材，并对该基材进行前处理，使表面清洁；(2)将该金属基材置入电解质水溶液进行微弧氧化，使该基材表面生成多孔的金属氧化物陶瓷层；(3)于上述基材的氧化物陶瓷层上涂布油墨，油墨填充上述陶瓷层的孔，并热水封孔；(4)于上述基材的氧化物陶瓷层上涂布一层透明保护膜。利用本发明可在金属陶瓷外观的良好的防腐和耐磨性能基础上形成色彩多样的图案，应用范围广泛。

Description

微弧氧化金属表面制备图案的方法
【技术领域】
本发明是一种金属表面处理技术，特别是一种在微弧氧化处理的金属表面制备图案，包括多种颜色的方法。
【背景技术】
微弧氧化(Microarc oxidation，MAO)又称微等离子体氧化或阳极火花沉积，它是采用较高的工作电压，将工作区域由普通的阳极氧化法的法拉第区域引入到高压放电区域，在有色金属表面原位生长一层致密陶瓷氧化膜的金属表面处理技术。先前的金属表面处理技术，例如：电镀、陶瓷喷涂等技术都是把外来陶瓷物料涂覆在金属表面，但陶瓷膜的致密性和结合力仍较差；阳极氧化膜同基体结合良好，但不具备陶瓷膜的高耐磨损及耐腐蚀性能。微弧氧化直接把基体金属氧化烧结成氧化物陶瓷膜，不从外部引入陶瓷物料，同其它陶瓷膜制备技术的出发点完全不同，使微弧氧化膜既有陶瓷膜的高性能，又保持了阳极氧化膜与基体的结合力，因此特别适用于高速运动和易磨损、耐蚀性能要求高的金属零部件的表面处理。且该技术生成陶瓷膜的特点决定了该项技术具有工艺简单、效率高、无污染、处理能力强等特点，因此可以预计这是一项具有广泛应用前景的金属材料表面改性技术。
但是目前市面上见到得微弧氧化产品的图案比较单一，颜色以黑色、咖啡色和白色为主，这在一定程度上限制了它作为膜层装饰技术走向大规模工业应用阶段的进程。反之，若采用普通的涂装方式，产品表面则失去了陶瓷外观效果。
本技术是结合油墨印刷制程，在微弧氧化工件上得到美观之图案，经过此处理之微弧氧化产品在具陶瓷外观的基础上还具多种图案和颜色，具有很好的应用前景。
【发明内容】
本发明目的在于提供一种微弧氧化金属表面制备图案的方法。
为达成上述目的，本发明的微弧氧化金属表面制备图案的方法，其包括如下步骤：(1)提供一金属基材，并对该基材进行前处理，使表面清洁；(2)将该金属基材置入电解质水溶液进行微弧氧化，使该基材表面生成多孔的金属氧化物陶瓷层；(3)于上述基材的氧化物陶瓷层上涂布油墨，油墨填充上述陶瓷层的孔，并热水封孔；(4)于上述基材的氧化物陶瓷层上涂布一层透明保护膜。
相较于现有技术，利用本发明可在金属陶瓷外观的良好的防腐和耐磨性能基础上形成色彩多样的图案，可广泛应用于现在流行的3C(计算机Computer、通讯Communication和消费类电子产品Consumer Electrics)产品的外饰件上。
【附图说明】
图1为本发明的流程图。
【具体实施方式】
本发明的微弧氧化金属表面制备图案的方法包括如下步骤：
步骤101：提供一金属基材，该基材可为镁、铝、钛等金属或其合金，并对该基材进行前处理，具体包括脱脂、酸洗、超音波清洗、烘干等步骤，使其表面清洁。
步骤102：将该金属基材置入电解质水溶液进行微弧氧化，其中该基材为阳极，铅板或不锈钢为阴极，且阴极与阳极之间通直流、交流或脉冲之电流，使基材表面生成多孔的金属氧化物陶瓷层，且该陶瓷层厚度3～20μm。
步骤103：对附着多孔的氧化物陶瓷层的基材进行氧化后处理，其包括超音波清洗、烘干等步骤。
步骤104：于上述基材的氧化物陶瓷层上印刷油墨，油墨填充上述孔，然后将该基材置入热水中，水与孔壁的金属氧化物反应形成沉淀物封住这些孔中的油墨，该油墨可依据图案及色彩调配。
步骤105：印刷后处理，包括烘干，及以有机溶剂溶解表面多余油墨。
步骤106：于上述基材的氧化物陶瓷层上涂布一层厚度0.1～1μm的透明保护膜，例如光油、清漆，且涂布可采用浸涂(Dip)或印刷(Print)方式。
实施例一：
11、提供一铝合金基材，并对该基材进行前处理，具体包括脱脂、酸洗、超音波清洗、烘干等步骤，使其表面清洁。
12、将该铝合金基材置入4～6g/L氢氧化钾电解质水溶液进行微弧氧化，其中该基材为阳极，不锈钢为阴极，且阴极与阳极之间通脉冲电压300～600V，时间为3～10分钟，使基材表面生成厚度为5～10μm的多孔氧化物陶瓷层，该氧化物至少包括Al2O3。
13、对附着多孔的氧化物陶瓷层的基材后处理，其包括超音波清洗5分钟、烘干等步骤。
14、于上述基材的氧化物陶瓷层上印刷油墨，油墨填充上述孔，热水封孔，取出该基材在120℃烘干30分钟，且以丙酮、甲苯等有机溶剂溶解表面油墨。
15、浸涂一层厚度0.1～0.5μm的透明保护膜于上述基材上。
实施例二：
21、提供一AZ31B镁合金基材，并对该基材进行前处理，具体包括脱脂、酸洗、超音波清洗、烘干等步骤，使其表面清洁。
22、将该铝合金基材置入2g/L氢氧化钾和10g/L硅酸纳的电解质水溶液进行微弧氧化，其中该基材为阳极，不锈钢为阴极，且阴极与阳极之间通脉冲电压200～550V，时间为3～10分钟，使基材表面生成厚度为5～10μm的多孔氧化物陶瓷层，该氧化物至少包含MgO及Al7Mg12。
23、对附着多孔的氧化物陶瓷层的基材后处理，其包括超音波清洗5分钟、烘干等步骤。
24、于上述基材的氧化物陶瓷层上印刷油墨，油墨填充上述孔，热水封孔，取出该基材在120℃烘干30分钟，且以丙酮、甲苯等有机溶剂溶解表面油墨。
25、浸涂一层厚度0.1～0.5μm透明保护膜于上述基材上。

Claims (8)

1、一种微弧氧化金属表面制备图案的方法，其特征在于：包括下列步骤：
(1)提供一金属基材，并对该基材进行前处理，使表面清洁；
(2)将该金属基材置入电解质水溶液进行微弧氧化，使该基材表面生成多孔的金属氧化物陶瓷层；
(3)于上述基材的氧化物陶瓷层上涂布油墨，油墨填充上述陶瓷层的孔，并热水封孔；
(4)于上述基材的陶瓷层上涂布一层透明保护膜。
2、如权利要求1所述的微弧氧化金属表面制备图案的方法，其特征在于：步骤(3)之前还包括对附着多孔的氧化物陶瓷层的基材后处理，包括超音波清洗、烘干的步骤。
3、如权利要求1或2所述的微弧氧化金属表面制备图案的方法，其特征在于：步骤(4)之前还包括印刷后处理，包括烘干及以有机溶剂溶解表面油墨的步骤。
4、如权利要求3所述的微弧氧化金属表面制备图案的方法，其特征在于：步骤(4)中，涂布透明保护膜的方式包括浸涂或印刷。
5、如权利要求1所述的微弧氧化金属表面制备图案的方法，其特征在于：步骤(2)中，金属基材为阳极，不锈钢或铅材为阴极，且阴极与阳极之间通直流或脉冲电压。
6、如权利要求5所述的微弧氧化金属表面制备图案的方法，其特征在于：交流或脉冲电压200～550V，持续时间3～10分钟。
7、如权利要求1所述的微弧氧化金属表面制备图案的方法，其特征在于：步骤(1)包括脱脂、酸洗、超音波清洗、烘干。
8、如权利要求1所述的微弧氧化金属表面制备图案的方法，其特征在于：该金属基材包括镁、铝、钛或其合金。
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