CN107313098A - 一种铝合金表面处理及上色工艺 - Google Patents
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Abstract
一种铝合金表面处理和上色工艺，包括阳极氧化前处理‑低温阳极氧化‑常温有机染色‑染料固化‑常规无色电泳‑高温固化六个步骤，在阳极氧化前处理中，取消了氢氟酸的使用；在低温阳极氧化步骤中，氧化温度为16‑18℃；染料固化温度为120‑150℃。本发明克服了常规半封孔工艺的缺陷，能在铝材表面形成致密、稳定的耐磨、耐久、耐腐蚀膜层。
Description
技术领域
本发明属于铝合金表面处理工艺，尤其涉及一种铝合金表面处理及上色工艺。
背景技术
铝合金因为其表面硬度高，且密度较其他常规金属(如铁)等轻，故广泛应用于建材、家电、箱包等各个产品及领域。
但由于铝与大气中氧的亲和力较强，铝合金材料表面容易形成一层致密的氧化膜，该氧化膜存在多孔、厚度较薄、机械强度低等性质，导致了其容易被酸碱等物质侵入其中腐蚀的缺点。
随着人民生活水平的提高，对铝合金表面颜色的要求也越来越高，希望赋予铝合金表面丰富的色彩。传统对铝合金表面进行上色的方法主要有阳极氧化电解着色电泳及阳极氧化染色电泳，前者由于仅仅是将染料填充在铝合金表面缝隙中，故存在耐磨性，耐久性，耐腐蚀性差的缺点。后者受电泳涂料的限制，无法形成丰富的色彩。
已公开的发明专利201310247088.2提出了通过阳极氧化前处理、阳极氧化生成氧化膜、有机染色、表面半封孔、最后阳极氧化无色电泳的技术方案(专利公开文件中称其为有机染色电泳)，该方案虽然解决了上述问题，但存在以下问题：
一、半封孔工艺(电泳本身是一种封孔工艺，电泳前的封孔一般不能把铝材氧化膜中间的孔封死，若全部封死，电泳时电泳漆不容易附着在铝材表面，故称为半封孔。详见专利201310247088.2说明书[0026]段：封孔时间因要电泳不能封死，一般1-2分钟。)存在以下缺点：1.封孔程度受PH值、温度、时间、材料等因素制约，故实施较为繁琐，如果全部封死，则电泳效果不佳，电泳膜厚度较薄；如果轻度封孔，则染色附着在铝合金表面的染料容易在电泳时脱落，造成褪色；2.国内常用的封孔剂为含镍盐，如醋酸镍，其具有可燃，有毒，具刺激性，具致敏性，对环境有害等特点。
二、在进行阳极氧化前处理时需要使用氢氟酸，该物质剧毒，对人体和环境危害巨大。
三、在进行阳极氧化前处理时形成的铝材表面为光亮面，但在实际产品生产时，可能需要形成磨砂面，以获得更好的视觉效果。
发明内容
本发明的目的是：提供一种铝合金表面处理及上色工艺，该工艺对环境和人体无害，形成的铝合金表面膜耐磨、耐久、耐腐蚀。
本发明的技术方案是：一种铝合金表面处理及上色工艺，包括阳极氧化前处理-低温阳极氧化-常温有机染色-染料固化-常规无色电泳-高温固化六个步骤，具体如下：
步骤一、阳极氧化前处理：将表面清洁的铝材在清洗槽中进行酸洗去污，如铝材表面需要形成光面效果，则经水洗后进入出光槽出光，然后经水洗进入中和槽中和。如果铝材表面需要形成磨砂效果，则需要在清洗槽中酸洗后再经水洗然后进入磨砂槽生成磨砂面，再经水洗进入出光槽出光，最后经水洗进入中和槽中和。关键工艺点有：清洗槽槽液为质量比6:3:1的磷酸、硫酸、硝酸溶液，温度95-105℃，处理时间3-6分钟；出光槽槽液为10-15％的硝酸溶液，温度为20-40℃的常温，处理时间3-5分钟；磨砂槽槽液为质量比1：1的氢氧化钠和硝酸钠溶液，温度为75-95℃；中和槽槽液为160-200克/升的硫酸溶液。
步骤二、阳极氧化：经阳极氧化前处理之后的铝材，在阳极氧化槽液中进行阳极氧化处理。关键工艺点有：氧化槽液为浓度98％的硫酸：140-180克/升，温度16-18℃，电流密度1.2-1.5A/平方米，根据铝材所需形成氧化膜的厚度控制处理时间，处理完经过水洗后进入下道工序，使用140-180克/升的硫酸槽液及温度16-18℃的低温氧化形成的氧化膜孔径较小，有利于后期染色时染色剂的填充。
步骤三、常温有机染色：阳极氧化并水洗之后的铝材，在染色槽中进行染色处理。关键工艺点有：染色染料为有机染料，染料浓度根据所需颜色深浅配置，20-40℃之间的常温，处理时间根据需要形成的铝材表面颜色深浅决定。染色后经水洗进入下道工序。
步骤四、染料固化：常温有机染色并水洗之后的铝材，在表面干燥条件下进行悬挂烘烤。关键工艺点有：温度120-150℃，保温时间5-7分钟。
步骤五、常规无色电泳：染料固化后的铝材自然冷却至环境温度后直接进入常规无色电泳，电泳漆固体成分3.5-4.5克/升，PH7.5-8.5，电导率：350-1000us/cm，时间2-3分钟。染色后经一次水洗进入下道工序。无色电泳是为了在已经染色并固化的表面形成一层电泳膜(一般为树脂材料)，增加其色牢度、硬度、抗氧化能力、抗腐蚀能力。
步骤六、高温固化：温度180-200度，保温时间50-60分钟。
与现有技术相比，本发明的进步点在于：
1、在步骤一的阳极氧化前处理过程中，取消了氢氟酸的使用，减少了对人体和环境的影响。
2、在步骤二的阳极氧化工艺过程中采用16-18℃的氧化工艺，使得形成的氧化膜孔径较小，后续染色形成的色彩不易脱落，更为牢固，有利于后续的染料固化和电泳工序的进行。
3、在步骤四中采用染料高温固化工艺，解决了常规半封孔工艺较为繁琐，不利于控制封孔程度以及使用含镍盐导致的危害人体及环境等问题。并且该工序将染色后铝材表面附着的染料更稳定的固化在氧化膜空隙中，对电泳条件要求较低，有利于后续电泳工艺的进行。
因此，本发明工艺不使用氢氟酸、含镍盐等有害有毒材料，减少了对环境和人体的危害，更重要的是克服了常规半封孔工艺的缺陷，能在铝材表面形成致密、稳定的耐磨、耐久、耐腐蚀膜层。
附图说明
附图1为本发明实施例的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1：铝合金表面处理和浅光亮香槟色上色工艺
步骤一、阳极氧化前处理：将表面清洁的铝材在清洗槽中进行酸洗去污，因为要铝材表面形成光面效果，则经三次水洗后进入出光槽出光，然后经一次清洗进入中和槽中和；其中：清洗槽槽液为质量比6:3:1的磷酸、硫酸、硝酸溶液，温度95-105摄氏度，处理时间3-6分钟。出光槽槽液为10-15％的硝酸溶液，温度为20度以上常温，处理时间3-5分钟。中和槽槽液为160-200克/升的硫酸溶液。
步骤二、阳极氧化：经阳极氧化前处理之后的铝材，在阳极氧化槽液中进行阳极氧化处理，其中：氧化槽液为浓度98％的硫酸：140-180克/升，温度16-18℃，电流密度1.2-1.5A/平方米，由于浅光亮香槟色颜色较浅，形成氧化膜厚度不要求太高，氧化时间为25分钟，处理完经过五次水洗后进入下道工序。
步骤三、常温有机染色：阳极氧化并水洗之后的铝材，在染色槽中进行染色处理，其中：染色染料为有机染料，染料浓度根据所需颜色深浅配置，10度以上常温，由于浅光亮香槟色颜色较浅，处理时间只需要5分钟。染色后经两次水洗进入下道工序。
步骤四、染料固化：常温有机染色并水洗之后的铝材，在表面干燥条件下进行悬挂烘烤，其中：温度120-150℃，保温时间5-7分钟。
步骤五、常规无色电泳：染料固化后的铝材自然冷却至环境温度后直接进入常规无色电泳，电泳漆固体成分3.5-4.5克/升，PH7.5-8.5，电导率：350-1000us/cm，时间2-3分钟。染色后经一次水洗进入下道工序。
步骤六、高温固化：温度180-200度，保温时间50-60分钟。
实施例2铝合金表面处理和浅磨砂玫瑰金色上色工艺
步骤一、阳极氧化前处理：将表面清洁的铝材在清洗槽中进行酸洗去污，因为要在铝材表面形成磨砂效果，则在酸洗后再经三次水洗然后进入磨砂槽生成磨砂面，再经两次水洗进入出光槽出光，最后经一次清洗进入中和槽中和，其中：清洗槽槽液为质量比6:3:1的磷酸、硫酸、硝酸溶液，温度95-105摄氏度，处理时间3-6分钟。出光槽槽液为10-15％的硝酸溶液，温度为20度以上常温，处理时间3-5分钟。磨砂槽槽液为质量比1：1的氢氧化钠和硝酸钠溶液，温度为80摄氏度。中和槽槽液为160-200克/升的硫酸溶液。
步骤二、阳极氧化：经阳极氧化前处理之后的铝材，在阳极氧化槽液中进行阳极氧化处理，其中：氧化槽液为浓度98％的硫酸：140-180克/升，温度16-18℃，电流密度1.2-1.5A/平方米，由于浅磨砂玫瑰金色颜色较浅，形成氧化膜厚度不要求太高，氧化时间为25分钟，处理完经过五次水洗后进入下道工序。
步骤三、常温有机染色：阳极氧化并水洗之后的铝材，在染色槽中进行染色处理，其中：染色染料为有机染料，染料浓度根据所需颜色深浅配置，10度以上常温，由于浅磨砂玫瑰金色颜色较浅，处理时间只需要8分钟。染色后经两次水洗进入下道工序。
步骤四、染料固化：常温有机染色并水洗之后的铝材，在表面干燥条件下进行悬挂烘烤，其中：温度120-150℃，保温时间5-7分钟。
步骤五、常规无色电泳：染料固化后的铝材自然冷却至环境温度后直接进入常规无色电泳，电泳漆固体成分3.5-4.5克/升，PH7.5-8.5，电导率：350-1000us/cm，时间2-3分钟。染色后经一次水洗进入下道工序。
步骤六、高温固化：温度180-200度，保温时间50-60分钟。
实施例3：铝合金表面处理和深光亮紫色上色工艺
步骤一、阳极氧化前处理：将表面清洁的铝材在清洗槽中进行酸洗去污，因为要铝材表面形成光面效果，则经三次水洗后进入出光槽出光，然后经一次清洗进入中和槽中和；其中：清洗槽槽液为质量比6:3:1的磷酸、硫酸、硝酸溶液，温度95-105摄氏度，处理时间3-6分钟。出光槽槽液为10-15％的硝酸溶液，温度为20度以上常温，处理时间3-5分钟。中和槽槽液为160-200克/升的硫酸溶液。
步骤二、阳极氧化：经阳极氧化前处理之后的铝材，在阳极氧化槽液中进行阳极氧化处理，其中：氧化槽液为浓度98％的硫酸：140-180克/升，温度16-18℃，电流密度1.2-1.5A/平方米，由于深光亮紫色颜色较深，需形成较厚的氧化膜厚度，氧化时间为35分钟，处理完经过五次水洗后进入下道工序。
步骤三、常温有机染色：阳极氧化并水洗之后的铝材，在染色槽中进行染色处理，其中：染色染料为有机染料，染料浓度根据所需颜色深浅配置，10度以上常温，由于由于深光亮紫色颜色较深，处理时间需要15分钟。染色后经两次水洗进入下道工序。
步骤四、染料固化：常温有机染色并水洗之后的铝材，在表面干燥条件下进行悬挂烘烤，其中：温度120-150℃，保温时间5-7分钟。
步骤五、常规无色电泳：染料固化后的铝材自然冷却至环境温度后直接进入常规无色电泳，电泳漆固体成分3.5-4.5克/升，PH7.5-8.5，电导率：350-1000us/cm，时间2-3分钟。染色后经一次水洗进入下道工序。
步骤六、高温固化：温度180-200度，保温时间50-60分钟。
实施例4铝合金表面处理和深磨砂古铜色上色工艺
步骤一、阳极氧化前处理：将表面清洁的铝材在清洗槽中进行酸洗去污，因为要在铝材表面形成磨砂效果，则在酸洗后再经三次水洗然后进入磨砂槽生成磨砂面，再经两次水洗进入出光槽出光，最后经一次清洗进入中和槽中和，其中：清洗槽槽液为质量比6:3:1的磷酸、硫酸、硝酸溶液，温度95-105摄氏度，处理时间3-6分钟。出光槽槽液为10-15％的硝酸溶液，温度为20度以上常温，处理时间3-5分钟。磨砂槽槽液为质量比1：1的氢氧化钠和硝酸钠溶液，温度为90摄氏度。中和槽槽液为160-200克/升的硫酸溶液。
步骤二、阳极氧化：经阳极氧化前处理之后的铝材，在阳极氧化槽液中进行阳极氧化处理，其中：氧化槽液为浓度98％的硫酸：140-180克/升，温度16-18℃，电流密度1.2-1.5A/平方米，由于深磨砂古铜色颜色较深，需要形成较厚的氧化膜厚度，氧化时间为25分钟，处理完经过五次水洗后进入下道工序。
步骤三、常温有机染色：阳极氧化并水洗之后的铝材，在染色槽中进行染色处理，其中：染色染料为有机染料，染料浓度根据所需颜色深浅配置，10度以上常温，由于深磨砂古铜色颜色较深，处理时间需要20分钟。染色后经两次水洗进入下道工序。
步骤四、染料固化：常温有机染色并水洗之后的铝材，在表面干燥条件下进行悬挂烘烤，其中：温度120-150℃，保温时间5-7分钟。
步骤五、常规无色电泳：染料固化后的铝材自然冷却至环境温度后直接进入常规无色电泳，电泳漆固体成分3.5-4.5克/升，PH7.5-8.5，电导率：350-1000us/cm，时间2-3分钟。染色后经一次水洗进入下道工序。
步骤六、高温固化：温度180-200℃，保温时间50-60分钟。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种铝合金表面处理和上色工艺，其特征在于，它包括以下步骤：
a)阳极氧化前处理；
b)低温阳极氧化：经阳极氧化前处理之后的铝材，在阳极氧化槽液中进行阳极氧化处理；
c)常温有机染色：经步骤b)再经水洗之后的铝材，在染色槽中进行染色处理；
d)染料固化：经步骤c)再经水洗之后的铝材，在表面干燥条件下进行悬挂烘烤；
e)常规无色电泳：经步骤d)之后的铝材自然冷却至环境温度后直接进行常规无色电泳；
f)高温固化：经步骤e)再经水洗之后的铝材，进行高温固化。
2.如权利要求1所述的铝合金表面处理和上色工艺，其特征在于，在所述步骤a)包括以下步骤：
a1)在清洗槽中进行酸洗，然后水洗；
a2)进入出光槽出光，然后水洗；
a3)进入中和槽中和。
3.如权利要求2所述的铝合金表面处理和上色工艺，其特征在于，对于表面需要磨砂效果的铝材，还包括在步骤a1)之后、a2)之前进入磨砂槽磨砂、然后水洗的步骤。
4.如权利要求2所述的铝合金表面处理和上色工艺，其特征在于，所述步骤a1)中：清洗槽的槽液为质量比6:3:1的磷酸、硫酸、硝酸溶液，温度95-105℃，酸洗时间3-6分钟。
5.如权利要求2所述的铝合金表面处理和上色工艺，其特征在于，所述步骤a2)中：出光槽的槽液为10-15％的硝酸溶液，温度为20-40℃，出光时间3-5分钟。
6.如权利要求2所述的铝合金表面处理和上色工艺，其特征在于，所述步骤a3)中中和槽的槽液为160-200克/升的硫酸溶液。
7.如权利要求3所述的铝合金表面处理和上色工艺，其特征在于，所述步骤磨砂槽液为质量比1：1的氢氧化钠和硝酸钠溶液，温度为75-95℃。
8.如权利要求1所述的铝合金表面处理和上色工艺，其特征在于，步骤b)中的阳极氧化槽液为浓度98％的硫酸：140-180克/升，温度16-18℃，电流密度1.2-1.5A/平方米。
9.如权利要求1所述的铝合金表面处理和上色工艺，其特征在于，步骤c)中的染色所用染料为有机染料，温度为20-40℃。
10.如权利要求1所述的铝合金表面处理和上色工艺，其特征在于，步骤d)中的烘烤温度120-150℃，烘烤时间5-7分钟。
11.如权利要求1所述的铝合金表面处理和上色工艺，其特征在于，步骤e)中电泳的电泳漆固体成分为3.5-4.5克/升，PH7.5-8.5，电导率：350-1000us/cm，时间2-3分钟。
12.如权利要求1所述的铝合金表面处理和上色工艺，其特征在于，步骤e)中的高温固化的温度180-200℃，时间50-60分钟。
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