CN103060876B - 一种铝板料连续性瓷质纹理图案效果阳极光氧化复合工艺 - Google Patents
一种铝板料连续性瓷质纹理图案效果阳极光氧化复合工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明所为一种铝板料连续性瓷质纹理图案效果阳极光氧化复合工艺，该工艺的处理流程为：铝板料放卷→丝印工艺→酸蚀除脂出光工艺→水清洗→酸砂腐蚀工艺或酸性纹理蚀刻工艺→水清洗→酸蚀出光工艺→水清洗→中和工艺→水清洗→除油墨工艺→水清洗→阳极氧化工艺→水清洗烘干→光氧化防护封闭工艺→收卷。本发明在采用了上述方案后，经本发明工艺处理过的铝板料，具有耐老化，耐空气腐蚀，装饰效果均比普通阳极氧化工艺好，产品纹理多变，色彩绚丽，工艺环保节能等特点。
Description
技术领域
本发明涉及铝及铝合金带卷材表面处理的技术领域，尤其是指一种铝板料连续性瓷质纹理图案效果阳极光氧化复合工艺。
背景技术
铝材是有色金属中使用最大，应用面最广的金属材料之一，它具有一系列有力的物理、化学和加工性能，其用途广泛；高尖端的科技产品、高档的建筑装饰材料、交通运输、航空航天、灯具照明和电子电器产品等。
根据铝材的用途不同，有些性能还不够理想，如硬度、耐磨、耐老化、耐化学稳定性等表面防护性能及二次加工弯折成型性能，因此这些性能可以通过阳极氧化与光氧化复合工艺对其表面加工处理，在阳极氧化的性能基础上扩大铝材应用范围和延长使用寿命，起着重大意义。
随着时代的快速发展，人们对阳极氧化铝板及电解着色工艺的体验，并非完美，如表面的颜色，花纹、图案，都不尽人意。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐老化、耐化学稳定性好、装饰效果好、色彩艳丽、简单处理即可呈现所需的花纹图案与纹理效果的铝板料连续性瓷质纹理图案效果阳极光氧化复合工艺。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种铝板料连续性瓷质纹理图案效果阳极光氧化复合工艺，该工艺的处理流程如下：
1）、铝板料放卷；
2）、丝印工艺，通过网版在放卷后的铝板表面覆盖一层油墨，形成所需花色及耐酸碱防护层；
3）、酸蚀除脂出光工艺，将丝印后的铝板放入由40g-50g/L氟化氢氨、5-8g/L硝酸、5-20g/L葡萄糖酸钠、5-10g/L铝脱添加剂配比而成的溶液中，控制温度在40-65℃，处理20-30秒，以清除铝材表面的杂物；
4）、酸砂腐蚀工艺或酸性纹理蚀刻工艺，酸砂腐蚀工艺是将酸蚀除脂出光后的铝材用水清洗后放入由18-20%氟化氢氨、3-5%铝脱添加剂、2-3%硝酸铵配比而成的溶液中，控制pH值在2-3，控制温度在 30-40 ℃，处理50-60秒，以使铝材表面产生均匀砂面；而酸性纹理蚀刻工艺是将酸蚀除脂出光后的铝材用水清洗后放入由50-60g/L氟化氢氨、10-15g/L氟化氢组合添加剂、5-8g/L硝酸铵与其2g/L金属盐配比而成的溶液中，控制温度在30-40 ℃，处理50-60秒，以使铝材表面产生均匀砂面；
5）、酸蚀出光工艺，将酸砂腐蚀或酸性纹理蚀刻后的铝材用水清洗后放入由40-50g/L氟化氢氨、75-85g/L硝酸、5-20g/L葡萄糖酸钠、2-10g/L铝脱添加剂配比而成的溶液中，控制温度在40-65℃，处理20-30秒，对铝板实现进一步整平出光效果，从而获得表面细腻柔和砂面；
6）、中和工艺，将酸蚀出光后的铝材用水清洗后放入硝酸浓度 15-25%的溶液中，室温处理20-30秒，除去附着在铝材表面的灰状物，并在铝材表面形成一层钝化膜；
7）、除油墨工艺，将中和后的铝材用水清洗后放入除油墨溶液中，将铝材上覆盖的保护性油墨清洗干净，显露铝材本色，其中，氧化类产品用5%的纯碱，非氧化类产品用0.5g/L的纯碱加5-10g/L氢氧化钠，处理温度不高于40℃；
8）、阳极氧化工艺，将除油墨后的铝材用水清洗后放入阳极氧化槽液中作为阳极连接到氧化电源的正极，氧化槽阴极连接到氧化电源的负极，在外加电压下通过电流以维持电化学反应；其中，所述氧化槽液包含180-230g/L硫酸、8-112g/L羟基乙酸和甘油，氧化温度为20-230C，电流密度为1.0-5A/dm2，连续阳极氧化时间5-20分钟，以获得氧化膜保护层；
9）、光氧化防护封闭工艺，将由丙稀酸酯35～45%，丙烯酸树脂水分散体8～10%，光催化剂5%，气相SiO2及表面活性剂为5-15%，水与乙醇混合物为25～40%配比而成的混合液均匀雾化在阳极氧化后并用水清洗后的铝板表面上，混合液的pH值为5.5-6.0，混合液粘度＜18S，经10～20S的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，使铝板达到所需的光泽度和防护性能；
10）、收卷，得到所需的张料纹理阳极光氧化复合工艺产品。
当需要增加颜色时，阳极氧化工艺处理后的铝材需经过纳米色光氧化封闭工艺处理，形成与铝基阳极氧化膜粘附力牢固的有金属光泽色薄膜层后，才进行光氧化防护封闭工艺。
所述纳米色光氧化封闭工艺的处理方式为：将由丙稀酸酯35～45%、丙烯酸树脂水分散体8～10%、光催化剂5%、无机与有机染料及分散载体混合物为5-15%、水与乙醇混合物为25～40%配比而成的混合液均匀雾化在阳极氧化后并用水清洗后的铝板表面上，混合液的pH值为5.5-6.0，混合液粘度＜18s，经10～20s的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，形成与铝基阳极氧化膜粘附力牢固的有金属光泽色薄膜层。
所述酸蚀除脂出光工艺、酸砂腐蚀工艺或酸性纹理蚀刻工艺、酸蚀出光工艺、中和工艺、除油墨工艺、阳极氧化工艺、光氧化防护封闭工艺两两之间的水清洗采用的是纯度为95%的纯净水。
本发明在采用了上述方案后，经本发明工艺处理过的铝板料，具有耐老化，耐空气腐蚀，装饰效果均比普通阳极氧化工艺好，产品纹理多变，色彩绚丽，工艺环保节能等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：本实施例所述的铝板料连续性瓷质纹理图案效果阳极光氧化复合工艺，其处理流程为：铝板料放卷→丝印工艺→酸蚀除脂出光工艺→水清洗→酸砂腐蚀工艺或酸性纹理蚀刻工艺→水清洗→酸蚀出光工艺→水清洗→中和工艺→水清洗→除油墨工艺→水清洗→阳极氧化工艺→水清洗烘干→纳米色光氧化封闭工艺→光氧化防护封闭工艺→收卷。
所述铝板料选用热轧光面铝板料或镜面铝板料，厚度0.4-0.8mm，长宽度不大于600×900mm。
所述丝印工艺为油墨丝印工艺，用于形成花色及处理过程的耐酸碱防护层，提高铝板的装饰性。本工艺通过预先制作好的各种花纹、图案的网版在铝板表面覆盖一层油墨，形成一种花色，经UV干燥固化，再对铝板进行酸蚀，除油墨等工艺处理，铝板上就会形成各种图案、花纹。油墨丝印工艺参数如下：
设备 参数范围
网版目数 180-300目
丝印温度 室温
UV灯功率 6.5KW×3
固化线数 5-8m/min。
本发明所使用的印刷油墨可满足有较高的耐酸及氟酸蚀，在通过酸蚀槽液时仍能保证在铝板上有良好的附着能力；耐碱蚀要差，容易被碱溶解去除，在除油墨时可清洗干净；适应性要好，可制作任何细致的图案，精细的网版上油墨也不能溢出。
所述酸蚀除脂出光工艺，用于清除铝材表面的一些油脂、灰物及自然氧化膜等等杂物；其工艺参数如下：
氟化氢氨 40-50g/L
硝酸 5-8g/L
葡萄糖酸钠 5-20g/L
铝脱添加剂 5-10g/L
温度 40-65℃
时间 20-30秒。
所述酸砂腐蚀工艺，是氟对铝基体进行深度腐蚀使其产生均匀的砂面；其工艺参数如下：
氟化氢氨 18-20%
铝脱添加剂 3-5%
硝酸铵 2-3%
温度 30-40 ℃
时间 50-60秒
PH值 2-3。
所述酸蚀出光工艺，对铝板实现进一步整平出光效果，从而获得表面细腻柔和砂面；其工艺参数如下：
氟化氢氨 40-50g/L
硝酸 75-85g/L
葡萄糖酸钠 5-20g/L
铝脱添加剂 2-10g/L
温度 40-65℃
时间 20-30秒。
所述中和工艺，用于除去附着铝材表面的灰状物和形成钝化表面，是一种出光、除灰的工艺，铝材经过酸或碱浸蚀后，通过中和可以除去附着在铝材表面的灰状物。在酸、碱浸蚀过程中，铝材中所含的金属间化合物的质点，几乎不参与酸碱的浸蚀反应，也不会溶解在槽液中，依然残留在铝材的表面，形成一层灰黑色、疏松的灰状物的表面层，中和步骤清除残留在铝材表面的灰物，使铝材表面获得清洁光亮的钝化表面；其处理方式为：硝酸浓度15%-25%，室温处理20-30秒。
所述除油墨工艺为碱除油墨工艺，将铝材上覆盖的保护性油墨清洗干净，显露铝材本色，整体上看与酸蚀后形成的砂面有了鲜明的线条色差，而这种线条色差就形成图案和花纹。由于铝材为非氧化类产品，因此本实施例的除油墨工艺是用0.5g/L的纯碱加5-10g/L氢氧化钠，处理温度不高于40℃。
此外，除油墨工艺用于氧化类产品的工艺参数如下：
纯碱 5%
温度 <40℃。
所述阳极氧化工艺，将除油墨后的表面进行阳极氧化处理而获得氧化膜保护层，铝材在阳极氧化槽液中作为阳极连接到氧化电源的正极，氧化槽阴极连接到氧化电源的负极，在外加电源下通过电流以维持电化学反应。铝材阳极氧化是一种电解氧化的过程，在该过程中铝材的表面转化为一层氧化膜，该阳极氧化膜透明，膜层多孔，吸附性能强，易于染色或覆盖封闭层，这层膜具有保护性、装饰性和其他一些功能。所述阳极氧化工艺的处理方式为：180-230g/L硫酸，氧化温度为18-220C，电流密度为1.5-5A/dm2，连续阳极氧化时间5-20分钟。
所述纳米色光氧化封闭工艺，产品经阳极氧化工艺后，经三级水清洗确保洁净，经烘箱600C干燥20秒后，将含有如下物料的混合液体均匀雾化在板面上(印刷转移方式也可)，经10～20s的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，形成与铝基阳极氧化膜粘附力牢固的环保型有金属光泽色薄膜层。混合液工艺如下：
丙稀酸酯 35～45%
丙烯酸树脂水分散体 8～10%
光催化剂 5%
无机与有机染料及分散载体混合物 5-15%
水与乙醇混合物 25～40%
混合液pH值5.5-6.0，混合液粘度＜18s(涂4）。
上述混合液通过压力雾化装置均匀覆盖铝材表面，液体覆盖厚度可控制在0.5-5UM，视所需的颜色深浅而设定厚度，液体雾化量视所需膜厚而定，其覆盖均匀性及雾化覆盖的量均由电脑喷雾设备数控方式控制。
上述覆盖层完成10-20秒进行后光催化，本发明光催化工艺采用混合液相应功率的UV紫外灯设备完成处理，光催化的时间为20-30秒。此步骤可反复进行几次，在铝板上形成两种或两种以上的颜色，构成多种色彩各异的图案、花纹。
光氧化防护封闭工艺，与上述纳米色光氧化封闭工艺原理一样，如不需要增加其他颜色，保持铝原色，可不实施纳米色光氧化封闭工艺，在混合液工艺中去除无机与有机染料及分散载体混合物，而加入调整膜层光哑度及具备膜层一定防护及二次加工性能的载体，具体是气相SiO2及表面活性剂为5-15%，使铝板达到所需光泽度与特殊防护性能。
工艺间的水清洗均采用纯度为95%的纯净水进行清洗，确保过程槽液不被板面残留的液体污染。
经上述工艺处理完成后可形成条纹清晰及色彩绚丽的张料瓷质阳极光氧化复合工艺产品经封闭完成后可直接覆盖保护膜，完成砂面柔和、线条鲜明、色彩鲜艳瓷质与光面或镜面图案产品的制作。
实施例2：与实施例不同的是本实施例的原材料需使用我方指定的热轧铝材板料，厚度0.4-1.0mm，长宽度不大于700×1200mm。
本实施例的酸蚀除脂出光工艺的参数如下：
氟化氢氨 40g-50g/L
硝酸 5-8g/L
葡萄糖酸钠 5-20g/L
硫酸 5-10g/L
温度 40-55℃
时间 20-30秒。
酸性纹理蚀刻工艺，将板面进行含氟纹理蚀刻工艺，处理后形成均匀一致的砂线纹理效果，其工艺参数如下：
氟化氢氨 50-60g/L
氟化氢组合添加剂 10-15g/L
硝酸铵 5-8g/L
硝酸铵金属盐 2g/L
温度 30-40 ℃
时间 50-60秒。
酸蚀出光工艺，产品腐蚀纹理后，表面效果比较粗糙，并且光泽亮度欠佳，因此铝板表面需进行整平出光，本工艺参数如下：
氟化氢氨 40-50g/L
硝酸 75-85g/L
葡萄糖酸钠 5-20g/L
铝脱添加剂 2-10g/L
温度 60-65℃
时间 20-30秒。
中和工艺，在酸、碱浸蚀过程中，铝材中所含的金属间化合物的质点，几乎不参与酸碱的浸蚀反应，也不会溶解在槽液中，依然残留在铝材的表面，形成一层灰黑色、疏松的灰状物的表面层，中和步骤清除残留在铝材表面的灰物，使铝材表面获得清洁光亮的钝化表面，所述中和工艺的处理方式如下：
硝酸 15-25%（v/v）
温度 室温
时间 20-30秒。
阳极氧化工艺，将经过除灰的纹理板材表面进行阳极氧化处理而获得氧化膜保护层，铝材在阳极氧化槽液中作为阳极连接到氧化电源的正极，氧化槽阴极连接到氧化电源的负极，在外加电源下通过电流以维持电化学反应。铝材阳极氧化是一种电解氧化的过程，在该过程中铝材的表面转化为一层氧化膜，该阳极氧化膜透明，膜层多孔，吸附性能强，易于染色或覆盖封闭层，这层膜具有保护性、装饰性和其他一些功能。本实施所述阳极氧化工艺的处理方式为：
硫酸 180-230g/L
温度 18-220C
电流密度 1.5-5A/dm2
时间 5-20分。
纳米色光氧化封闭工艺，产品经阳极氧化工艺后，经三级水清洗确保洁净，经烘箱600C干燥20秒后，将含有如下物料的混合液均匀雾化在板面上(印刷转移方式也可)，经10～20s的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，形成与铝基阳极氧化膜粘附力牢固的环保型有金属光泽色薄膜层。混合液工艺如下：
丙稀酸酯 35～45%
丙烯酸树脂水分散体 8～10%
光催化剂 5%
无机与有机染料及分散载体混合物 5-15%
水与乙醇混合物 25～40%
混合液pH值5.5-6.0，混合液粘度＜18s(涂4）。
上述混合液通过压力雾化装置均匀覆盖铝材表面，液体覆盖厚度可控制在0.5-5UM，视所需的颜色深浅而设定厚度，液体雾化量视所需膜厚而定，其覆盖均匀性及雾化覆盖的量均由电脑喷雾设备数控方式控制。
上述覆盖层完成10-20秒进行后光催化，本发明光催化工艺采用混合液相应功率的UV紫外灯设备完成处理，光催化的时间为20-30秒。此步骤可反复进行几次，在铝板上形成两种或两种以上的颜色，构成多种色彩各异的图案、花纹。
光氧化防护封闭工艺，与上述纳米色光氧化封闭工艺原理一样，如不需要增加其他颜色，保持铝原色，可不实施纳米色光氧化封闭工艺，在混合液工艺中去除无机与有机染料及分散载体混合物，而加入调整膜层光哑度及具备膜层一定防护及二次加工性能的载体，具体是气相SiO2及表面活性剂为5-15%，使铝板达到所需光泽度与特殊防护性能。
经上述工艺处理完成后可形成条纹清晰及色彩绚丽的张料纹理阳极光氧化复合工艺产品，经光氧化防护封闭工艺完成后可直接覆盖保护膜，完成质感柔和、线条鲜明、色彩鲜艳的阳极光氧化产品的制作。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种铝板料连续性瓷质纹理图案效果阳极光氧化复合工艺，其特征在于：该工艺的处理流程如下：
1）、铝板料放卷；
2）、丝印工艺，通过网版在放卷后的铝板表面覆盖一层油墨，形成所需花色及耐酸碱防护层；
3）、酸蚀除脂出光工艺，将丝印后的铝板放入由40g-50g/L氟化氢氨、5-8g/L硝酸、5-20g/L葡萄糖酸钠、5-10g/L铝脱添加剂配比而成的溶液中，控制温度在40-65℃，处理20-30秒，以清除铝材表面的杂物；
4）、酸砂腐蚀工艺或酸性纹理蚀刻工艺，酸砂腐蚀工艺是将酸蚀除脂出光后的铝材用水清洗后放入由18-20%氟化氢氨、3-5%铝脱添加剂、2-3%硝酸铵配比而成的溶液中，控制pH值在2-3，控制温度在 30-40 ℃，处理50-60秒，以使铝材表面产生均匀砂面；而酸性纹理蚀刻工艺是将酸蚀除脂出光后的铝材用水清洗后放入由50-60g/L氟化氢氨、10-15g/L氟化氢组合添加剂、5-8g/L硝酸铵与其2g/L金属盐配比而成的溶液中，控制温度在30-40 ℃，处理50-60秒，以使铝材表面产生均匀砂面；
5）、酸蚀出光工艺，将酸砂腐蚀或酸性纹理蚀刻后的铝材用水清洗后放入由40-50g/L氟化氢氨、75-85g/L硝酸、5-20g/L葡萄糖酸钠、2-10g/L铝脱添加剂配比而成的溶液中，控制温度在40-65℃，处理20-30秒，对铝板实现进一步整平出光效果，从而获得表面细腻柔和砂面；
6）、中和工艺，将酸蚀出光后的铝材用水清洗后放入硝酸浓度 15-25%的溶液中，室温处理20-30秒，除去附着在铝材表面的灰状物，并在铝材表面形成一层钝化膜；
7）、除油墨工艺，将中和后的铝材用水清洗后放入除油墨溶液中，将铝材上覆盖的保护性油墨清洗干净，显露铝材本色，其中，氧化类产品用5%的纯碱，非氧化类产品用0.5g/L的纯碱加5-10g/L氢氧化钠，处理温度不高于40℃；
8）、阳极氧化工艺，将除油墨后的铝板用水清洗后放入阳极氧化槽液中作为阳极连接到氧化电源的正极，氧化槽阴极连接到氧化电源的负极，在外加电压下通过电流以维持电化学反应；其中，所述氧化槽液包含180-230g/L硫酸、8-112g/L羟基乙酸和甘油，氧化温度为20-230C，电流密度为1.0-5A/dm2，连续阳极氧化时间5-20分钟，以获得氧化膜保护层；
9）、光氧化防护封闭工艺，将由丙稀酸酯35～45%，丙烯酸树脂水分散体8～10%，光催化剂5%，气相SiO2及表面活性剂为5-15%，水与乙醇混合物为25～40%配比而成的混合液均匀雾化在阳极氧化后并用水清洗后的铝板表面上，混合液的pH值为5.5-6.0，混合液粘度＜18s，经10～20s的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，使铝板达到所需的光泽度和防护性能；
10）、收卷，得到所需的张料纹理阳极光氧化复合工艺产品。
2.根据权利要求1所述的一种铝板料连续性瓷质纹理图案效果阳极光氧化复合工艺，其特征在于：当需要增加颜色时，阳极氧化工艺处理后的铝材需经过纳米色光氧化封闭工艺处理，形成与铝基阳极氧化膜粘附力牢固的有金属光泽色薄膜层后，才进行光氧化防护封闭工艺。
3.根据权利要求2所述的一种铝板料连续性瓷质纹理图案效果阳极光氧化复合工艺，其特征在于：所述纳米色光氧化封闭工艺的处理方式为：将由丙稀酸酯35～45%、丙烯酸树脂水分散体8～10%、光催化剂5%、无机与有机染料及分散载体混合物为5-15%、水与乙醇混合物为25～40%配比而成的混合液均匀雾化在阳极氧化后并用水清洗后的铝板表面上，混合液的pH值为5.5-6.0，混合液粘度＜18s，经10～20s的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，形成与铝基阳极氧化膜粘附力牢固的有金属光泽色薄膜层。
4.根据权利要求1所述的一种铝板料连续性瓷质纹理图案效果阳极光氧化复合工艺，其特征在于：所述酸蚀除脂出光工艺、酸砂腐蚀工艺或酸性纹理蚀刻工艺、酸蚀出光工艺、中和工艺、除油墨工艺、阳极氧化工艺、光氧化防护封闭工艺两两之间的水清洗采用的是纯度为95%的纯净水。
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2013
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