CN102407702A - 一种铝及铝合金制品的表面喷染方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝及铝合金制品的表面喷染方法及铝及铝合金制品、喷染墨水，表面喷染方法包括：1）预处理：将铝及铝合金制品经打磨抛光、除油和化学抛光处理；2）阳极氧化：将经预处理的铝及铝合金制品进行阳极氧化处理以在表面形成多孔的氧化膜；3）表面喷染：将经阳极氧化得到的铝及铝合金制品用平面打印设备和/或3D喷绘设备，将喷染墨水喷染到铝及铝合金制品的表面，形成色彩和/或图案；4）清洗：将经表面喷染得到的铝及铝合金制品中残留在氧化膜的孔外的喷染墨水清洗干净；5）封孔处理：将清洗后的铝及铝合金制品进行封孔处理。本发明使铝及铝合金制品的表面能产生色彩丰富鲜艳的图案，且不会在表面形成涂层，长期使用也不易褪色。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料的加工领域，特别是涉及一种铝及铝合金制品的表面喷染方法及铝及铝合金制品、喷染墨水。
背景技术
目前，在铝及铝合金的表面处理方面，可采用喷涂、转印、浸染等方法，其中喷涂和转印能做出各种图案，以达到一种理想的装饰效果，但不管是喷涂还是转印，做出来的产品，都会在表面产生一定厚度的涂层，涂层容易退色，与有机溶剂接触时，容易脱落；浸染则是将铝及铝合金进行阳极氧化处理，然后将氧化后的产品浸入染料中进行染色处理，待其颜色达到相关要求以后，将其取出，再通过封孔处理，使染料分子留在氧化膜层的毛孔里，从而产生一定的颜色，但是通过浸染的方法生产出来的产品其颜色单一，无法做出色彩丰富的图案效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种铝及铝合金制品的表面喷染方法以及由该方法制备得到的铝及铝合金制品，以及喷染墨水，使铝及铝合金制品的表面能产生色彩丰富鲜艳的图案或颜色，且不会在铝及铝合金制品表面形成涂层，长期使用也不易褪色。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
1）预处理：将铝及铝合金制品经过打磨抛光、除油和化学抛光处理；
2）阳极氧化：将经所述步骤1）处理得到的铝及铝合金制品进行阳极氧化处理以在所述铝及铝合金制品的表面形成多孔的氧化膜；
3）表面喷染：将经所述步骤2）处理得到的铝及铝合金制品使用平面打印设备和/或3D喷绘设备，将喷染墨水喷染到铝及铝合金制品的表面，使染料分子渗入所述氧化膜的孔中，形成色彩和/或图案；
4）清洗：将经所述步骤3）喷染得到的铝及铝合金制品中残留在所述氧化膜的孔外的喷染墨水清洗干净；
5）封孔处理：将经所述步骤4）得到的铝及铝合金制品进行封孔处理。
经过一系列预处理后的铝及铝合金制品进行阳极氧化，以在其表面产生多孔的氧化膜层，且阳极氧化膜层的毛孔具有很强吸咐能力，以便对染料分子进行吸收；再将喷染墨水采用平面打印和/或3D喷绘的方式喷到产品表面，使染料分子渗入氧化膜层的孔内，再将孔外的多余喷染墨水清洗干净以确保产品表面没有多余的染料，从而形成清晰的图案和/或色彩，最后进行封孔处理，将染料分子固定在产品表面的氧化膜层毛孔里，以固定所形成的颜色或图案。
优选的，所述步骤3）中的喷染墨水包括酸性染料、甘油、乙醇和去离子水，所述喷染墨水选自包括以下群组中的至少一种，其中的百分含量为体积百分含量：
青色：3-8%的酸性蓝、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-90%的去离子水；
红色：1-5%的酸性红、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-95%的去离子水；
黄色：8-12%的酸性黄、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和80-85%的去离子水；
黑色：13-17%的酸性黑、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和75-80%的去离子水。
以上方案中的酸性染料分子的孔径小于形成的氧化膜的孔径，在进行喷染时，染料分子更易进入孔内，且甘油能增加喷染墨水的粘度，使粘度在2-5cP范围内，提高染料分子的附着力，且能提升形成的颜色或图案的亮度，乙醇的挥发性能较高，能加速喷染图案或色彩的干燥，且能提高图案的清晰度，应用上述的喷染墨水使形成的颜色或图案清晰细腻，且与铝及铝合金制品的表面成一体，不增加任何的厚度。 优选的，所述步骤3）中的喷染墨水选自包括以下群组中的至少一种，其中的百分含量为体积百分含量：
青色：5%的酸性蓝、2%的甘油、5%的乙醇和88%的去离子水；
红色：3%的酸性红、2%的甘油、5%的乙醇和90%的去离子水；
黄色：10%的酸性黄、2%的甘油、5%的乙醇和83%的去离子水；
黑色：15%的酸性黑、2%的甘油、5%的乙醇和78%的去离子水。
优选的，所述步骤3）中的平面打印设备和3D喷绘设备的喷嘴直径为0.010-0.015mm。采用的喷嘴直径为0.010-0.015mm，可以使得喷染形成的图案精细，不粗糙。
优选的，步骤2）中的所述阳极氧化是将铝及铝合金制品放入体积分数为15-25%的硫酸氧化槽液中进行阳极处理，时间为0.5 -2小时。
优选的，步骤1）中的所述打磨抛光采用布轮或尼龙轮；所述除油采用超声波加除油水进行，时间10-20分钟；所述化学抛光是将铝及铝合金制品放入体积分数为10-20%的化学抛光液中进行，时间为10-30秒。打磨抛光是为了使产品表面达到光亮的效果，除去砂孔，批锋等；除油是为了除去材料裁剪，剖沟，切割等前工序的油污。
优选的，步骤5）中的封孔处理采用水封闭或高温蒸汽封闭，所述水封闭的水温为80-100℃，时间为30-60分钟，高温蒸汽封闭的温度为100-180℃，时间10-30分钟。
一种用于上述铝及铝合金制品的表面喷染方法的喷染墨水，所述喷染墨水包括酸性染料、甘油、乙醇和去离子水，所述喷染墨水选自包括以下群组中的至少一种，其中的百分含量为体积百分含量：
青色：3-8%的酸性蓝、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-90%的去离子水；
红色：1-5%的酸性红、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-95%的去离子水；
黄色：8-12%的酸性黄、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和80-85%的去离子水；
黑色：13-17%的酸性黑、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和75-80%的去离子水。
优选的，所述喷染墨水选自包括以下群组中的至少一种，其中的百分含量为体积百分含量：
青色：5%的酸性蓝、2%的甘油、5%的乙醇和88%的去离子水；
红色：3%的酸性红、2%的甘油、5%的乙醇和90%的去离子水；
黄色：10%的酸性黄、2%的甘油、5%的乙醇和83%的去离子水；
黑色：15%的酸性黑、2%的甘油、5%的乙醇和78%的去离子水。
一种铝及铝合金制品，采用上述任意一种方法得到，包括铝及铝合金制品本体，以及与所述铝及铝合金制品本体的表面成一体的颜色和/或图案。
通过本发明的方法制备得到的铝及铝合金制品，其表面的色彩和/或图案与表面是一体的，不存在表面上附加的任何厚度的颜色层或图案层，具有不易褪色和脱落等优点。
本发明的有益效果是：本发明的喷染方法可以在铝及铝合金制品表面生产出色彩丰富的图案效果，能与印刷的纸制产品相媲美，并且染料完全渗入到产品表面的氧化膜层毛孔中，在表面不存在任何颜色层，同时，通过封闭后，图案或色彩具有不易褪色，与有机溶剂接触时不易脱落等优点，能长期保存。
具体实施方式
下面结合优选具体实施方式对本发明进行详细的阐述。
本发明中的铝及铝合金制品材料为纯铝或铝合金。在一个实施例中，铝及铝合金制品的表面喷染方法，包括如下步骤：1）预处理：将铝及铝合金制品经过打磨抛光、除油和化学抛光处理；2）阳极氧化：将经所述步骤1）处理得到的铝及铝合金制品进行阳极氧化处理以在所述铝及铝合金制品的表面形成多孔的氧化膜；3）表面喷染：将经所述步骤2）处理得到的铝及铝合金制品使用平面打印设备和/或3D喷绘设备，将喷染墨水喷染到铝及铝合金制品的表面，使染料分子渗入所述氧化膜的孔中，形成色彩和/或图案；4）清洗：将经所述步骤3）喷染得到的铝及铝合金制品中残留在所述氧化膜的孔外多余的喷染墨水清洗干净；5）封孔处理：将经所述步骤4）得到的铝及铝合金制品进行封孔处理。
在另一些实施例中，可以优选以下条件：
所述步骤3）中的喷染墨水包括酸性染料、甘油、乙醇和去离子水，所述喷染墨水选自包括以下群组中的至少一种，其中的百分含量为体积百分含量：
青色：3-8%的酸性蓝、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-90%的去离子水；
红色：1-5%的酸性红、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-95%的去离子水；
黄色：8-12%的酸性黄、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和80-85%的去离子水；
黑色：13-17%的酸性黑、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和75-80%的去离子水。
步骤3）中的平面打印设备和3D喷绘设备的喷嘴直径为0.010-0.015mm。
步骤2）中的所述阳极氧化是将铝及铝合金制品放入体积分数为15-25%的硫酸氧化槽液中进行阳极处理，时间为0.5 -2小时。
步骤1）中的所述打磨抛光采用布轮或尼龙轮；所述除油采用超声波加除油水进行，时间10-20分钟；所述化学抛光是将铝及铝合金制品放入体积分数为10-20%的化学抛光液中进行，时间为10-30秒。
步骤5）中的封孔处理采用水封闭或高温蒸汽封闭，所述水封闭的水温为80-100℃，时间为30-60分钟，高温蒸汽封闭的温度为100-180℃，时间10-30分钟。
以下通过更具体的实施例对本发明作详细介绍。
实施例1
铝或铝合金制品的表面喷染方法包括如下步骤：
1）将铝或铝合金制品用布轮或尼龙轮进行打磨抛光处理，除去砂孔，批锋等，使产品表面达到光亮的效果。
2）将经打磨抛光后的铝或铝合金制品采用超声波加除油水进行除油，时间10-20分钟。
3）将经除油处理后的铝或铝合金制品放入体积浓度为10%的化学抛光液中进行化学抛光处理，时间为10-30秒。
4）将经化学抛光后的铝或铝合金制品放入浓度为20%的硫酸氧化槽液中进行阳极氧化处理，时间为0.5-2小时。
5）将经阳极氧化后的铝或铝合金制品采用直径为0.010-0.015mm喷嘴的平面打印设备或3D喷绘设备进行喷染处理，喷绘喷染墨水时，可根据产品的具体要求进行，如果是在产品的一个平面上进行图案和/或色彩的喷染，即可采用平面打印设备将喷染墨水喷绘到产品表面，如果是在产品的非平面上进行图案和/或色彩的喷染，可采用3D喷绘设备将喷染墨水喷绘到产品表面；其中，平面打印设备可以采用市场上常用的万能打印机进行；3D喷绘设备可采用市场上常用的喷涂机械手进行；喷染墨水选自包括以下群组中的至少一种，其中的百分含量为体积百分含量：a）青色：5%的酸性蓝、2%的甘油、5%的乙醇和88%的去离子水；b）红色：3%的酸性红、2%的甘油、5%的乙醇和90%的去离子水；c）黄色：10%的酸性黄、2%的甘油、5%的乙醇和83%的去离子水；d）黑色：15%的酸性黑、2%的甘油、5%的乙醇和78%的去离子水。喷染墨水的颜色与颜色之间可做混色效果，例如先喷染黄色后喷染青色，可产生绿色的效果，也可以喷染时绘制不同的图案。
6）将喷染好的产品进行过水，把残留在氧化膜层毛孔以外多余的喷染墨水清洗干净。
7）采用水封闭或高温蒸汽封闭处理，水封闭的常用水温为80-100℃，时间为30-60分钟，高温蒸汽封闭的温度为100-180℃，时间10-30分钟，将喷染的染料分子固定在产品表面的氧化膜层毛孔里，使产品表面氧化膜形成一定的图案。
实施例2
一种专用于上述任一实施例的铝及铝合金制品的表面喷染方法的喷染墨水，包括酸性染料、甘油、乙醇和去离子水，所述喷染墨水选自包括以下群组中的至少一种，其中的百分含量为体积百分含量：
a）青色：5%的酸性蓝、2%的甘油、5%的乙醇和88%的去离子水；
b）红色：3%的酸性红、2%的甘油、5%的乙醇和90%的去离子水；
c）黄色：10%的酸性黄、2%的甘油、5%的乙醇和83%的去离子水；
d）黑色：15%的酸性黑、2%的甘油、5%的乙醇和78%的去离子水。
以上方案中的染料分子的孔径小于形成的氧化膜的孔径，在进行喷染时，染料分子更易进入孔内，现有的染料液体的粘度很小，如果在不加甘油的情况下，粘度＜1 CP，而本发明中以上含量的甘油能增加喷染墨水的粘度，使粘度在2-5cP范围内，提高染料分子的附着力，又能保证喷染墨水的流动性，且能提升形成的颜色或图案的亮度，使形成的颜色或图案清晰细腻，乙醇的挥发性能较高，能加速喷染图案或色彩的干燥，且能提高图案的清晰度，应用上述的喷染墨水使得颜色或图案与铝及铝合金制品的表面成一体，不增加任何的厚度。喷染墨水的颜色与颜色之间可做混色效果，例如先喷染黄色后喷染青色，可产生绿色的效果，也可以喷染时绘制不同的图案。
在另一些实施例中，所述喷染墨水也可以选自包括以下群组中的至少一种，其中的百分含量为体积百分含量：青色：3-8%的酸性蓝、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-90%的去离子水；红色：1-5%的酸性红、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-95%的去离子水；黄色：8-12%的酸性黄、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和80-85%的去离子水；黑色：13-17%的酸性黑、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和75-80%的去离子水。
实施例3
一种铝及铝合金制品，采用上述任意一个实施例的方法得到，包括铝及铝合金制品本体，以及与所述铝及铝合金制品本体的表面成一体的颜色和/或图案。经过上述方法生产出来的产品，产品表面不产生任何厚度的颜色层，只是表面的氧化膜层形成图案或颜色。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铝及铝合金制品的表面喷染方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）预处理：将铝及铝合金制品经过打磨抛光、除油和化学抛光处理；
2）阳极氧化：将经所述步骤1）处理得到的铝及铝合金制品进行阳极氧化处理以在所述铝及铝合金制品的表面形成多孔的氧化膜；
3）表面喷染：将经所述步骤2）处理得到的铝及铝合金制品使用平面打印设备和/或3D喷绘设备，将喷染墨水喷染到铝及铝合金制品的表面，使染料分子渗入所述氧化膜的孔中，形成色彩和/或图案；
4）清洗：将经所述步骤3）喷染得到的铝及铝合金制品中残留在所述氧化膜的孔外的喷染墨水清洗干净；
5）封孔处理：将经所述步骤4）得到的铝及铝合金制品进行封孔处理。
2.如权利要求1所述的铝及铝合金制品的表面喷染方法，其特征在于：所述步骤3）中的喷染墨水包括酸性染料、甘油、乙醇和去离子水，所述喷染墨水选自包括以下群组中的至少一种，其中的百分含量为体积百分含量：
青色：3-8%的酸性蓝、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-90%的去离子水；
红色：1-5%的酸性红、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-95%的去离子水；
黄色：8-12%的酸性黄、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和80-85%的去离子水；
黑色：13-17%的酸性黑、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和75-80%的去离子水。
3.如权利要求1或2所述的铝及铝合金制品的表面喷染方法，其特征在于：所述步骤3）中的喷染墨水选自包括以下群组中的至少一种，其中的百分含量为体积百分含量：
青色：5%的酸性蓝、2%的甘油、5%的乙醇和88%的去离子水；
红色：3%的酸性红、2%的甘油、5%的乙醇和90%的去离子水；
黄色：10%的酸性黄、2%的甘油、5%的乙醇和83%的去离子水；
黑色：15%的酸性黑、2%的甘油、5%的乙醇和78%的去离子水。
4.如权利要求1或2所述的铝及铝合金制品的表面喷染方法，其特征在于：所述步骤3）中的平面打印设备和3D喷绘设备的喷嘴直径为0.010-0.015mm。
5.如权利要求1或2所述的铝及铝合金制品的表面喷染方法，其特征在于：步骤2）中的所述阳极氧化是将铝及铝合金制品放入体积分数为15-25%的硫酸氧化槽液中进行阳极处理，时间为0.5 -2小时。
6.如权利要求1或2所述的铝及铝合金制品的表面喷染方法，其特征在于：步骤1）中的所述打磨抛光采用布轮或尼龙轮；所述除油采用超声波加除油水进行，时间10-20分钟；所述化学抛光是将铝及铝合金制品放入体积分数为10-20%的化学抛光液中进行，时间为10-30秒。
7.如权利要求1或2所述的铝及铝合金制品的表面喷染方法，其特征在于：步骤5）中的封孔处理采用水封闭或高温蒸汽封闭，所述水封闭的水温为80-100℃，时间为30-60分钟，高温蒸汽封闭的温度为100-180℃，时间10-30分钟。
8.一种用于权利要求1-7任一所述的铝及铝合金制品的表面喷染方法的喷染墨水，其特征在于：所述喷染墨水包括酸性染料、甘油、乙醇和去离子水，所述喷染墨水选自包括以下群组中的至少一种，其中的百分含量为体积百分含量：
青色：3-8%的酸性蓝、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-90%的去离子水；
红色：1-5%的酸性红、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-95%的去离子水；
黄色：8-12%的酸性黄、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和80-85%的去离子水；
黑色：13-17%的酸性黑、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和75-80%的去离子水。
9.如权利要求8所述的喷染墨水，其特征在于：所述喷染墨水选自包括以下群组中的至少一种，其中的百分含量为体积百分含量：
青色：5%的酸性蓝、2%的甘油、5%的乙醇和88%的去离子水；
红色：3%的酸性红、2%的甘油、5%的乙醇和90%的去离子水；
黄色：10%的酸性黄、2%的甘油、5%的乙醇和83%的去离子水；
黑色：15%的酸性黑、2%的甘油、5%的乙醇和78%的去离子水。
10.一种铝及铝合金制品，其特征在于：采用权利要求1-7中任意一种方法得到，包括铝及铝合金制品本体，以及与所述铝及铝合金制品本体的表面成一体的颜色和/或图案。
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