CN104651905A

CN104651905A - 一种阳极铝匀染缓染助剂及其操作液,和阳极铝匀染缓染处理工艺

Info

Publication number: CN104651905A
Application number: CN201510043658.5A
Authority: CN
Inventors: 郭振华; 郭艳华; 仇荣宗; 张骅
Original assignee: YONGBAO NANO TECHNOLOGY (SHENZHEN) Co Ltd
Current assignee: YONGBAO NANO TECHNOLOGY (SHENZHEN) Co Ltd
Priority date: 2015-01-28
Filing date: 2015-01-28
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2035-01-28
Also published as: JP6100879B2; JP2016138331A; HK1204427A2; CN104651905B

Abstract

本发明提供了一种阳极铝匀染缓染助剂，包括第一活性组分、第二活性组分和辅助添加剂，所述第一活性组分包括含羧酸基团的化合物、羧酸盐、取代羧酸盐、羧酸的酸酐、氨基酸盐和氨基酸酐中的一种或多种，所述第二活性组分包括含磺酸基团的化合物和/或磺酸盐，所述辅助添加剂包括pH稳定剂、防结块剂和防积垢剂中的一种或多种。该助剂具有良好的匀染缓染效果，能解决现有技术中阳极氧化铝在染色工序中易出现局部色差或者表面发花现象的问题，且能在兼顾阳极氧化膜良好机械和化学性能的情况下，顺利实现无色差浅色染整。本发明还提供了基于该助剂的阳极铝匀染缓染助剂操作液，以及一种阳极铝匀染缓染处理工艺。

Description

一种阳极铝匀染缓染助剂及其操作液,和阳极铝匀染缓染处理工艺

技术领域

本发明涉及阳极铝染色工艺，特别是涉及一种阳极铝匀染缓染助剂及其操作液，和阳极铝匀染缓染处理工艺。

背景技术

阳极氧化铝除了具有质地轻、硬度高、耐磨和耐蚀性能良好等特点外，为取得较佳的装饰功能，还可以在阳极氧化处理后，通过染色和着色，使铝材表面获得丰富多彩的外观。这样，使得阳极氧化铝成为目前应用在智能手机、平板电脑等电子产品中最为广泛的基材之一。

而在生产中，常会出现染色不良的现象。在铝材的氧化染色整个流程中，除了氧化工艺的原因会造成染色不良之外，其成因还和染色前处理工艺不稳定有关。阳极氧化后的铝制品，表面有一层富含微孔的氧化铝薄膜，阳极氧化缸中的浓酸极易残留在这些微孔中；这些残存的强酸会对下一道染色工序将产生严重的影响。首先，残存的强酸在染料缸中会被释放到溶液中，从而改变染料溶液的pH值，让染料变色甚至失色；其次，残存的强酸部分地占据了氧化膜微孔的表面，从而使染料分子在氧化膜表面的吸附变得不均匀，出现局部色差或者表面发花现象。如果在染色前对阳极铝表面进行适当的整理，可以避免这类问题的出现。

此外，在实际应用中，有时需要将工件制成较为浅色并且无色差的外观。根据吸附定律，在实际生产中，要达到这样的颜色效果，传统的做法是调整阳极氧化或者染色的工艺流程，但这些改变都会产生一些缺陷。例如，可以通过缩短阳极氧化的时间以减小阳极氧化膜的膜厚，以达到减少染料吸附的效果；或者通过降低染色缸中染料的浓度，或者缩短染色时间的方法，来降低染料在氧化膜中的吸附，以达到浅色染整的效果。然而，变薄之后的阳极氧化铝制品，其硬度、耐磨、耐蚀等性能会随之降低；而过低的染料浓度会增大槽液中染料浓度的波动，使产线上的管控变得困难，进而显著增加不同批次产品之间的色差；另一方面，染色时间过短，上色太快，也容易造成染色不均，以及不同批次之间的产品色差。

因此，市场急需一款染色前处理的配方和工艺，在阳极氧化过程中，可以在基本不改变阳极铝氧化工艺和染色工艺的前提下，使得浅色染整能够顺利进行。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种阳极铝匀染缓染助剂，用以解决现有技术中阳极氧化铝在染色工序中易出现局部色差或者表面发花现象、以及难以在兼顾阳极氧化膜良好机械和化学性能的情况下，顺利实现无色差浅色染整的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种阳极铝匀染缓染助剂，包括第一活性组分、第二活性组分和辅助添加剂，所述第一活性组分包括含羧酸基团的化合物、羧酸盐、取代羧酸盐、羧酸的酸酐、氨基酸盐和氨基酸酐中的一种或多种，所述第二活性组分包括含磺酸基团的化合物和/或磺酸盐，所述辅助添加剂包括pH稳定剂、防结块剂和防积垢剂中的一种或多种。

所述第一活性组分在阳极氧化膜染色时具有减缓染色的效果。这样便可无需降低阳极铝的氧化膜膜厚(阳极铝膜厚过薄容易导致成品的机械强度不足)，或者减少染色时间(易导致染色不均)。

优选地，所述含羧酸基团的化合物包括羧酸和/或取代羧酸。

所述羧酸包括三元羧酸、二元羧酸、一元羧酸，其中三元羧酸、二元羧酸、一元羧酸的减缓染色的效果依次减弱。

优选地，所述取代羧酸包括氨基酸、羟基酸、卤代酸和/或羰基酸。

优选地，所述氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、组氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、甲硫氨酸、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸和脯氨酸中的一种或多种。

优选地，所述含羧酸基团的化合物包括醋酸、乙醇酸、丙酸、丙烯酸、甲乙酸酐、酒石酸(2，3-二羟基丁二酸)、苹果酸(2-羟基丁二酸)、缩苹果酸(丙二酸)、乳酸(丙醇酸)、巴豆酸(2-丁烯酸)、马来酸(顺丁烯二酸)、丁酮二酸、琥珀酸(1，2-丁二酸)、1，3-戊二酸、α-酮戊二酸、1-己酸、1，4-己二酸、柠檬酸(2-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸)、庚酸、1，5-庚二酸、苯甲酸、1，2-苯二甲酸、1，3-苯二甲酸、1，4-苯二甲酸、水杨酸(2-羟基苯甲酸)、以及聚合的一元或多元羧酸中的一种或多种。

优选地，所述羧酸盐包括羧酸钠盐、钾盐、镁盐或钙盐，所述取代羧酸盐包括取代羧酸钠盐、钾盐、镁盐或钙盐，所述氨基酸盐包括氨基酸钠盐、钾盐、镁盐或钙盐。

所述第二活性组分可协助清洁阳极铝制品表面残留的酸，防止阳极氧化缸中的强酸被带入到染色缸中；同时协助流平，以提高后续染色的平均度；还可提供适当的酸度。

优选地，所述含磺酸基团的化合物包括甲基磺酸、氨基磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、牛磺酸、巯基丙磺酸和三氟甲磺酸中的一种或多种。

优选地，所述磺酸盐包括磺酸钠盐、钾盐、镁盐或钙盐。

根据不同的第一活性组分、第二活性组分和辅助添加剂，本发明实施例所述的阳极铝匀染缓染助剂可为粉剂或液态制剂。

进一步地，所述阳极铝匀染缓染助剂还包括水，即将粉剂或液态制剂与水混合形成混合体系，得到操作液，所述混合体系中，所述第一活性组分的浓度为0.01～200g/L，所述第二活性组分的浓度为0.5～400g/L，所述辅助添加剂的浓度为0.5～400g/L。

优选地，所述混合体系中，所述第一活性组分的浓度为0.5～50g/L，所述第二活性组分的浓度为5～100g/L，所述辅助添加剂的浓度为5～100g/L。

本发明实施例第一方面提供的阳极铝匀染缓染助剂，通过第一活性组分、第二活性组分和辅助添加剂的协同作用，具有良好的匀染缓染的功效，在无需降低阳极铝的膜厚、或者降低染料浓度、或者减少染色时间的情况下，可在保证阳极铝氧化膜具有良好机械强度的同时，使得不同批次的产品之间的色差较小，达到均匀染色的效果。

第二方面，本发明实施例提供了一种阳极铝匀染缓染助剂操作液，所述操作液由如本发明实施例第一方面所述的阳极铝匀染缓染助剂添加入水中，混合均匀得到。

优选地，所述操作液中，所述第一活性组分的浓度为0.01～200g/L，所述第二活性组分的浓度为0.5～400g/L，所述辅助添加剂的浓度为0.5～400g/L。

更优选地，所述操作液中，所述第一活性组分的浓度为0.5～50g/L，所述第二活性组分的浓度为5～100g/L，所述辅助添加剂的浓度为5～100g/L。

进一步优选地，所述操作液中，所述第一活性组分的浓度为6g/L，所述第二活性组分的浓度为27g/L，所述辅助添加剂的浓度为27g/L。

第三方面，本发明实施例提供了一种阳极铝匀染缓染处理工艺，包括以下步骤：

将经阳极氧化处理后的阳极铝放入本发明第二方面所述的阳极铝匀染缓染助剂操作液中进行处理，在5～90℃下处理1～60分钟；然后取出清洗；

再将清洗后的阳极铝进行染色和封孔处理。

优选地，所述阳极铝在所述阳极铝匀染缓染助剂操作液中处理的具体工艺为：在20～50℃下处理3～8分钟。更优选地，在25℃下处理5分钟。

优选地，所述阳极铝匀染缓染助剂操作液的pH控制在0.5～7.0。更优选地，pH控制在0.5～4.0；进一步优选地，pH控制在2.0～2.5。

阳极铝制品经本发明阳极铝匀染缓染助剂处理后，其染色活性度数值小於100％，即起到有效缓染的效果。染色活性度计算式为：

本发明实施例使用上述提供的阳极铝匀染缓染助剂及相应的匀染缓染处理工艺对阳极氧化后的铝材进行染色前处理，具有如下有益效果：

1、能够使得铝制品表面达到均匀染色和缓染的效果，而这两种效果(均匀染色和缓染)使得阳极铝的染色工艺更易控制：

(1)这种染色前处理最大的优点是无需改变阳极氧化或者染色的工艺流程，这个优点使得产品设计人员可以自由地设计铝阳极氧化膜的膜厚，而无需顾虑后续染色时，阳极氧化的膜厚对染色深浅的影响，这个优点使得该阳极铝匀染缓染助剂在制品需要染成均匀浅色，但又需要较厚的氧化膜以保持足够的机械性能的情况下，尤为有用；

(2)在生产线上使用本发明提供的阳极铝匀染缓染助剂进行前处理，所得到的不同批次的产品，其相互之间的色差较小；

(3)在阳极氧化过程中，因电流密度在铝制品表面分布的不平均而导致阳极氧化膜厚的差异，这种情况是较常见的，膜厚的差异会引发染色时产生色差，色差严重时，表面会发花，而采用本发明提供的阳极铝匀染缓染助剂进行染整处理能够较好地解决这个问题；

2、采用本发明实施例的阳极铝匀染缓染助剂的配方和工艺对阳极氧化后的铝材进行染色前处理，对后续的封孔没有影响；

3、采用本发明实施例的阳极铝匀染缓染处理工艺处理后的阳极铝成品，其耐受因日光照射而引起的褪色程度，和未经处理的阳极铝制品基本无差异；

4、本发明实施例提供的阳极铝匀染缓染处理工艺，可以很容易地应用和调配到现有的生产线上，这对需要染成浅色、同时又需要保持一定的氧化膜厚度的铝阳极生产尤其有用；

5、本发明提供的阳极铝匀染缓染助剂的配方，对铝材的型号没有限制，适用于各种不同类型的铝材，且该配方为无磷配方，对环境的污染较小。

本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。

具体实施方式

以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。

下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。

本发明下述实施例所使用的所有铝片尺寸均为50X 30mm(长/宽)；

本发明下述实施例所使用的所有染料全部为日本奥野产品；当然本发明并不限于使用上述公司的染料产品。

本发明下述实施例的所有阳极氧化均采用以下工艺，当然本发明的实施过程中，阳极氧化工艺并不限于此。

铝片→清洗→除黑膜→阳极氧化

清洗工艺：“Ram Clean 105(产品牌号)”，50g/L，60℃清洗5分钟；

除黑膜工艺：“Ram DSM30(产品牌号)”，50mL/L，室温30秒；

阳极氧化工艺：“98％H₂SO₄”，220g/L，18℃，14V电压，氧化时间10～30分钟，(氧化膜厚度5～20μm)。

实施例一

一种阳极铝匀染缓染助剂，其配制方法如下：

将柠檬酸钠100g、氨基磺酸450g及pH稳定剂450g均匀混合，配制成1kg阳极铝匀染缓染助剂粉剂。

实施例二

一种阳极铝匀染缓染助剂操作液，其配制方法如下：

将上述实施例一配制的阳极铝匀染缓染助剂粉剂，添加入去离子水中，配制成浓度分别为0.5g/L,1.5g/L,3g/L及6g/L(以第一活性组分柠檬酸钠的浓度计)的阳极铝匀染缓染助剂操作液。

实施例三

一种阳极铝匀染缓染处理工艺，包括以下步骤：

(1)取四个型号为5052的铝材试验片，经阳极氧化及水洗后，分别浸泡在本发明实施例二配制的不同浓度的阳极铝匀染缓染助剂操作液(25℃)中5分钟，取出后用去离子水清洗；其中，铝材试验片的阳极氧化的时间为20分钟，氧化膜厚度～15μm；

(2)然后将经不同浓度的阳极铝匀染缓染助剂操作液处理后的铝片放入染色液中进行染色，选用的染料为日本奥野公司出产的黑色染料“TAC BlackSLH415AN”，浓度为10g/L，染料缸的温度控制在25℃，染色5分钟，再取出清洗；

(3)最后将清洗后的铝片进行染色和封孔处理。

为考察阳极铝匀染缓染助剂配制成不同浓度操作液，在匀染和缓染方面的功效(同一种染料，其它操作条件相同，如pH/处理时间/温度)。将上述实施例三经步骤(2)染色后的铝片，测定中间位置的色度Lab值，并将每种浓度的匀染缓染助剂处理后样本的Lab值与空白样本的进行比较而获得差值ΔE，数值大小显示了样本之间颜色浓淡的差异。ΔE值的计算方法：

ΔE = \sqrt{{(L_{i} - L_{1})}^{2} + {(a_{i} - a_{1})}^{2} + {(b_{i} - b_{1})}^{2}}

式中，L₁,a₁,b₁分别指空白样本的L/a/b值，L_i,a_i,b_i分别指试验样品的L/a/b值。

然后进行染色活性度的检测。染色活性度是测定阳极铝试验片染色后色泽的深浅，数值越大，则色泽越深，数值大小也可以用来判定匀染缓染助剂染色前处理是否有效地减缓了染色的速度。

染色活性度的检测方法：

将50mL浓度为50g/L的NaOH放入烧杯内加温至50℃、放入染色的试验片令皮膜脱离；完全脱离后用钳子将试验片取出，将试验片、钳子、温度计上附着的液体用离子交换水洗入烧杯内；不时搅拌、以恒温(50℃)状态放10分钟；放置后，在5分钟以内冷却至25℃，以100mL的容量瓶定容及放置30分钟；在2小时内测定吸光度(波长约568nm)。

实验检测结果如表1所示：表中匀染缓染助剂浓度为0g/L的样本为空白样本。空白样本为，其他实验步骤相同，但不浸泡匀染缓染助剂溶液的阳极铝样本，染色后检测色差、活性度等数值。

表1

表1的结果显示，浓度为0.5～6g/L的阳极铝匀染缓染助剂染色前处理，其ΔE值随着浓度的升高，相对于空白样品的差值逐步增大，显示在同等染色条件下，经过匀染缓染助剂前处理具有明显的缓染效果。同样的结论用染色活性度的检测结果也得到了印证，未经匀染缓染助剂前处理的样本，染色后的颜色最深，因此活性度数值也越高；随着匀染缓染助剂的浓度升高，样品染色后的颜色逐步变浅色，活性度的数值逐步降低。不过，当匀染缓染助剂的浓度在3～6g/L，颜色变浅的差异开始变得不明显，显示匀染缓染助剂在这个浓度范围区间，其缓染效果已经达到最高值。

实施例四

本实施例主要考察阳极铝匀染缓染助剂配方中的第一活性组分为不同种类的单一有机羧酸的情况下，在匀染和缓染方面的功效。

一种阳极铝匀染缓染助剂操作液，其配制方法如下：

将柠檬酸100g、氨基磺酸450g及pH稳定剂450g均匀混合，配制成1kg阳极铝匀染缓染助剂粉剂，再将该粉剂添加入去离子水中，配制成浓度为6g/L(以第一活性组分柠檬酸的浓度计)的阳极铝匀染缓染助剂操作液。

选取不同种类的第一活性组分：苹果酸、酒石酸、巴豆酸、乳酸，按上述同样的方式配制成分别以苹果酸、酒石酸、巴豆酸、乳酸为第一活性组分，浓度为6g/L(以第一活性组分的浓度计)的阳极铝匀染缓染助剂操作液。

将本实施例配制的分别以苹果酸、酒石酸、巴豆酸、乳酸为第一活性组分的阳极铝匀染缓染助剂操作液，在同样的操作条件(25℃浸泡5分钟)下，对阳极铝试验片(铝材型号为5052)进行染色前处理，然后选用黑色染料“TACBlack SLH415AN”，浓度为10g/L，在相同条件下(55℃)染色15分钟，并对成品进行色度Lab值的检测。本实施例中所使用的阳极铝试验片，其氧化膜厚度为～15μm。实验结果如表2所示，表中符号为“空白”的，为空白样本。空白样本为，其他实验步骤相同，但不浸泡匀染缓染助剂溶液的阳极铝样本，染色后检测色差等数值。

表2

表2的结果显示，本实施例所测试的五种有机羧酸，都有缓染的效果；同时，将不同的有机羧酸以同样浓度配制入匀染缓染助剂中，染色后与空白样本的色度进行比较，得到不同的ΔE值，差值越大，说明颜色深浅差别越大。实验结果显示不同种类的羧酸，其缓染效果有明显差异。其中，用柠檬酸为第一活性组分的配方，染色后得到的样本颜色最浅色，测得的Lab值与空白样本的色差ΔE值也最大，显示其缓染效果最强，酒石酸其次，苹果酸再其次，巴豆酸及乳酸的缓染效果最弱，即三元羧酸、二元羧酸、一元羧酸的减缓染色的效果依次减弱。

实施例五

本实施例主要考察阳极铝匀染缓染助剂配方中的第一活性组分为两组分混合的情况下，在匀染和缓染方面的功效。

一种阳极铝匀染缓染助剂操作液，其配制方法如下：

将总质量为100g的柠檬酸和酒石酸分别以柠檬酸:酒石酸＝100:0、70:30、30:70、0:100的质量比，与氨基磺酸450g及pH稳定剂450g均匀混合，配制成阳极铝匀染缓染助剂粉剂，再将所得粉剂分别添加入去离子水中，分别配制成以柠檬酸、柠檬酸:酒石酸(70:30)、柠檬酸:酒石酸(30:70)、酒石酸为第一活性组分，浓度为6g/L(以第一活性组分的浓度计)的阳极铝匀染缓染助剂操作液。

将本实施例配制的具有不同配比柠檬酸和酒石酸的阳极铝匀染缓染助剂操作液，在同样的操作条件(25℃浸泡5分钟)下，对阳极铝试验片(铝材型号为5052)进行染色前处理(即染色整理)，然后选用黑色染料“TAC BlackSLH415AN”，浓度为10g/L，在相同条件下(55℃)染色5分钟，并对成品进行色度Lab值及染色活性度的检测。本实施例的空白样本为，阳极铝试验片(铝材型号为5052)不经染色前处理，直接用黑色染料“TAC Black SLH415AN”，浓度为10g/L，在相同条件下(55℃)，染色5分钟，并对成品进行色度Lab值及染色活性度的检测。本实施例中所使用的阳极铝试验片，其氧化膜厚度为～15μm。实验结果如表3所示：

表3

表3的结果显示，当配方中添加两种有机羧酸(柠檬酸和酒石酸)作为活性组分时，其缓染效率似乎和有机羧酸的添加浓度呈线性关系。此外，当柠檬酸占的比例较高时，其缓染效果较强，表现为相对于空白样本，其ΔE的数值较高，活性度数值较低。这个结论和实施例四的结果相同。

实施例六

本实施例主要考察阳极铝匀染缓染助剂配方中的第二活性组分为不同的化合物，或者第一活性组分、第二活性组分和辅助添加剂在不同配比的情况下，在匀染和缓染方面的功效。

一种阳极铝匀染缓染助剂操作液，其配制方法如下：

配方A:将总质量为100g的柠檬酸钠，与氨基磺酸450g及pH稳定剂450g均匀混合，配制成阳极铝匀染缓染助剂粉剂，再将所得粉剂分别添加入去离子水中，配制成浓度为6g/L(以第一活性组分的浓度计)的阳极铝匀染缓染助剂操作液。

配方B:将总质量为100g的柠檬酸钠，与苯磺酸钠450g及pH稳定剂450g均匀混合，配制成阳极铝匀染缓染助剂粉剂，再将所得粉剂分别添加入去离子水中，配制成浓度为6g/L(以第一活性组分的浓度计)的阳极铝匀染缓染助剂操作液。

配方C：将总质量为100g的柠檬酸钠，与氨基磺酸550g及pH稳定剂350g均匀混合，配制成阳极铝匀染缓染助剂粉剂，再将所得粉剂分别添加入去离子水中，配制成浓度为6g/L(以第一活性组分的浓度计)的阳极铝匀染缓染助剂操作液。

用上述三种配方制得的匀染缓染助剂操作液的pH全部是～2.0.

将本实施例配制的三种配方的阳极铝匀染缓染助剂操作液，在同样的操作条件(25℃浸泡5分钟)下，对阳极铝试验片(铝材型号为5052)进行染色前处理(即染色整理)，然后选用黑色染料“TAC Black SLH415AN”，浓度为10g/L，在相同条件下(55℃)染色5分钟，并对成品进行色度Lab值及染色活性度的检测。本实施例的空白样本为，阳极铝试验片(铝材型号为5052)不经染色前处理，直接用黑色染料“TAC Black SLH415AN”，浓度为10g/L，在同样条件下(25℃，5分钟)染色。然后对所有成品进行色度Lab值及染色活性度的检测。本实施例中所使用的阳极铝试验片，其氧化膜厚度为～18μm。实验结果如下表4所示：

表4

表4的结果显示，选用不同的第二活性组分对缓染效果有一定影响，氨基磺酸的缓染效果优于苯磺酸钠，表现为配方A的ΔE值较大及活性度百分率较低；而当第二活性组分为氨基磺酸，微调其添加量，不会对缓染效果造成很大影响。

实施例七

本实施例主要考察染色前处理应用于不同种类的染料，在匀染和缓染方面的功效。

一种阳极铝匀染缓染处理工艺，包括以下步骤：

(1)取四个型号为5052的铝材试验片，经阳极氧化及水洗后，浸泡在本发明实施例二配制的浓度为6g/L的阳极铝匀染缓染助剂操作液(25℃)中5分钟，取出后用去离子水清洗；其中，铝材试验片的阳极氧化的时间为20分钟，氧化膜厚度～15μm；

(2)然后将经处理后的铝片分别浸入红色、黄色、蓝色和黑色染料缸中进行染色，选用的染料为日本奥野公司出产的各种染料，浓度为10g/L，染料缸的温度控制在25℃，染色5分钟，再取出清洗；

(3)最后将清洗后的铝片进行染色和封孔处理。

与此同时，做空白对比试验，即不采用本实施例的阳极铝匀染缓染助剂操作液对氧化后的铝片进行染色前处理。

将染色后的成品进行色度Lab值及染色活性度的检测，实验结果如表5所示，表中符号为“空白”的，为空白样本(共有4个空白，分别对应不同染料)。空白样本为，其他实验步骤相同，但不浸泡匀染缓染助剂溶液的阳极铝样本，经四种染料(红/黄/蓝/黑)中的任何一种染色后，测定色差、活性度等数值。

表5

表5的结果显示，匀染缓染助剂配方对四种颜色的染料在阳极铝试验片上均有缓染效果，不过，对于不同的颜色，其缓染的效率并不相同，这体现在当匀染缓染助剂的使用浓度均为6g/L时，对不同的染料，其活性度降低的数值各有不同；其中，匀染缓染助剂对黑色(TAC Black SLH415AN)的缓染效果最为明显，表现为活性度数值最低。

实施例八

本实施例主要考察阳极铝匀染缓染助剂操作液在不同pH下，进行染整前处理对染色的影响。

将本发明实施例一配制的阳极铝匀染缓染助剂粉剂稀释成浓度为6g/L和15g/L(以第一活性组分的浓度计)的操作液，控制溶液的pH分别为1.5和2.5，在25℃下，将已阳极氧化的铝片(型号为5052，氧化膜厚度为～15μm)在上述操作液中浸泡5分钟，取出后用去离子水清洗；然后将铝片浸入浓度为10g/L的黑色染料(TAC Black SLH415AN)缸中，在相同条件下(55℃，染色15分钟)进行染色；最后对成品进行色度Lab值的检测及染色活性度的检测。实验结果如表6所示，表中符号为“空白”的，为空白样本。空白样本为，其他实验步骤相同，但不浸泡匀染缓染助剂溶液的阳极铝样本，染色后检测色差、活性度等数值。

表6

表6的结果显示，操作液的pH值对染色的影响较大，当pH为1.5时，无论操作液为何种浓度(6g/L或15g/L),活性度均降低至40～44％左右；而当pH升高到2.5时，两种浓度的操作液在缓染的效果上也比较类似，其活性度均降至26～28％左右。结果说明，在pH较高的情况下，匀染缓染助剂的缓染效果更为明显。

实施例九

本实施例主要考察阳极铝匀染缓染助剂操作液对阳极铝工件采用不同浸泡时间下，进行染整前处理对染色的影响。

将本发明实施例一配制的阳极铝匀染缓染助剂粉剂稀释成浓度为6g/L(以第一活性组分的浓度计)的操作液，控制溶液的pH为2.0，在45℃下，将已阳极氧化的铝片(型号为5052，氧化膜厚度为～15μm)在上述操作液中分别浸泡2、5、8分钟，取出后用去离子水清洗；然后将铝片浸入浓度为10g/L的黑色染料(TAC Black SLH415AN)缸中，在相同条件下(55℃，染色15分钟)进行染色；最后对成品进行色度Lab值的检测及染色活性度的检测。实验结果如表7所示，表中符号为“空白”的，为空白样本。空白样本为，其他实验步骤相同，但不浸泡匀染缓染助剂溶液的阳极铝样本，染色后检测色差、活性度等数值。

表7

表7的结果显示，当浸泡匀染缓染助剂时间越长，染色前处理对阳极氧化后的铝片的缓染效果越强，表现为色差值随浸泡时间的增长而加大，而活性度则随之减小。

实施例十

本实施例主要考察阳极铝匀染缓染助剂操作液在采用不同温度下，进行染整前处理对染色的影响。

将本发明实施例一配制的阳极铝匀染缓染助剂粉剂稀释成浓度为15g/L(以第一活性组分的浓度计)的操作液，控制溶液的pH为2.0，分别在25℃和45℃的温度下，将已阳极氧化的铝片(型号为5052，氧化膜厚度为～15μm)在上述操作液中分别浸泡5分钟，取出后用去离子水清洗；然后将铝片浸入浓度为10g/L的黑色染料(TAC Black SLH415AN)缸中，在相同条件下(55℃，染色15分钟)进行染色；最后对成品进行色度Lab值的检测及染色活性度的检测。实验结果如表8所示，表中符号为“空白”的，为空白样本。空白样本为，其他实验步骤相同，但不浸泡匀染缓染助剂溶液的阳极铝样本，染色后检测色差、活性度等数值。

表8

表8的结果显示，在其他条件不变的情况下，随着匀染缓染助剂操作液的温度升高，染整前处理对阳极氧化后的铝片的缓染效果越强，表现为色差值随浸泡时间的增长而加大，而活性度则随之减小。

实施例十一

在阳极氧化过程中，因电流密度在铝制品表面分布的不平均而导致阳极氧化膜厚的差异，这种情况是较常见的。膜厚的差异会引发染色时产生色差，色差严重时，表面会发花。用匀染缓染助剂进行染整处理能够较好地解决这个问题。

将按照实施例一配制的匀染缓染助剂粉剂稀释成浓度为0～15g/L(以第一活性组分的浓度计)的操作液，在相同的操作条件下，也即25℃中浸泡5分钟，对阳极铝试验片(铝材型号为5052，氧化膜厚度为5～20μm)进行染色前处理，取出后用去离子水清洗；然后将铝片浸入两种不同浓度(0.5g/L、2g/L)的黑色染料(TAC Black GBLH 413黑色染料)缸中，在相同条件下(25℃，pH 5.0)进行染色，染色时间的长短取决于各样本是否有匀染缓染助剂前整理，以及R445的操作液浓度，尽量使得各个产品，无论是否经过匀染缓染助剂染整处理，其染色后的颜色深浅比较相近，例如，未经过匀染缓染助剂前处理的样本，较易染成深色，因此我们控制较短的染色时间(6分30秒～8分钟)，而对经过匀染缓染助剂前处理的样本，染成同样深浅颜色所需的时间较长，因此实验中采用相对较长的染色时间(9～11分钟)；最后对成品进行色度Lab值的检测，并比较色差ΔE值。色差值均以氧化膜厚度为10μm的Lab值为基准。此外，还计算了经过不同浓度的匀染缓染助剂处理的阳极铝样本之间的标准差，以及未经匀染缓染助剂处理的阳极铝样本之间的标准差σ。标准差σ的计算式如下：

σ = \sqrt{\frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} {(X_{i} - μ)}^{2}}

其中，

μ = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} X_{i}

实验结果如表9所示，表中符号为“0g/L”的，为空白样本(共有8个，对应不同的氧化膜厚度及染色时间)。空白样本为，四种不同膜厚的阳极铝样本，在其他实验步骤相同，但不浸泡匀染缓染助剂溶液的情况下，经两种浓度(分别为0.5g/L和2g/L)黑色染料染色后，测定色差等数值。

表9

表9的结果显示，染色时无论采用的是哪种染料浓度(0.5g/L或2g/L)，经过匀染缓染助剂染色前处理的样本，氧化膜厚度为5μm,15μm,20μm和膜厚为10μm之间的色差值ΔE较小，标准差的数值也符合这个趋势，证明匀染缓染助剂有均匀染色的功效。整体数据还显示，当使用匀染缓染助剂浓度为15g/L时，其相应的色差值较浓度为6g/L时稍小，显示匀染缓染助剂浓度从6g/L升高到15g/L时，有利于染色更均匀。

实施例十二

本实施例主要考察匀染缓染助剂染色前处理在均匀染色方面的功效。将按照实施例一配制的匀染缓染助剂粉剂稀释成浓度为6g/L和15g/L(以第一活性组分的浓度计)的操作液，控制溶液的pH为2.0，在两种不同的温度(25℃和45℃)条件下，将铝片(型号为5052，氧化膜厚度为10.6～11.2μm)在上述溶液中浸泡5分钟，取出后用去离子水清洗；然后将铝片浸入浓度为0.5g/L的黑色染料(TAC Black GBLH 413黑色染料)缸中，在相同条件下(25℃，染色8分钟，pH 5.0)进行染色；最后对成品进行五点(样片的四个角及中间点)色度Lab值的检测，并比较色差ΔE值。色差值均以中间点的Lab值为基准。实验结果如表10所示，表中符号为“空白”的，为空白样本。空白样本为，其他实验步骤相同，但不浸泡匀染缓染助剂溶液的阳极铝样本，染色后检测色差等数值。

表10

表10的结果显示，经过匀染缓染助剂染色前处理的样本，无论采用的是哪种浓度(6g/L或15g/L)，其四个角的颜色和中间点的色差值都较空白的小，证明匀染缓染助剂在对应的条件下，有均匀染色的功效。整体数据还显示，当使用匀染缓染助剂浓度为15g/L时，其相应的色差值较之浓度为6g/L时稍小，显示匀染缓染助剂浓度从6g/L升高到15g/L时，有利于染色更均匀。

实施例十三

本实施例主要考察应用匀染缓染助剂染色前处理对不同型号的铝材的功效。

将按照实施例一配制的匀染缓染助剂粉剂稀释成浓度为6g/L(以第一活性组分的浓度计)的操作液，在同样的操作条件下，对阳极铝试验片(铝材型号为7018，氧化膜厚度为～15μm)进行染色前处理，也即25℃中浸泡5分钟，取出后用去离子水清洗；然后将铝片浸入黑色染料缸(TAC Black SLH 415AN，10g/L)中，在一定的条件下(55℃，15min)进行染色，并对成品进行色度Lab值及染色活性度的检测，并将结果和未经匀染缓染助剂染色前处理的样片(空白)进行比较。实验结果如表11所示，表中符号为“空白”的，为空白样本。空白样本为，其他实验步骤相同，但不浸泡匀染缓染助剂溶液的阳极铝样本(铝材型号为7018)，染色后检测色差等数值。

表11

表11的结果显示，经过匀染缓染助剂染色前处理的样本，对型号为7018的铝片，同样有缓染的功效，具体表现为色差ΔE及活性度均降低，说明阳极铝匀染缓染助剂能够应用在不同型号的铝材上。

实施例十四

本实施例考察匀染缓染助剂染色前处理应用于不同膜厚阳极氧化铝片，经日照后，颜色改变的情况。

将按照实施例一配制的阳极铝染缓染助剂粉剂稀释成浓度为6g/L和15g/L(以第一活性组分的浓度计)的操作液，将阳极氧化后的铝片(铝材型号为5052，膜厚分别为5μm和10μm)，在同样的操作条件下，也即25℃，在上述操作液中浸泡5分钟，取出后用去离子水清洗；然后将铝片浸入红色染料缸(TAC RedBLH102，10g/L)中，在一定的条件下(25℃，5min)进行染色，并对成品进行色度Lab值的检测。将染色后铝片放入模拟日光仪(Atlas Suntest CPS+)照射，每隔一段时间后，取出并进行色度Lab值的检测，同时比较日照前后的色差。实验结果如表12所示，表中符号为“空白”的，为空白样本(共有2个，分别对应不同的氧化膜厚度)。空白样本为，其他实验步骤相同，但不浸泡匀染缓染助剂溶液的阳极铝样本，进行日照后测定色差等数值。

表12

表12的结果显示，经两种浓度的匀染缓染助剂操作液前处理的铝片，无论阳极膜厚是5μm还是10μm，染色后经日照6个月，和未经匀染缓染助剂前处理的样片(空白样)进行比较，其色差值ΔE未见明显差异，说明经染整处理后的样片，其颜色改变的程度，和空白样本基本无异。

实施例十五

本实施例考察阳极铝匀染缓染助剂染色前处理降低阳极氧化铝表面的自由能的效用。

将按照实施例一配制的匀染缓染助剂粉剂稀释成浓度为6g/L和15g/L(以第一活性组分的浓度计)的操作液，将阳极氧化后的铝片(铝材型号为5052，氧化膜厚度为～15μm)，在同样的操作条件下，也即25℃，在上述操作液中浸泡5分钟，取出后用去离子水清洗,并在室温自然干燥30分钟后，测定阳极铝表面的接触角。实验结果如表13所示，表中符号为“空白”的，为空白样本。空白样本为，在同样的温度及浸泡时间等条件下，浸泡在不含匀染缓染助剂的去离子水中的样本，然后进行接触角测定。

表13

染色整理	与染料溶液的接触角(°)
		空白	1.21
6g/L,25℃,5min	5.69
		150g/L,25℃,5min	3.80

其中接触角越高，显示表面自由能越低。表13的结果显示，经匀染缓染助剂染色前处理的铝片，无论浓度为6g/L还是15g/L，都有升高铝片表面接触角的功效，证明匀染缓染助剂能够降低铝片的表面自由能，使得其他物质较难吸附于铝片表面。我们认为这是匀染缓染助剂能起到缓染作用的内在机理。

本发明实施例提供的阳极铝匀染缓染助剂及其操作液，和阳极铝匀染缓染处理工艺具有缓染的功效，无需降低阳极铝的膜厚(阳极铝膜厚过薄容易导致成品的机械强度不足)，或者减少染色时间(易致染色不均)；经该助剂处理的铝制品，其不同批次的产品之间的色差较小，且不会产生因铝制品表面结构复杂致使氧化膜厚存在差异而导致的染色发花或不均的现象，能够达到均匀染色的效果；且该助剂为无磷配方，对染色后的封孔没有影响，适用于现有的阳极铝工艺，适用于各种类型及型号的铝材；此外，使用该助剂后，铝制品耐受因日光照射而引起的褪色程度，和未经该助剂处理的阳极铝制品基本无差异。

Claims

1.一种阳极铝匀染缓染助剂，其特征在于，所述阳极铝匀染缓染助剂包括第一活性组分、第二活性组分和辅助添加剂，所述第一活性组分包括含羧酸基团的化合物、羧酸盐、取代羧酸盐、羧酸的酸酐、氨基酸盐和氨基酸酐中的一种或多种，所述第二活性组分包括含磺酸基团的化合物和/或磺酸盐，所述辅助添加剂包括pH稳定剂、防结块剂和防积垢剂中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的阳极铝匀染缓染助剂，其特征在于，所述含羧酸基团的化合物包括羧酸和/或取代羧酸，所述取代羧酸包括氨基酸、羟基酸、卤代酸和/或羰基酸。

3.如权利要求2所述的阳极铝匀染缓染助剂，其特征在于，所述氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、组氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、甲硫氨酸、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸和脯氨酸中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的阳极铝匀染缓染助剂，其特征在于，所述含羧酸基团的化合物包括醋酸、乙醇酸、丙酸、丙烯酸、甲乙酸酐、酒石酸、苹果酸、缩苹果酸、乳酸、巴豆酸、马来酸、丁酮二酸、琥珀酸、1，3-戊二酸、α-酮戊二酸、1-己酸、1，4-己二酸、柠檬酸、庚酸、1，5-庚二酸、苯甲酸、1，2-苯二甲酸、1，3-苯二甲酸、1，4-苯二甲酸、水杨酸，以及聚合的一元或多元羧酸中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的阳极铝匀染缓染助剂，其特征在于，所述羧酸盐包括羧酸钠盐、钾盐、镁盐或钙盐；所述取代羧酸盐包括取代羧酸钠盐、钾盐、镁盐或钙盐；所述氨基酸盐包括氨基酸钠盐、钾盐、镁盐或钙盐。

6.如权利要求1所述的阳极铝匀染缓染助剂，其特征在于，所述含磺酸基团的化合物包括甲基磺酸、氨基磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、牛磺酸、巯基丙磺酸和三氟甲磺酸中的一种或多种；所述磺酸盐包括磺酸钠盐、钾盐、镁盐或钙盐。

7.一种阳极铝匀染缓染助剂操作液，其特征在于，所述操作液由如权利要求1～6任一项所述的阳极铝匀染缓染助剂添加入水中，混合均匀得到。

8.如权利要求7所述的阳极铝匀染缓染助剂操作液，其特征在于，所述操作液中，所述第一活性组分的浓度为0.01～200g/L，所述第二活性组分的浓度为0.5～400g/L，所述辅助添加剂的浓度为0.5～400g/L。

9.如权利要求8所述的阳极铝匀染缓染助剂操作液，其特征在于，所述操作液中，所述第一活性组分的浓度为0.5～50g/L，所述第二活性组分的浓度为5～100g/L，所述辅助添加剂的浓度为5～100g/L。

10.一种阳极铝匀染缓染处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

将经阳极氧化处理后的阳极铝放入如权利要求7所述的阳极铝匀染缓染助剂操作液中进行处理，在5～90℃下处理1～60分钟，然后取出清洗；

再将清洗后的阳极铝进行染色和封孔处理。

11.如权利要求10所述的阳极铝匀染缓染处理工艺，其特征在于，所述阳极铝在所述阳极铝匀染缓染助剂操作液中处理的具体工艺为：在20～50℃下处理3～8分钟。

12.如权利要求10所述的阳极铝匀染缓染处理工艺，其特征在于，所述阳极铝匀染缓染助剂操作液的pH控制在0.5～7.0。