CN105887155B - 一种铝合金表面双色阳极氧化方法 - Google Patents

一种铝合金表面双色阳极氧化方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及铝合金处理工艺技术领域，具体讲，涉及一种铝合金表面双色阳极氧化方法。本申请首先将需要进行第一色阳极氧化的铝合金结构件之间导通，将需要进行第一色阳极氧化的铝合金结构件与需要进行第二色阳极氧化的铝合金结构件之间通过不导电材料隔开，然后进行第一次阳极氧化；除去所述不导电材料，并将需要进行第二色阳极氧化的铝合金结构件导通，然后进行第二次阳极氧化。本申请利用结构件上不同导通的区域，分别进行阳极氧化染色实现双色氧化的效果，并可在复杂曲面、3D结构的铝合金表面实现双色外观效果的工艺。

Description

一种铝合金表面双色阳极氧化方法
技术领域
本申请涉及铝合金处理工艺技术领域，具体讲，涉及一种铝合金表面双色阳极氧化方法。
背景技术
阳极氧化是铝合金最常用的表面处理工艺，但目前铝合金阳极氧化染色方法单一，颜色效果单调。虽然目前已有利用一次氧化后再利用数控刀具切削氧化表层后，再对切削后的表层进行二次阳极氧化的双色阳极氧化工艺。但该工艺得到的效果是高光和喷砂面区分开，表面的粗糙质感程度不一致，若要在同样的喷砂面上同时做出两种颜色效果还难以实现，且复杂曲面3D结构也无法实现。虽然也有采用通过治具遮蔽来实现印刷染料的方法，但该方法会在遮蔽边缘处产生锯齿状的毛边，同时印刷的染料浸入氧化膜层也容易产生不均匀，一致性不好；印刷染料过程很容易产生杂质、尘点，且复杂曲面3D结构也无法实现。
针对现有技术的缺陷，特提出本申请。
发明内容
本申请的发明目的在于提出一种铝合金表面双色阳极氧化方法。
为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：
本申请涉及一种铝合金表面双色阳极氧化方法，包括以下步骤：
1、首先将需要进行第一色阳极氧化的铝合金结构件之间导通，将需要进行第一色阳极氧化的铝合金结构件与需要进行第二色阳极氧化的铝合金结构件之间通过不导电材料隔开，然后进行第一次阳极氧化；
2、除去所述不导电材料，并将需要进行第二色阳极氧化的铝合金结构件导通，然后进行第二次阳极氧化。
优选的，在阳极氧化前，在所述第一色阳极氧化的铝合金结构件与所述第二色阳极氧化的铝合金结构件之间通过加设凹槽用于填充不导电材料。
优选的，所述不导电材料选自陶瓷、玻璃、橡胶、塑料中的至少一种
优选的，所述不导电材料的填充方式选自模具内注塑、点胶、粘贴。
优选的，除去所述不导电材料的方法选自数控刀具切割、激光镭射切割。
优选的，所述第一次阳极氧化的电压为11～13V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为150～200g/L，阳极氧化时间为30～40分钟；所述第二次阳极氧化的电压为10～11V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为150～200g/L，阳极氧化时间为15～20分钟。
优选的，所述阳极氧化的还包括：对所述铝合金结构件进行氧化前处理。
优选的，所述氧化前处理选自酸性脱脂、碱洗、除灰中和、超声水洗或化学抛光中的至少一种。
优选的，对所述铝合金结构件进行氧化前处理之前，先对所述铝合金结构件进行机械预处理。
优选的，所述机械预处理选自抛光或喷砂中的至少一种。
本申请至少能达到以下有益效果：
1、本申请可利用结构件上不同导通的区域，分别进行阳极氧化染色实现双色氧化的效果。
2、本申请可在复杂曲面、3D结构的铝合金表面实现双色外观效果的工艺。
3、本申请可以不拆件，同一壳件上不借助刀具切削表面氧化层，通过设计不导电位在同一铝合金结构件上实现两种氧化颜色效果，且该双色氧化的效果都是同一种表面粗糙程度。
下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
具体实施方式
本申请涉及一种铝合金表面双色阳极氧化方法，利用“阳极氧化需导电才可形成氧化膜，氧化颜色是在氧化膜表面着色”的原理。本申请首先针对需要双色阳极氧化着色的不同结构件区域进行设计，设计不导通位置通过不导电材料将两部分隔开，第一次阳极氧化时，仅需要进行第一色阳极氧化的铝合金结构件区域可以导通并进行阳极氧化上色；去除不导电材料后，使需要进行第二次阳极氧化的铝合金结构件区域形成导通，然后在该区域进行第二次阳极氧化；以此来形成双色阳极氧化的外观效果。
本申请中提到的不导通位置是指在铝合金表面形成凹槽或间隙，从而将铝合金表面分隔成不同的区域、并填充上不导电物质，从而在不导通位置构成的区域内电流不能导通，在阳极氧化反应过程中不导通位置构成的区域内的铝表面不发生氧化反应。本申请可以利用铝合金结构件本身的的凹槽等构成不导通位置，也可以通过切割等方式外加不导通位置。如果铝合金结构件上的凹槽过多，也可通过外加导电材料填充部分不导通位置，以减少阳极氧化的次数。
本申请中提到的将需要进行第一色阳极氧化的铝合金结构件与需要进行第二色阳极氧化的铝合金结构件之间通过不导电材料隔开。
本申请所形成的双色阳极氧化外观效果不受结构外观的限制，任意曲面3D效果均可实现双色阳极氧化颜色的效果，且该双色效果表面的粗糙程度及质感一致，如果需要不同的表面质感，也可以根据设计要求再进行加工，使表面效果有区别，如“喷砂与拉丝”的组合或“喷砂与高光”、“拉丝与高光”等效果。
本申请的铝合金表面双色阳极氧化方法包括以下步骤：
(1)首先将需要进行第一色阳极氧化的铝合金结构件之间导通，将需要进行第一色阳极氧化的铝合金结构件与需要进行第二色阳极氧化的铝合金结构件之间通过不导电材料隔开，然后进行第一次阳极氧化；
(2)除去所述不导电材料，并将需要进行第二色阳极氧化的铝合金结构件导通，然后进行第二次阳极氧化。
作为本申请方法的一种改进，不导电材料填充位置的设计思路为：在第一色阳极氧化的铝合金结构件与第二色阳极氧化的铝合金结构件之间设置不导通位置，不导通位置优选为凹槽，凹槽的深度和宽度尺寸满足大于等于0.8mm的要求即可，用于填充不导电材料。
作为本申请方法的一种改进，不导电材料选自陶瓷、玻璃、橡胶、塑料中的至少一种。
本申请中采用的不导电材料可为无机材料，如陶瓷、玻璃等；也可为有机材料，如橡胶、塑料；其中塑料可选自聚乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等热塑性树脂，也可选自酚醛树脂、环氧树脂等热固性树脂。
不导电材料的填充方式可选自模具内注塑、点胶、粘贴等。
本申请的铝合金阳极氧化是对铝合金结构件采用硫酸直流阳极氧化，以铝合金为阳极置于硫酸电解液中，利用电解作用，使铝表面形成多孔型氧化铝膜层的过程。阳极氧化后在铝件表面形成的多孔型氧化铝膜层为后续染色浸染色粉离子提供载体。阳极氧化包括阳极氧化、染色、封孔的步骤。
第一次阳极氧化的具体条件为：阳极氧化的电压为11～13V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为150～200g/L，阳极氧化时间为30～40分钟。
第一次氧化结束后，除去不导电材料，具体可选用切割等方式，优选采用数控刀具、激光镭射等方式将不导电材料切割除去。并将需要进行第二色阳极氧化的铝合金结构件导通，然后进行第二次阳极氧化。
第二次阳极氧化的条件为：阳极氧化的电压为11～13V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为150～200g/L，阳极氧化时间为30～40分钟。
在进行本申请的双色阳极氧化处理前，还可对铝合金结构件进行氧化前处理，具体的，氧化前处理可选自酸性脱脂、碱洗、除灰中和、超声水洗或化学抛光中的至少一种。
其中：
酸性脱脂目的是清除铝合金结构件表面的油脂和灰尘等污染物，使后道碱洗比较均匀，以提高阳极氧化膜的质量。酸性脱脂一般在常温下，以硫酸、磷酸为基的酸性溶液中进行脱脂。其中，磷酸含量为20～30g/L，硫酸含量为5～7g/L，酸性脱脂时间为3～5分钟。
碱洗的目的是进一步去除表面的脏污，彻底去除铝合金结构件表面的自然氧化膜，以显露出纯净的金属基体，为随后阳极氧化均匀导电、生成均匀阳极氧化膜打下良好的基础表面。碱洗工艺过程是将铝合金结构件放入氢氧化钠为主成分的碱性溶液中进行浸蚀反应。氢氧化钠含量为40～55g/L，时间为2～5分钟，温度为40～50℃。
除灰中和的目的是要除净碱洗后表面的那层不溶于碱性溶液的铜、铁、硅等金属间化合物及其碱洗产物，以防止其对后道阳极氧化槽液的污染。除灰中和工艺是采用一定浓度的硝酸溶液作为除灰中和槽液，通常采用10％～25％的硝酸溶液，在常温下浸渍1～3分钟。
超声水洗，该工序目的是彻底清除除灰中和后结构件表面残留的硝酸溶液，一般超声清洗两遍，每遍约3分钟。
化学抛光采用由磷酸、硫酸、硝酸所组成的三酸化学抛光液。化学抛光能去除铝合金结构件表面轻微的模具痕、擦划伤条纹、机械抛光中的摩擦条纹、热变形层等，使粗糙的表面趋于光滑而获得近似镜面光亮的表面。其中三酸化学抛光液中的浓度为磷酸25g/L、硫酸35g/L、硝酸10g/L，温度为90℃左右，时间为20～25秒。
在对铝合金结构件进行氧化前处理之前，先对所述铝合金结构件进行机械预处理。
机械预处理主要分为“抛光”和“喷砂”两个工序。
抛光是将抛光膏涂抹于软布轮或毡轮后利用机械转动使软布轮或毡轮摩擦铝合金结构件表面，先粗抛光再精抛光，抛光可根据需要选择半自动或全自动抛光机。抛光主要作用是去除表面残留的数控刀具加工刀纹、毛刺、凹凸，使表面光顺。
喷砂是用精华的压缩空气将干砂流或其他磨粒喷到铝制品表面，从而去除表面缺陷，呈现出均匀一致无光砂面的一种操作方法。砂粒一般采用金刚砂、氧化铝颗粒、氧化锆颗粒、玻璃珠等。喷砂主要起到去除结构件表面的毛刺及其他缺陷垢污、改善铝合金机械性能等作用。
实施例1
铝合金结构件本身具有不导电位，将结构件分为两个部分：
首先，将两个部分之间的不导电位通过模具内注塑填充不导电材料聚乙烯树脂，从而将两个部分隔开；对需要进行第一次阳极氧化的铝合金结构件部分进行第一次阳极氧化；
第一次阳极氧化的条件为：阳极氧化的电压为12V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为180g/L，阳极氧化时间为30分钟；
然后采用数控刀具除去所述不导电材料，对第二色阳极氧化的铝合金结构件进行第二次阳极氧化；
第二次阳极氧化的条件为：阳极氧化的电压为11V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为200g/L，阳极氧化时间为40分钟。
实施例2
铝合金结构件本身不具有不导电位：
首先，进行设计，在第一色阳极氧化的铝合金结构件与第二色阳极氧化的铝合金结构件之间设置凹槽；在该凹槽内通过点胶填充不导电材料聚酰胺树脂，从而将两个部分隔开；针对需要进行第一次阳极氧化的铝合金结构件部分进行第一次阳极氧化；
第一次阳极氧化的条件为：阳极氧化的电压为13V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为200g/L，阳极氧化时间为35分钟；
然后采用激光镭射切割除去所述不导电材料，对第二色阳极氧化的铝合金结构件进行第二次阳极氧化；
第二次阳极氧化的条件为：阳极氧化的电压为12V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为190g/L，阳极氧化时间为30分钟。
实施例3
首先，对铝合金结构件进行抛光和喷砂的机械预处理。
抛光：将抛光膏涂抹于软布轮或毡轮后利用机械转动使软布轮或毡轮摩擦铝合金结构件表面，先粗抛光再精抛光，根据需要选择半自动或全自动抛光机。
喷砂：用压缩空气将干砂流或其他磨粒喷到铝制品表面，以去除表面缺陷，呈现出均匀一致无光砂面。
然后，对铝合金结构件进行酸性脱脂，其中：磷酸含量为25g/L，硫酸含量为5g/L，酸性脱脂时间为3分钟。
最后按照实施例1中的方法进行双色阳极染色。
实施例4
铝合金结构件本身具有多个不导电位，将结构件分为多个部分：
首先，将需要进行第一色阳极氧化的铝合金结构件之间通过填充导电材料导通，本实施例中选用金属锡；
其次，将需要进行第一色阳极氧化的铝合金结构件与需要进行第二色阳极氧化的铝合金结构件之间通过不导电材料聚氯乙烯隔开，然后进行第一次阳极氧化；
第一次阳极氧化的条件为：阳极氧化的电压为11V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为200g/L，阳极氧化时间为40分钟；
然后，采用激光镭射切割除去所述不导电材料，并将需要进行第二色阳极氧化的铝合金结构件之间通过填充导电材料导通，对第二色阳极氧化的铝合金结构件进行第二次阳极氧化；
第二次阳极氧化的条件为：阳极氧化的电压为12V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为190g/L，阳极氧化时间为30分钟。
最后，采用激光镭射切割除去所有的导电材料。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种铝合金表面双色阳极氧化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)首先将需要进行第一色阳极氧化的铝合金结构件之间导通，将需要进行第一色阳极氧化的铝合金结构件与需要进行第二色阳极氧化的铝合金结构件之间通过不导电材料隔开，然后进行第一次阳极氧化；
(2)除去所述不导电材料，并将需要进行第二色阳极氧化的铝合金结构件导通，然后进行第二次阳极氧化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在阳极氧化前，在所述第一色阳极氧化的铝合金结构件与所述第二色阳极氧化的铝合金结构件之间通过加设凹槽用于填充不导电材料。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不导电材料选自陶瓷、玻璃、橡胶、塑料中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不导电材料的填充方式选自模具内注塑、点胶、粘贴。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除去所述不导电材料的方法选自数控刀具切割、激光镭射切割。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一次阳极氧化的电压为11～13V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液浓度为150～200g/L，阳极氧化时间为30～40分钟；所述第二次阳极氧化的电压为10～11V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液浓度为150～200g/L，阳极氧化时间为15～20分钟。
7.根据权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于，所述阳极氧化方法还包括：对所述铝合金结构件进行氧化前处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述氧化前处理选自酸性脱脂、碱洗、除灰中和、超声水洗或化学抛光中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述铝合金结构件进行氧化前处理之前，先对所述铝合金结构件进行机械预处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述机械预处理选自抛光或喷砂中的至少一种。
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