CN101619479B - 一种在铝合金表面进行金黄色及阳极氧化的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在铝合金表面进行金黄色及阳极氧化的生产工艺。该生产工艺包括以下步骤，先是将装挂好的铝合金型材在光亮清洗槽的槽液里进行去污除油处理3-5分钟，处理完后经2-3次水洗后导入下工序；再将前工序处理好的型材在阳极氧化槽中进行阳极氧化处理，处理完经2-3次水洗和1次纯水洗后导入下工序；再将经过阳极氧化好的型材进入金黄染色槽染色，处理完后经2-3次水洗后导入下工序；最后将染色好的型材在封闭槽中中温封闭或常温封闭处理完后经1次水洗后导入下工序卸架包装。本发明首次提出了在预处理过程中引入光亮清洗槽以及在染色槽无机染料中加入有机功能性添加剂的改进方法，使得本工艺同时具备了有机染料染色法和无机染料染色法的优点。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金表面处理技术领域，尤其是指一种在铝合金表面进行金黄色及阳极氧化的生产工艺。
背景技术
多年来，在阳极氧化铝的色彩精饰领域已有多种着色工艺得以应用。在工业生产中主要使用的着色工艺有以下几种：
整体着色法、电解着色法、干涉着色法、染料染色法，然而由于成本和生态学方面的原因，其中一些着色工艺已不再使用了。由于阳极氧化膜孔隙率高、吸附能力强、容易染色的特点，因此各种染色法便应运而生。在众多的染色方法中由于金黄染色赋予铝合金金光闪闪的外观，同时满足了现代社会人们审美的要求，因此金黄染色工艺在各种铝合金染色法中应用最为普遍。
金黄染色法包括有机染料染色和无机染料染色。有机染料染金黄色具有染色牢、上色速度快、操作简便、色彩鲜艳等优点，缺点是耐光、耐热、耐候性差，不适于建筑物外装饰使用。而无机染料染金黄色具有耐光、耐候性优良，适合建筑型材室外装饰的优点，缺点是染液的分散性差、色调灰暗。
发明内容
本发明的目的在于针对目前使用的金黄染色法中的缺陷，提供一种同时具备有机染料染色法和无机染料染色法优点的在铝合金表面进行金黄色及阳极氧化的生产工艺。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：该生产工艺包括以下工序运作步骤和相应的槽液组成：
工序一：
是将装挂好的铝合金型材在光亮清洗槽的槽液里进行去污除油处理3-5分钟，处理完后经2-3次水洗后导入下工序；其槽液组成为氢氟酸10～15g/L，氟硼酸3～5g/L，氟化氢铵2～3g/L，表面活性剂0.02～0.04g/L，多羟基醇5～10g/L，余量水；
氟硼酸较氢氟酸性质柔和，处理光亮型材不易起砂，加入氟化氢铵是在要求型材在处理砂面时发挥作用。多羟基醇为有机光亮剂，有机光亮剂在酸、碱性环境中稳定，它分散吸附在铝型材表面，对铝型材表面有光亮整平的作用。
由于本发明所用染料主体为无机草酸铁型染料。针对草酸铁型染料染金黄色色泽灰暗的缺陷，在预处理过程中设置一道光亮清洗槽。光亮清洗工序既是传统的三合一即除油、碱蚀、出光三工序的组合又使铝材底色发青发亮，为增加后道染色工序中铝件的光泽作了一个辅垫。
工序二：
将前工序处理好的型材在阳极氧化槽中进行阳极氧化处理，其工艺条件为：工业一级硫酸160～180g/L，Al3+∠12g/L，温度18-22度，电流密度1.0～1.2A/dm2，根据阳极氧化膜厚的要求控制时间，处理完经2-3次水洗和1次纯水洗后导入下工序；
本发明的阳极氧化槽中游离硫酸浓度较高，Al3+浓度较低，因为同等条件下，硫酸浓度高，Al3+浓度低，氧化膜趋于光亮。其次电流密度低的情况下，氧化膜表面也较光亮，但氧化效率低，控制氧化时间，使氧化膜不至于低于8um。
工序三：
将经过阳极氧化好的型材进入金黄染色槽染色，其槽液组成为草酸铁型染料10～30g/L，草酸1～2g/L，固色剂1～3g/L，分散剂2～4g/L，渗透剂0.5～1g/L，PH值缓冲剂0.8～2.0g/L；参数：PH值4.5～5.2，温度35～48℃；根据不同色泽要求进行控制染色时间，处理完后经2-3次水洗后导入下工序；
本工序是本发明的重中之重，最主要特点是在于无机草酸铁型染料中加入有机功能性添加剂，它的原理为当铝合金阳极氧化生成不低于8um的氧化膜后，浸入金黄染色液中，无机盐染料分子在膜孔中发生化学反应，生成不溶于水的金色化合物，堵塞氧化膜孔隙。由于氧化膜的多孔型结构以及膜孔的深浅不一，无机草酸铁型染料很容易产生染色不均匀现象。为克服这一不足，引入有机功能性添加剂，有机功能性添加剂以高度分散的状态弥漫在无机草酸铁型染料与膜孔中，通过各成分的分工作用牢牢镶嵌在膜孔中，使膜孔整平、光亮。这种创新既弥补了无机染料染色不均匀的缺点又提高了染色的效率。
以下就有机功能型添加剂各成分的作用作一些说明：
草酸为还原性有机酸，与草酸铁型染料配合使用，提供草酸铁型染料的酸性环境。又与染料中的铁化合物形成一种氧化还原反应的动态平衡。其最佳浓度为1～2g/L。
固色剂 主要为有机多元醇和多羟基酸。它具有络合作用，与无机染料中的金属分子络合，同时与活性的阳极氧化膜有高度的亲和力，把无机染料分子引入膜孔中，而不至于流色。最佳浓度为1～3g/L。
分散剂 主要为聚乙二醇类有机物，其化学性质稳定，不受酸、碱的影响，与染料分子充分弥散融合，使染液各成分均匀一致，而不至于产生色差现象。最佳浓度为2～4g/L。
渗透剂 主要成分为脂肪醇聚氧乙烯醚，它属表面活性剂物质，具有充分的渗透性，带领无机染料分子，突破其它各种化合物分子的阻力，顺利到达阳极氧化膜表面。最佳浓度为0.5～1g/L。
PH值缓冲剂 主要成分为柠檬酸铵，它的作用是自动调节PH值，当PH值有升高趋势时，它电离出的柠檬酸根离子与H+作用生成柠檬酸，使PH值下降；当PH值有下降趋势时，它电离出的NH4 +与OH-中和，生成NH3、H2O，使PH值升高，最佳浓度为0.8～2.0g/L。
工序四：
将染色好的型材在封闭槽中进行50-60度中温封闭或25-35度常温封闭处理完后经1次水洗后导入下工序卸架包装。
1、常温封闭槽中的成分及参数： 2、中温封闭槽中的成分及参数：
NI2+ 0.9～1.3g/L NI2+ 0.9～1.3g/L
F- 0.3～0.6g/L 中温剂 5～8g/L
PH 5.8～6.2 PH 5.8～6.2
时间 1um/min 时间 1.2um/min
温度 25-35℃ 温度 50～60℃
封闭工序是本发明的最后工序。封闭后，整个金黄染色过程才算完成，也是金黄染色剂分子在膜孔中的最后加固过程，而不致于流色。
本发明首次提出了在预处理过程中引入光亮清洗槽以及在染色槽无机染料中加入有机功能性添加剂的改进方法，使得本工艺同时具备了有机染料染色法和无机染料染色法的优点，其工艺操作简便、加热温度低、节省能源、生产成本低廉、无重金属离子，符合环保要求；其耐热、耐候、耐光牢度都极佳，且染出的金色十分鲜亮，层次饱满。
具体实施方式
实施例1
铝表面前处理：采用LW-16光亮清洗剂(主成份为HF和多羟基醇PEG)40g/L配槽，常温、浸蚀5分钟，得到优于传统前处理的光亮铝合金活性表面。经过前处理的铝件浸入阳极氧化：硫酸：180g/L，AI3+：10g/L，温度：21℃。氧化时间30分钟，电流密度1.0A/dm2，得到无色透明光亮的阳极氧化膜。
经三道水洗，进入金黄染色槽，草酸铁型染料浓度10g/L，有机功能添加剂按配比加入，温度45℃、PH值4.5、时间5分钟，得到浅金黄染色铝件，定为1号色。
经两道水洗进入常温封闭槽，PH5.8，处理10分钟，
实施例2
铝表面前处理：采用LW-16光亮清洗剂40g/L配槽，常温、浸蚀5分钟，得到优于传统前处理的光亮铝合金活性表面。经过前处理的铝件浸入阳极氧化：硫酸：180g/L、AI3+：10g/L、温度：21℃。氧化时间30分钟，电流密度1.0A/dm2，得到无色透明光亮的阳极氧化膜。
经三道水洗，进入金黄染色槽，草酸铁型染料浓度20g/L，有机功能添加剂按配比加入，温度45℃、PH值4.5、时间5分钟，得到较深金黄染色铝件，定为2号色。
经两道水洗进入常温封闭槽，PH5.8，处理10分钟。
实施例3
铝表面前处理：采用LW-16光亮清洗剂40g/L配槽，常温、浸蚀5分钟，得到优于传统前处理的光亮铝合金活性表面。经过前处理的铝件浸入阳极氧化：硫酸：180g/L、AI3+：10g/L、温度：21℃。氧化时间30分钟，电流密度1.0A/dm2，得到无色透明光亮的阳极氧化膜。
经三道水洗，进入金黄染色槽，草酸铁型染料浓度30g/L，有机功能添加剂按配比加入，温度45℃、PH值4.5、时间5分钟，得到很深金黄染色铝件，定为3号色。
经两道水洗进入常温封闭槽，PH5.8，处理10分钟。
实施例4
铝表面前处理：采用LW-16光亮清洗剂30g/L配槽，常温、浸蚀5分钟，得到优于传统前处理的光亮铝合金活性表面。经过前处理的铝件浸入阳极氧化：硫酸：180g/L，AI3+：10g/L，温度：21℃。氧化时间30分钟，电流密度1.0A/dm2，得到无色透明光亮的阳氧化膜。
经三道水洗，进入金黄染色槽，草酸铁型染料浓度30g/L，有机功能添加剂按配比加入，温度45℃、PH值4.5、时间10分钟，得到相当深的金黄染色铝件，定为4号色。
经两道水洗进入常温封闭槽，PH5.8，处理10分钟。
实施例5
铝表面前处理：采用LW-16光亮清洗剂30g/L配槽，常温、浸蚀5分钟，得到优于传统前处理的光亮铝合金活性表面。经过前处理的铝件浸入阳极氧化：硫酸：180g/L、AI3+：10g/L、温度：21℃。氧化时间30分钟，电流密度1.0A/dm2，得到无色透明光亮的阳氧化膜。
经三道水洗，进入金黄染色槽，草酸铁型染料浓度30g/L，有机功能添加剂按配比加入，温度45℃、PH值4.8、时间5分钟，得到很深的金黄染色铝件，定为5号色。
经两道水洗进入常温封闭槽，PH5.8，处理10分钟。
附：草酸铁型染料染色与同类的比较
Claims (1)
1.一种在铝合金表面进行金黄色及阳极氧化的生产工艺，其特征在于：该生产工艺包括以下工序运作步骤和相应的槽液：
工序一：是将装挂好的铝合金型材在光亮清洗槽的槽液里进行去污除油处理3-5分钟，处理完后经2-3次水洗后导入下工序；其槽液组成为氢氟酸10～15g/L，氟硼酸3～5g/L，氟化氢铵2～3g/L，表面活性剂0.02～0.04g/L，多羟基醇5～10g/L，余量水；
工序二：将前工序处理好的型材在阳极氧化槽中进行阳极氧化处理，其工艺条件为：工业一级硫酸160～180g/L，A13+＜12g/L，温度18-22度，电流密度1.0～1.2A/dm2，根据阳极氧化膜厚的要求控制时间，处理完经2-3次水洗和1次纯水洗后导入下工序；
工序三：将经过阳极氧化好的型材进入金黄染色槽染色，其槽液组成为草酸铁型染料10～30g/L，草酸1～2g/L，固色剂1～3g/L，分散剂2～4g/L，渗透剂0.5～1g/L，pH值缓冲剂0.8～2.0g/L，根据不同色泽要求控制染色时间，处理完后经2-3次水洗后导入下工序；其中，固色剂为有机多元醇和多羟基酸，分散剂为聚乙二醇类有机物，渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，pH值缓冲剂为柠檬酸铵；
工序四：将染色好的型材在封闭槽中进行50-60度中温封闭或25-35度常温封闭处理完后经1次水洗后导入下工序卸架包装。
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