CN102534722A

CN102534722A - 用于铝合金焊接区域、盲孔工件表面的染色前处理剂及其应用工艺

Info

Publication number: CN102534722A
Application number: CN2011103839679A
Authority: CN
Inventors: 敖中华; 舒伟
Original assignee: ZHUHAI ALLMELUX CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: Hubei Olympic Macmillan science and Technology Co Ltd; Zhuhai Allmelux Chemical Co.,Ltd.
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2031-11-28
Also published as: CN102534722B

Abstract

本发明公开了一种用于铝合金焊接区域、盲孔工件表面染色前处理剂及其应用工艺。该染色前处理剂包含有如下质量百分比的原料：有机酸70～85%，有机酸盐13～28%，阴离子表面活性剂0.5～2%。利用本发明的工作液对具有焊接、盲孔结构的铝合金工件进行染色前处理后，可以极大提高该类型工件染色的质量、提高染色速度、减少染色时间、大大地减少染色不良率。利用本发明的染色前处理剂工作液对具有焊接、盲孔结构的铝合金工件进行处理，无环境污染且能极大地提高染色的良品率，染色良品率在98%以上，产品颜色质量稳定，而且大大地节约了时间和提高了生产效率，从而解决了现有技术中的不足和处理效果差的缺点。

Description

用于铝合金焊接区域、盲孔工件表面的染色前处理剂及其应用工艺

技术领域

本发明涉及一种用于铝合金焊接区域、盲孔工件表面的染色前处理剂，本发明还涉及该处理剂对铝合金焊接区域、盲孔工件表面进行染色处理的工艺。

背景技术

由铝或者它的合金做成的金属工件具有高品质的机械性能，因此这些工件在许多工业中有极其广泛的应用，这些工件通常需要进行表面处理以提高表面耐腐蚀性能。

阳极氧化是一种在阳极氧化溶液中进行的表面处理过程，以提高金属工件的装饰性和耐久性。在铝合金工件阳极氧化过程中，多孔性的氧化膜在表面形成，氧化的工件通常进行染色以获得装饰性的外表面，通常在染色溶液中进行染色，溶解在染色液中的有机染料通过多孔性的阳极氧化膜的吸附而进入到孔隙中从而使铝合金表面具有光亮鲜艳的颜色。

铝合金工件通常由两块或者多块工件焊接在一起形成。两块金属的焊接形成了连接区域。该连接区域通常有许多微孔和细裂缝。然而在阳极氧化过程中，一部分阳极氧化槽液进入微孔或者细裂缝中。进入焊接部位的氧化槽液不易被冲洗出来。因此，焊接部位不能吸附有机染料，从而不能染上颜色。随着铝合金工件的形状越来越复杂，工件上的深孔和盲孔也随之增多，在阳极氧化过程中，一部分阳极氧化槽液进入深孔和盲孔中，在阳极氧化后的水洗过程中很难将孔中残留的氧化槽液清洗干净，在染色过程中孔中的氧化槽液流出会造成孔周围的颜色变浅或形成发白流痕。

现在常采用的增强染色质量的方法有两种：一是在阳极氧化水洗后用质量分数为1-3%的NH₃.H₂O中和残留在焊缝、深孔或者盲孔中的氧化槽液以提高染色效果，但其存在的缺点是：提高染色质量的效果非常有限，良品率不能得到保证，产品颜色质量波动大，而且1-3%的NH₃.H₂O的气味重，有害于操作人员的健康安全。二是阳极氧化水洗后采用硝酸活化的方法。专利号US 2008/0149494 A1,发明了一种焊接金属工件表面染色工艺，该工艺采用质量分数为10～30%的HNO₃在20～30℃对焊接工件进行活化处理。由于该方法使用10～30%的HNO₃，HNO₃具有挥发性对环境污染大，对操作人员的健康也有损伤，同时提高染色质量的效果也有限，良品率不能得到保证，产品颜色质量波动大。

综合上述情况，迫切希望有一种克服上述缺点的铝合金焊接、盲孔工件表面染色前处理剂及其应用工艺。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的一个目的是要提供一种既能提高铝合金焊接区域、盲孔工件染色的质量、提高染色速度、减少染色时间、大大地减少染色不良率、又不会污染环境且减少对操作人员的健康损伤的染色前处理剂。

本发明的另一个目的是要提供一种应用该处理剂对铝合金焊接区域、盲孔工件表面进行前处理的染色处理工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

用于铝合金焊接区域、盲孔工件表面的染色前处理剂，其特征在于其包含有如下质量百分比的原料：有机酸70～85%，有机酸盐13～28%，阴离子表面活性剂0.5～2%。

所述的有机酸为柠檬酸、酒石酸、丁二酸、丙二酸、草酸、苹果酸、抗坏血酸、苯甲酸、水杨酸、邻苯二甲酸、磺基水杨酸中的一种或多种的混合物。

所述的有机酸盐为柠檬酸钠、酒石酸钾钠、草酸钠、邻苯二甲酸氢钾、苯甲酸钠、植酸钠、葡萄酸钠、肉桂酸钾中的一种或多种混合物。

所述的阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、甘油单酸酯二硫酸钠中的一种或多种的混合物。

本发明提供的应用上述的染色前处理剂对铝合金焊接区域、盲孔工件表面进行染色处理的工艺，其特征在于：包括如下步骤：（1）、取铝合金组成的焊接金属工件或者具有深孔或者盲孔的铝合金工件，对金属工件进行脱脂，在脱脂除油后对金属工件进行充分的水洗；（2）、金属工件在化学抛光液中进行化学抛光，抛光后进行水洗，然后浸入除渍去灰剂中以去除不溶性的金属氧化物，从而获得清洁光亮的金属表面；（3）、金属工件在阳极氧化槽液中进行阳极氧化以便在金属表面形成一层多孔性的阳极氧化膜，在阳极氧化过程中，槽液中的H₂SO₄会进入焊接部位的微孔、裂缝或者盲孔中；（4）、氧化过的铝合金工件需要进行3-4道流动水洗，以去除残留的阳极氧化槽液；（5）、氧化过的铝合金工件浸入染色前处理剂中，染色前处理剂的浓度为40-70克/升，染色前处理剂的温度控制在40-60℃，金属工件在染色前处理剂溶液中的处理时间为3-6分钟；（6）、处理后的有氧化膜的铝合金工件浸入染色溶液中，给金属表面染上颜色，有机染料的浓度为1-10克/升，染色时间为5-15分钟；（7）、将染色后的金属工件水洗后在镍盐中进行封闭处理，封闭后的铝合金工件通过流动水洗，即形成一个具有光泽而且颜色鲜艳的铝合金工件。

本发明的染色处理工艺中涉及的脱脂、化学抛光液、除渍去灰剂、阳极氧化槽液、染色溶液的有机染料、封闭处理的镍盐均可采用现有技术中的已知的物料和工艺。

本发明的有益效果是：1.防止从焊接部位、盲孔中因酸污流出而发生斑点状、星状的染色不良。经使用统计证明，使用染色前处理剂能够将因焊接部位、盲孔的酸污流出发生的染色不良率由90%降低到只有2%左右。2.防止因水洗不足造成的斑点、流挂状的染色不良，经染色前处理剂浸泡后，因水洗不足造成的斑点、流挂状的不良率为零。3.提高染色速度。如黑色染料AML-黑-1082为了达到所需的深黑色，通常需要染色时间10分钟，在使用了SF-542浸泡后，染色时间缩短到4分钟，大大地提高了工作效率，节约了时间成本。4.减少了染色时的颜色模糊现象。5.显著提高了难以得到均一颜色的铝合金（AL-Mg系合金、例：AC7A、ADC5等；AL-Si系、例：ADC12等）的染色性，形状复杂的工件也能保证各面上的色差△E<0.5。　6. 改善硬质氧化膜的染色性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明应用生产工艺流程图。

具体实施方式

下面以具体实施方式对本发明进行详细说明。但所述的实施例并不构成本发明保护范围的限制。

实施例1

按染色前处理剂的总量称取柠檬酸70%、柠檬酸钠28%、十二烷基苯磺酸钠2%，将称量好的有机酸、有机酸盐加入粉碎机中粉碎10-15分钟，然后将粉碎好的有机酸、有机酸盐加入搅拌机中，再将称量好的阴离子表面活性剂加入搅拌机中，在常温常压下进行充分搅拌20-30分钟，即混合而成染色前处理剂。

实施例2

按染色前处理剂的总量称取酒石酸75%、酒石酸钾钠24%、月桂基硫酸钠1%，将称量好的有机酸、有机酸盐加入粉碎机中粉碎10-15分钟，然后将粉碎好的有机酸、有机酸盐加入搅拌机中，再将称量好的阴离子表面活性剂加入搅拌机中，在常温常压下进行充分搅拌20-30分钟，即混合而成染色前处理剂。

实施例3

按染色前处理剂的总量称取丙二酸80 %、邻苯二甲酸氢钾18.5%、琥珀酸二异辛酯磺酸钠1.5%，将称量好的有机酸、有机酸盐加入粉碎机中粉碎10-15分钟，然后将粉碎好的有机酸、有机酸盐加入搅拌机中，再将称量好的阴离子表面活性剂加入搅拌机中，在常温常压下进行充分搅拌20-30分钟，即混合而成染色前处理剂。

实施例4

按染色前处理剂的总量称取水扬酸和抗坏血酸共85%，苯甲酸钠、植酸钠和葡萄酸钠共13 %，十二烷基二苯醚二磺酸钠和琥珀酸二异辛酯磺酸钠共2 %，将称量好的有机酸、有机酸盐加入粉碎机中粉碎10-15分钟，然后将粉碎好的有机酸、有机酸盐加入搅拌机中，再将称量好的阴离子表面活性剂加入搅拌机中，在常温常压下进行充分搅拌20-30分钟，即混合而成染色前处理剂。

实施例5

按染色前处理剂的总量称取草酸、苹果酸和丁二酸共85%，柠檬酸钠、酒石酸钾钠和草酸钠共13%、十二烷基苯磺酸钠和月桂基硫酸钠共2%，将称量好的有机酸、有机酸盐加入粉碎机中粉碎10-15分钟，然后将粉碎好的有机酸、有机酸盐加入搅拌机中，再将称量好的阴离子表面活性剂加入搅拌机中，在常温常压下进行充分搅拌20-30分钟，即混合而成染色前处理剂。

实施例6

按染色前处理剂的总量称取苹果酸35%、柠檬酸40%、草酸钠24%和十二烷基苯磺酸钠1%，将称量好的有机酸、有机酸盐加入粉碎机中粉碎10-15分钟，然后将粉碎好的有机酸、有机酸盐加入搅拌机中，再将称量好的阴离子表面活性剂加入搅拌机中，在常温常压下进行充分搅拌20-30分钟，即混合而成染色前处理剂。

实施例7

按染色前处理剂的总量称取苹果酸25%、酒石酸55%、邻苯二甲酸氢钾19.5%和琥珀酸二异辛酯磺酸钠0.5%，将称量好的有机酸、有机酸盐加入粉碎机中粉碎10-15分钟，然后将粉碎好的有机酸、有机酸盐加入搅拌机中，再将称量好的阴离子表面活性剂加入搅拌机中，在常温常压下进行充分搅拌20-30分钟，即混合而成染色前处理剂。

应用实施例1

（1）、取铝合金组成的焊接金属工件或者具有深孔或者盲孔的铝合金工件，对金属工件进行脱脂，在脱脂除油后对金属工件进行充分的水洗；（2）、金属工件在化学抛光液中进行化学抛光，抛光后进行水洗，然后浸入除渍去灰剂中以去除不溶性的金属氧化物，从而获得清洁光亮的金属表面；（3）、金属工件在阳极氧化槽液中进行阳极氧化以便在金属表面形成一层多孔性的阳极氧化膜，在阳极氧化过程中，槽液中的H₂SO₄会进入焊接部位的微孔、裂缝或者盲孔中；（4）、氧化过的铝合金工件需要进行3-4道流动水洗，以去除残留的阳极氧化槽液；（5）、氧化过的铝合金工件浸入染色前处理剂中，取实施例1配制的染色前处理剂，制成浓度为40-70克/升的溶液，染色前处理剂的温度控制在40-60℃，金属工件在染色前处理剂溶液中的处理时间为3-6分钟；（6）、处理后的有氧化膜的铝合金工件浸入染色溶液中，给金属表面染上颜色，有机染料的浓度为1-10克/升，染色时间为5-15分钟；（7）、将染色后的金属工件水洗后在镍盐中进行封闭处理，封闭后的铝合金工件通过流动水洗，即形成一个具有光泽而且颜色鲜艳的铝合金工件。流程如图1所示。

应用实施例2

（1）、取铝合金组成的焊接金属工件或者具有深孔或者盲孔的铝合金工件，对金属工件进行脱脂，在脱脂除油后对金属工件进行充分的水洗；（2）、金属工件在化学抛光液中进行化学抛光，抛光后进行水洗，然后浸入除渍去灰剂中以去除不溶性的金属氧化物，从而获得清洁光亮的金属表面；（3）、金属工件在阳极氧化槽液中进行阳极氧化以便在金属表面形成一层多孔性的阳极氧化膜，在阳极氧化过程中，槽液中的H₂SO₄会进入焊接部位的微孔、裂缝或者盲孔中；（4）、氧化过的铝合金工件需要进行3-4道流动水洗，以去除残留的阳极氧化槽液；（5）、氧化过的铝合金工件浸入染色前处理剂中，取实施例3配制的染色前处理剂，制成浓度为40-70克/升的溶液，染色前处理剂的温度控制在40-60℃，金属工件在染色前处理剂溶液中的处理时间为3-6分钟；（6）、处理后的有氧化膜的铝合金工件浸入染色溶液中，给金属表面染上颜色，有机染料的浓度为1-10克/升，染色时间为5-15分钟；（7）、将染色后的金属工件水洗后在镍盐中进行封闭处理，封闭后的铝合金工件通过流动水洗，即形成一个具有光泽而且颜色鲜艳的铝合金工件。

对比例

1，由铝合金组成的焊接金属工件，金属工件通常包含两个部件组成，通过激光焊连接；具体深孔或者盲孔的铝合金工件通常由数控机床加工而成。

2，对金属工件进行脱脂，优先选择碱性脱脂溶液来去除表面的油污，如SF-514碱性除油剂，40-60克/升，30-70℃, 3-10分钟。在脱脂除油后要对金属工件进行充分的水洗。

3，金属工件在化学抛光液中进行化学抛光。化学抛光液通过由体积分数为60-65% H₃PO₄、35-40%H₂SO₄、20克/升的SF-523化学抛光剂组成。将金属工件放入100-110℃的抛光液中进行抛光0.5-3分钟。在抛光过程中有不溶性的金属氧化物在表面形成，需要浸入SF-531无铬除渍去灰剂中以去除不溶性的金属氧化物，从而获得清洁光亮的金属表面。

4，金属工件在阳极氧化槽液中进行阳极氧化以便在金属表面形成一层多孔性的阳极氧化膜，通常普通阳极氧化槽液为160-220克/升的H₂SO₄溶液。在阳极氧化过程中，铝合金工件做为阳极，铅板或者不锈钢板做为阴极板放在阳极氧化槽液中，槽液的温度为18-24℃，氧化的电流密度控制在0.8-1.5A/dm²，氧化的时间由所需的膜厚来决定，通常为15-60分钟不等。在阳极氧化过程中，槽液中的H₂SO₄会进入焊接部位的微孔、裂缝或者盲孔中。

5，氧化过的铝合金工件需要进行3-4道流动水洗，以去除残留的阳极氧化槽液，推荐使用纯水进行水洗。

6，清洗过的有氧化膜的金属工件浸入染色溶液中，是为了给金属表面染上颜色，有机染料的浓度为1-10g/l。

7，金属工件水洗后需要进行封闭，封闭过程通常在镍盐中进行，如SF-558高温封闭剂，SF-558的浓度为5-7g/l,金属工件浸入SF-558工作液在85-95℃封闭8-15min，便可将阳极氧化膜封闭完全。

封闭后的铝合金工件通过流动水洗，最终形成一个成品金属工件。

将本发明应用实施例1得到的铝合金工件与对比例得到的铝合金工件进行比较可知，使用染色前处理剂能够将因焊接部位、盲孔的酸污流出发生的染色不良率由90%降低到只有2%左右。防止因水洗不足造成的斑点、流挂状的染色不良，经染色前处理剂浸泡后，因水洗不足造成的斑点、流挂状的不良率为零。提高了染色速度。如黑色染料AML-黑-1082为了达到所需的深黑色，通常需要染色时间10分钟，在使用了SF-542浸泡后，染色时间缩短到4分钟，大大地提高了工作效率，节约了时间成本。减少了染色时的颜色模糊现象。显著提高了难以得到均一颜色的铝合金（AL-Mg系合金、例：AC7A、ADC5等；AL-Si系、例：ADC12等）的染色性，形状复杂的工件也能保证各面上的色差△E<0.5。改善了硬质氧化膜的染色性。

Claims

1.用于铝合金焊接区域、盲孔工件表面的染色前处理剂，其特征在于其包含有如下质量百分比的原料：有机酸70～85%，有机酸盐13～28%，阴离子表面活性剂0.5～2%。

2.根据权利要求1所述的用于铝合金焊接区域、盲孔工件表面的染色前处理剂，其特征在于：所述的有机酸为柠檬酸、酒石酸、丁二酸、丙二酸、草酸、苹果酸、抗坏血酸、苯甲酸、水杨酸、邻苯二甲酸、磺基水杨酸中的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求1所述的用于铝合金焊接区域、盲孔工件表面的染色前处理剂，其特征在于：所述的有机酸盐为柠檬酸钠、酒石酸钾钠、草酸钠、邻苯二甲酸氢钾、苯甲酸钠、植酸钠、葡萄酸钠、肉桂酸钾中的一种或多种混合物。

4.根据权利要求1所述的用于铝合金焊接区域、盲孔工件表面的染色前处理剂，其特征在于：所述的阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、甘油单酸酯二硫酸钠中的一种或多种的混合物。

5.应用权利要求1至4任一所述的染色前处理剂对铝合金焊接区域、盲孔工件表面进行染色处理的工艺，其特征在于：包括如下步骤：（1）、取铝合金组成的焊接金属工件或者具有深孔或者盲孔的铝合金工件，对金属工件进行脱脂，在脱脂除油后对金属工件进行充分的水洗；（2）、金属工件在化学抛光液中进行化学抛光，抛光后进行水洗，然后浸入除渍去灰剂中以去除不溶性的金属氧化物，从而获得清洁光亮的金属表面；（3）、金属工件在阳极氧化槽液中进行阳极氧化以便在金属表面形成一层多孔性的阳极氧化膜，在阳极氧化过程中，槽液中的H₂SO₄会进入焊接部位的微孔、裂缝或者盲孔中；（4）、氧化过的铝合金工件进行3-4道流动水洗，以去除残留的阳极氧化槽液；（5）、氧化过的铝合金工件浸入染色前处理剂中，染色前处理剂的浓度为40-70克/升，染色前处理剂的温度控制在40-60℃，金属工件在染色前处理剂溶液中的处理时间为3-6分钟；（6）、处理后的有氧化膜的铝合金工件浸入染色溶液中，给金属表面染上颜色，有机染料的浓度为1-10克/升，染色时间为5-15分钟；（7）、将染色后的金属工件水洗后在镍盐中进行封闭处理，封闭后的铝合金工件通过流动水洗，即形成一个具有光泽而且颜色鲜艳的铝合金工件。