CN105063718A - 金属表面处理用减缓剂 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种金属表面处理用减缓剂，包括：氨基盐或无机酸盐减缓主剂、非离子表面活性剂，以及有机络合剂。这样，氨基盐或无机酸盐减缓主剂可浸渍附着在产品表面，从而延长有机染料分子与孔隙的附着时间，即降低染色速率，保证金属产品表面染色的一致性；另外，有害阳离子可通过有机络合剂抑制，提高金属产品表面光亮度、保证氧化膜质地、提高其耐蚀性；有害阴离子则通过所添加的钠酸盐缓冲剂抑制，保证着色的一致性，提高染料的使用寿命。

Description

金属表面处理用减缓剂

技术领域

本申请涉及金属产品加工技术领域，尤其涉及一种金属表面处理用减缓剂。

背景技术

随着智能手环、手表等智能可穿戴产品及智能手机、平板电脑等智能设备的广泛普及，黑色、金色等颜色的铝合金中框、按键等配套用金属产品需求量与日俱增。在上述金属产品工艺中，在进行染色步骤前，通常需要通过业界常用的硫酸型阳极氧化步骤以在金属产品表面形成一定孔隙率、吸附能力强的氧化膜，而染色时，氧化膜上的空隙可直接吸附有机染料分子而着色。

但是，在阳极氧化步骤后直接进入染色步骤会造成如下问题：首先，阳极氧化步骤后，有机染料分子会以过快的速度被孔隙吸附，从而整个染色速度太快，而在金属产品不同位置上形成颜色深浅不一；其次，由于硫酸型阳极氧化步骤会在金属产品表面残留有害离子，包括铁离子、锰离子、铜离子、镍离子等阳离子以及磷酸根、氯离子等阴离子，其中阳离子会使金属产品表面光亮度下降、氧化膜松软、降低其耐蚀性，而阴离子一方面会不均匀覆盖在氧化膜表面，并且所形成的残留酸会慢慢从金属产品狭缝或盲孔处冒出表面，使金属产品表面不规则发花甚至染不上色，影响着色的一致性，另一方面上述有害离子会被带入染液中，大幅降低染料的使用寿命。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

本申请提供一种金属表面处理用减缓剂，包括：氨基盐或无机酸盐减缓主剂、非离子表面活性剂，以及有机络合剂。

进一步地，所述氨基盐或无机酸盐减缓主剂的质量浓度值为15-30g/L，所述非离子表面活性剂的质量浓度值为0.1-5g/L，所述有机络合剂的质量浓度值为3-15g/L。

进一步地，所述氨基盐或无机酸盐减缓主剂的质量浓度值为10-40g/L，所述非离子表面活性剂的质量浓度值为0.1-2g/L，所述有机络合剂的质量浓度值为5-10g/L。

进一步地，所述金属表面处理用减缓剂还包括：钠酸盐缓冲剂。

进一步地，所述钠酸盐缓冲剂的质量浓度值为3-15g/L。

进一步地，所述钠酸盐缓冲剂的质量浓度值为5-10g/L。

进一步地，所述氨基盐或无机酸盐减缓主剂包含：硫酸根盐、硫酸根盐、碳酸根盐、氯盐及硼酸盐中的至少一种。

进一步地，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯型非离子表面活性剂，包含：烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯脂、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烷加成物及聚氧乙烯化的离子型表面活性剂中的至少一种。

进一步地，所述络合剂包含：三乙醇胺、乙二酸四乙酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐及葡萄糖酸盐中的至少一种。

进一步地：所述钠酸盐缓冲剂包含：乙酸钠、磷酸钠、草酸钠、酒石酸钠、碳酸钠及柠檬酸钠中的至少一种。

本申请的有益效果是：

通过提供一种金属表面处理用减缓剂，包括：氨基盐或无机酸盐减缓主剂、非离子表面活性剂，以及有机络合剂。这样，氨基盐或无机酸盐减缓主剂可浸渍附着在产品表面，从而延长有机染料分子与孔隙的附着时间，即降低染色速率，保证金属产品表面染色的一致性；另外，有害阳离子可通过有机络合剂抑制，提高金属产品表面光亮度、保证氧化膜质地、提高其耐蚀性；有害阴离子则通过所添加的钠酸盐缓冲剂抑制，保证着色的一致性，提高染料的使用寿命。

附图说明

图1为本申请实施例一的金属表面处理工艺的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一：

请参考图1，本实施例提供了一种金属表面处理工艺，至少包括依次对铝合金手机中框、智能手环框等金属产品进行的：

101，化学清洗步骤。该步骤所用化学清洗剂由碱性洗涤剂、络合剂、乳化剂、分散剂、缓冲剂和非离子型表面活剂组成，常规用铝合金脱脂剂R-100，此清洗剂可以破坏或分解铝表面所形成共价键，该共价键是空气中形成的铝氧化膜和在表面吸附的润滑剂或污染物之间所形成的。通过本步骤的皂化和溶解作用有效去除润滑剂或污染物。化学清洗必须在生产所允许的工艺参数内操作，包括时间、温度、浓度等。本步骤所使用的常规工艺参数为：合适温度50-70℃,时间3-8min，常规用铝合金脱脂剂R-100的质量浓度值为40-60g/L。本步骤后，通过水膜连续性方法检查化学清洗的表面质量，铝合金产品经过化学清洗和水洗后，上升抬至适宜检测的高度停留30s，其表面应该是连续的，并且完全润湿，不出现水膜破裂或分开的现象。水膜连续性应该30s及其以上的为合格。

102，碱咬步骤。该步骤是以业界常规的氢氧化钠为基础的碱浸蚀，能彻底去除金属产品表面在空气中形成的氧化膜，使之形成均匀的活化表面，为后续工艺要求色泽均一表面创造条件，另外，还能使金属产品表面趋于平整均匀，能去除表面碰、刮、压伤和毛刺等痕迹。本步骤所使用的工艺参数为：合适温度50-70℃，时间10s-1min，常规氢氧化钠质量浓度40-60g/L。

103，中和步骤。该步骤的作用是用氢根阳离子H+（中和采用的常规物质是硝酸HNO3）中和反应前工序所残留的氢氧根阴离子OH-，去除碱咬后附着在金属产品表面的灰状物，同时对表面不产生腐蚀破坏，硝酸溶液中硝酸与水的体积比控制在10-25%，常温控制10-30℃。

104，化学抛光步骤。该步骤可使金属产品表面平整光滑，能除去表面轻微碰、刮、压伤痕迹和氧化膜层，使粗糙的表面趋于光滑，同时可提高表面的镜面反射性能，提高整体亮度，并影响染色颜色效果。化学抛光采用的是磷酸-硫酸溶液，并且磷酸、硫酸的质量比3:1的溶液，工艺参数为：操作温度90-110℃,时间10s-1min，操作时足够的空气搅拌是必须的。

105，除灰步骤。该步骤的作用是除去化学抛光产生的溶解金属灰状物，使金属产品表面平整洁白，有较好金属光泽，本步骤使用硝酸溶液，工艺参数为：控制硝酸溶液中硝酸的体积含量20-50%，操作时间10s-1min。

106，阳极氧化步骤。本步骤是针对金属产品的以硫酸为电解液的电解氧化过程，金属产品表面通常转化为一层氧化膜，该氧化膜具有防护性、丰富的颜色装饰性及其他功能。通过电解作用下在氧化生长成膜，并且硫酸对氧化膜溶解达成平衡而长成均匀多孔的结构——孔隙，孔隙具有很强的吸附性，可吸附有机染料分子从而染色。业界常规的阳极氧化的工艺参数为：电压12-16V，硫酸质量浓度值为180-240g/L，温度18-22℃，时间20-60min，具体可参考MIL-A-8625F，MIL-C-13924C标准。

107，染色前处理步骤。该步骤是将金属产品浸渍于一减缓剂中，而减缓剂包括：氨基盐或无机酸盐减缓主剂、钠酸盐缓冲剂、非离子表面活性剂，以及有机络合剂。本步骤的工艺参数为：减缓剂的质量浓度值为16.1-75g/L，温度40-50℃，PH值2.0-3.0，操作时间3-8min。氨基盐或无机酸盐减缓主剂的质量浓度值为10-40g/L，非离子表面活性剂的质量浓度值为0.1-5g/L，有机络合剂的质量浓度值为3-15g/L，钠酸盐缓冲剂的质量浓度值为3-15g/L。优选地，氨基盐或无机酸盐减缓主剂的质量浓度值为15-30g/L，例如，氨基盐或无机酸盐减缓主剂的质量浓度值可选15、20或30g/L；非离子表面活性剂的质量浓度值为0.1-2g/L，例如，非离子表面活性剂的质量浓度值为0.1、0.5、1或2g/L；有机络合剂的质量浓度值为5-10g/L，例如，有机络合剂的质量浓度值为5、8或10g/L；钠酸盐缓冲剂的质量浓度值为5-10g/L，例如，钠酸盐缓冲剂的质量浓度值为5、6、9或10g/L。其中，氨基盐或无机酸盐减缓主剂包含：硫酸根盐、硫酸根盐、碳酸根盐、氯盐及硼酸盐中的至少一种；非离子表面活性剂为聚氧乙烯型非离子表面活性剂或多元醇型非离子表面活性剂，聚氧乙烯型非离子表面活性剂包含：烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯脂、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烷加成物及聚氧乙烯化的离子型表面活性剂中的至少一种；络合剂包含：三乙醇胺、乙二酸四乙酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐及葡萄糖酸盐中的至少一种；钠酸盐缓冲剂包含：乙酸钠、磷酸钠、草酸钠、酒石酸钠、碳酸钠及柠檬酸钠中的至少一种。上述各组分作用如下述：氨基盐或无机酸盐减缓主剂可浸渍附着在金属产品表面，降低染色操作时间；钠酸盐缓冲剂通过产生缓蚀作用而逐渐抵制浸蚀反应，达到控制浸蚀反应程度的目的，并维持一定氢根阳离子H+平衡浓度（即维持一定PH值）；非离子表面活性剂可降低水溶液的表面张力，溶解后表面活性剂所带的电荷为零，有较强的润湿效果；有机络合剂可使阴离子与金属离子间不发生反应，通过络合离子间影响，不发生水解和沉淀现象。

108，染色步骤。该步骤是将金属产品浸渍在有机染料中。

如上工艺所述，由于阳极氧化膜层孔隙率高，吸附能力强容易染色，金属产品浸渍在含有有机染料的溶液中直接上色，尤其当染料的浓度高时，染色速度过快，染色色调非常难以掌握，出现发花，同层不同位置和不同挂层间是明显异色。通过实验现象表明，使用染色前处理减缓剂即经过本发明添加步骤107后，正常染黑色浓度和中心色板一定时（黑色染料质量浓度值8~15g/L），染色工序操作时间由3-5min，改变为10-15min；染金色浓度和中心色板一定时（金色染料质量浓度值1-3g/L），染色工序操作时间由1-3min延长至8-12min，同层不同位置染色和不同层之前没有看到着色上的明显差异，适用于其他颜色的染色相应时间明显延长。以铝手机中框为例，若量产投料50KPCS以上，染料寿命由60PCS/L延长至200PCS/L甚至以上。

109，封孔步骤。为进一步提高氧化膜层抗蚀性能和色泽的牢固度及耐晒度，染色清洗后还必须进行热水封孔处理，将膜孔封住，使染料固定在膜层中，产品颜色外观经久不变。封孔是氧化铝与沸水生成水合物膨胀扩孔，本制程使用完全环保型的常规无镍封孔剂（编号YNV-2，质量浓度10-40g/L），操作温度90-100℃，操作时间30-50min。

110，烘干步骤。封孔后清洗烘干是必须的。金属产品常规用烤箱烘烤操作时间10-30min，操作温度70-90℃。

以上工艺颜色外观和阳极膜层基本信赖性测试均符合阳极氧化通用规范（参考MIL-A-8625F、MIL-C-13924C标准，GB/T12967.6-2008目视比色法，GB/T8753.1-2005铝及铝合金氧化膜质量评定）。

实施例二：

本实施例与上述实施例区别在于：染色前处理步骤中所使用的减缓剂包括：氨基盐或无机酸盐减缓主剂、非离子表面活性剂，以及有机络合剂。其中各成分含量可参考上述实施例。

实施上述实施例，染色前使用的减缓剂可为白色透明混合型晶体固体粉末,使用时其功效为：可去除残留酸和其他有害物质，配方中有加入减缓主剂、缓冲剂、络合剂、表面活性剂，常温下通过控制合理的PH值，可激活陈化的氧化膜，有助于减缓染色速率，通过染色后封孔处理，可同步大幅提升鲜艳颜色的染色和耐UV光照测试性能。发明人为了解决上述问题而进行了量试量产的模拟研究，结果发现：一种氨基磺酸盐或无机酸盐减缓主剂、钠酸盐缓冲剂,非离子表面活性剂和有机络合剂形成的白色固体粉末状混合物，成分完全环保，量试量产交叉试验最佳时间、浓度、PH值，红色、金色、蓝色等染色时操控简便，明显延缓染色时间，达到着色均一效果，延长染色染料使用寿命，并提升了耐UV光照性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种金属表面处理用减缓剂，其特征在于，包括：氨基盐或无机酸盐减缓主剂、非离子表面活性剂，以及有机络合剂。

2.如权利要求2所述的金属表面处理用减缓剂，其特征在于，所述氨基盐或无机酸盐减缓主剂的质量浓度值为15-30g/L，所述非离子表面活性剂的质量浓度值为0.1-5g/L，所述有机络合剂的质量浓度值为3-15g/L。

3.如权利要求2所述的金属表面处理用减缓剂，其特征在于，所述氨基盐或无机酸盐减缓主剂的质量浓度值为10-40g/L，所述非离子表面活性剂的质量浓度值为0.1-2g/L，所述有机络合剂的质量浓度值为5-10g/L。

4.如权利要求1所述的金属表面处理用减缓剂，其特征在于，所述金属表面处理用减缓剂还包括：钠酸盐缓冲剂。

5.如权利要求4所述的金属表面处理用减缓剂，其特征在于，所述钠酸盐缓冲剂的质量浓度值为3-15g/L。

6.如权利要求5所述的金属表面处理用减缓剂，其特征在于，所述钠酸盐缓冲剂的质量浓度值为5-10g/L。

7.如权利要求1所述的金属表面处理用减缓剂，其特征在于，所述氨基盐或无机酸盐减缓主剂包含：硫酸根盐、硫酸根盐、碳酸根盐、氯盐及硼酸盐中的至少一种。

8.如权利要求1所述的金属表面处理用减缓剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯型非离子表面活性剂，包含：烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯脂、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烷加成物及聚氧乙烯化的离子型表面活性剂中的至少一种。

9.如权利要求1所述的金属表面处理用减缓剂，其特征在于，所述络合剂包含：三乙醇胺、乙二酸四乙酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐及葡萄糖酸盐中的至少一种。

10.如权利要求4所述的金属表面处理用减缓剂，其特征在于：所述钠酸盐缓冲剂包含：乙酸钠、磷酸钠、草酸钠、酒石酸钠、碳酸钠及柠檬酸钠中的至少一种。