CN107345310A - 一种仿铜电泳装饰型材的加工方法 - Google Patents

一种仿铜电泳装饰型材的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种仿铜电泳装饰型材的加工方法，通过铝型材经阳极氧化后在铜盐电解液中进行电解着色，在型材表面着上一层红铜的颜色，再经过电泳涂漆在氧化膜外面涂上一层水溶性清漆，经固化后形成一层亮丽的漆膜，以增加着色层的耐腐蚀、抗老化等性能，其外观与红铜颜色接近且均匀一致性好，因有漆膜覆盖，使表面光鲜亮丽，更增加了材料的耐蚀耐候性。本发明制备的仿铜电泳装饰型材，色泽与红铜高度接近，应用后作为铜门的替代材料，具有非常大的优势，既填补了市场空白，节约了大量铜资源的消耗，且满足了市场的要求，让普通人群能够使用得起。

Description

一种仿铜电泳装饰型材的加工方法
技术领域
本发明涉及铝型材加工技术领域，具体是一种仿铜电泳装饰型材的加工方法。
背景技术
铝型材集合了质轻、可比强度高、散热性好、导电性能强、易于加工、可进行多种表面处理且性能稳定耐候性好、挤压尺寸精度高、外观美观、可进行综合回收反复利用等优点于一身，因此在各个领域得到了大范围的应用和推广，是有色金属中应用最广泛且潜力最大的应用材料。经过长达近20年的高速增长，我国已一跃成为世界最大的铝型材生产基地和消费市场。
铝合金外门窗由于经济实惠、安装方便、款式多样、颜色多样、表面处理方式齐全、经久耐用等优势，基本上替代了传统的铁质、木质、塑钢等材质的门窗。
如今在外门窗市场中最高端的为铜门，以其厚重高端上档次而著称，在某种程度上是尊贵的象征。但铜门存在以下缺点：
铜是贵重金属，其资源有限，特别是我国的铜资源本身就不多，用此作为门的主要原料来使用不符合我国的国情。用铜做铜门的话，其成本高，售价更是昂贵，除少数场合用得起外，普通人群是无法消费得起的。铜门最大的缺点则是易氧化产生铜绿，且容易碰撞损坏，不易保养。另外铜门存在款式较少，结构较简单等问题，用户的选择余地有限。这些均制约了铜门的大范围应用。
而传统的铝型材表面处理方式中主要包括普通银白、仿不锈钢、浅古铜、黑色、金黄等，生产此类的产品的厂家非常多，且产品质量参差不齐，完全处于低价格的市场竞争状态中。针对这种状况，若能够研发出仿铜铝型材，既可以作为铜门替代者，又可以避开传统铝型材的恶性竞争，将取得较好的经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种仿铜电泳装饰型材的加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种仿铜电泳装饰型材的加工方法，步骤如下：
1）将铝型材上架，然后进行脱脂处理；
2）对脱脂处理后的铝型材进行初次水洗；
3）对初次水洗后的铝型材进行除油、碱洗和中和的三合一处理；
4）对三合一处理后的铝型材连续进行三次水洗；
5）对三次水洗后的铝型材进行阳极氧化处理，以在铝型材表面形成一层氧化膜；
6）对阳极氧化处理后的铝型材进行水洗；
7）对水洗后的铝型材进行仿铜电解着色处理：
8）对仿铜电解着色处理后的铝型材进行水洗；
9）对水洗后的铝型材进行钝化处理；
10）对钝化处理后的铝型材连续进行三次水洗；
11）对三次水洗后的铝型材进行电泳涂漆；
12）对铝型材进行纯水洗，并沥干；
13）对沥干后的铝型材进行烘烤固化处理；
14）将烘烤固化处理后的铝型材下架，检验，检验合格后，包装。
作为本发明进一步的方案：步骤4）中，三次水洗中的最后一次水洗为采用纯水进行纯水洗。
作为本发明再进一步的方案：步骤5）中，所述阳极氧化处理的工艺参数如下：氧化槽温度18-20℃，氧化电压17-18V，硫酸浓度130-170g/L，铝离子浓度15-20g/L。
作为本发明再进一步的方案：步骤5）中，所述铝型材表面的氧化膜厚度为9-11μm。
作为本发明再进一步的方案：步骤7）中，所述仿铜电解着色处理采用仿红铜着色槽，工艺参数如下：槽液工作点15-19，游离酸12-15g/L，温度15-21℃，着色电压16-18V，着色时间200-360s。
作为本发明再进一步的方案：步骤9）中，所述钝化处理采用钝化槽，工艺参数如下：Ni2+1.5-2.5g/L，pH值5.4-6.5，温度55-63℃，时间14-16min。
作为本发明再进一步的方案：步骤10）中，三次水洗的第二次水洗为采用热水进行热水洗，第三次水洗为采用纯水进行纯水洗。
作为本发明再进一步的方案：步骤10）中，三次水洗中热水洗的温度为50-55℃，时间为1-3min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明制备的仿铜电泳装饰型材色泽与红铜高度接近，应用后作为铜门的替代材料，具有非常大的优势，既填补了市场空白，节约了大量铜资源的消耗，且满足了市场的要求，让普通人群能够使用得起；
2、本发明制备的仿铜电泳装饰型材为保留铝型材的本身基本表面和利于后续的电解着色的均匀性，减少了前处理中的碱洗环节，因此也减少了化学品的消耗及由此带来的环境影响；
3、本发明制备的仿铜电泳装饰型材，通过改进工艺，避免褪色的问题发生，同时也避免着色膜在后续处理过程中发生爆裂的问题，经济效率良好，市场潜力及市场规模大，符合社会和国民经济发展的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种仿铜电泳装饰型材的加工方法，步骤如下：
1）将铝型材上架，然后进行脱脂处理；
2）对脱脂处理后的铝型材进行初次水洗；
3）对初次水洗后的铝型材进行除油、碱洗和中和的三合一处理，三合一处理为表面预处理，主要是为了除油及去除表面自然氧化膜，以方便后续的加工，三合一处理将除油、碱洗和中和在同一个池子中进行，节约了时间，且节省水资源，若将除油、碱洗和中和分开，则除油、碱洗和中和后均需要增加一个水洗工序，不但耗时长，且浪费水资源；
4）对三合一处理后的铝型材连续进行三次水洗，这三次水洗是为了将铝型材表面的杂质、溶液等彻底清洗干净，其中，三次水洗中的最后一次水洗为采用纯水进行纯水洗，以提高清洗效果；
5）对三次水洗后的铝型材进行阳极氧化处理，以在铝型材表面形成一层氧化膜，这层氧化膜主要起到防蚀、耐磨的作用，并为后续的着色提供基础层，其中，所述阳极氧化处理的工艺参数如下：氧化槽温度18℃，氧化电压17V，硫酸浓度130g/L，铝离子浓度15g/L，所述铝型材表面的氧化膜厚度为9μm；
6）对阳极氧化处理后的铝型材进行水洗；
7）对水洗后的铝型材进行仿铜电解着色处理，仿铜电解着色处理是在含铜的溶液中进行电解着色，以使铜离子还原填充在氧化膜空隙中，在着色后进行对色时，务必保证颜色在上限与下限样板之间，对于有弧度的产品，按弧度正面对色，其中，所述仿铜电解着色处理采用仿红铜着色槽，工艺参数如下：槽液工作点15，游离酸12g/L，温度15℃，着色电压16V，着色时间200s：
8）对仿铜电解着色处理后的铝型材进行水洗；
9）对水洗后的铝型材进行钝化处理，钝化处理是为了将着色的铜进行固化，防止在后续的加工中脱色，其中，所述钝化处理采用钝化槽，工艺参数如下：Ni2+1.5g/L，pH值5.4，温度55℃，时间14min；
10）对钝化处理后的铝型材连续进行三次水洗，其中，三次水洗的第二次水洗为采用热水进行热水洗，热水洗的温度为50℃，时间为1min，第三次水洗为采用纯水进行纯水洗；
11）对三次水洗后的铝型材进行电泳涂漆；
12）对铝型材进行纯水洗，并沥干；
13）对沥干后的铝型材进行烘烤固化处理；
14）将烘烤固化处理后的铝型材下架，检验，检验合格后，包装。
实施例2
一种仿铜电泳装饰型材的加工方法，步骤如下：
1）将铝型材上架，然后进行脱脂处理；
2）对脱脂处理后的铝型材进行初次水洗；
3）对初次水洗后的铝型材进行除油、碱洗和中和的三合一处理，三合一处理为表面预处理，主要是为了除油及去除表面自然氧化膜，以方便后续的加工，三合一处理将除油、碱洗和中和在同一个池子中进行，节约了时间，且节省水资源，若将除油、碱洗和中和分开，则除油、碱洗和中和后均需要增加一个水洗工序，不但耗时长，且浪费水资源；
4）对三合一处理后的铝型材连续进行三次水洗，这三次水洗是为了将铝型材表面的杂质、溶液等彻底清洗干净，其中，三次水洗中的最后一次水洗为采用纯水进行纯水洗，以提高清洗效果；
5）对三次水洗后的铝型材进行阳极氧化处理，以在铝型材表面形成一层氧化膜，这层氧化膜主要起到防蚀、耐磨的作用，并为后续的着色提供基础层，其中，所述阳极氧化处理的工艺参数如下：氧化槽温度19℃，氧化电压18V，硫酸浓度150g/L，铝离子浓度17g/L，所述铝型材表面的氧化膜厚度为10μm；
6）对阳极氧化处理后的铝型材进行水洗；
7）对水洗后的铝型材进行仿铜电解着色处理，仿铜电解着色处理是在含铜的溶液中进行电解着色，以使铜离子还原填充在氧化膜空隙中，在着色后进行对色时，务必保证颜色在上限与下限样板之间，对于有弧度的产品，按弧度正面对色，其中，所述仿铜电解着色处理采用仿红铜着色槽，工艺参数如下：槽液工作点17，游离酸13g/L，温度18℃，着色电压17V，着色时间280s：
8）对仿铜电解着色处理后的铝型材进行水洗；
9）对水洗后的铝型材进行钝化处理，钝化处理是为了将着色的铜进行固化，防止在后续的加工中脱色，其中，所述钝化处理采用钝化槽，工艺参数如下：Ni2+2g/L，pH值6.0，温度59℃，时间15min；
10）对钝化处理后的铝型材连续进行三次水洗，其中，三次水洗的第二次水洗为采用热水进行热水洗，热水洗的温度为53℃，时间为2min，第三次水洗为采用纯水进行纯水洗；
11）对三次水洗后的铝型材进行电泳涂漆；
12）对铝型材进行纯水洗，并沥干；
13）对沥干后的铝型材进行烘烤固化处理；
14）将烘烤固化处理后的铝型材下架，检验，检验合格后，包装。
实施例3
一种仿铜电泳装饰型材的加工方法，步骤如下：
1）将铝型材上架，然后进行脱脂处理；
2）对脱脂处理后的铝型材进行初次水洗；
3）对初次水洗后的铝型材进行除油、碱洗和中和的三合一处理，三合一处理为表面预处理，主要是为了除油及去除表面自然氧化膜，以方便后续的加工，三合一处理将除油、碱洗和中和在同一个池子中进行，节约了时间，且节省水资源，若将除油、碱洗和中和分开，则除油、碱洗和中和后均需要增加一个水洗工序，不但耗时长，且浪费水资源；
4）对三合一处理后的铝型材连续进行三次水洗，这三次水洗是为了将铝型材表面的杂质、溶液等彻底清洗干净，其中，三次水洗中的最后一次水洗为采用纯水进行纯水洗，以提高清洗效果；
5）对三次水洗后的铝型材进行阳极氧化处理，以在铝型材表面形成一层氧化膜，这层氧化膜主要起到防蚀、耐磨的作用，并为后续的着色提供基础层，其中，所述阳极氧化处理的工艺参数如下：氧化槽温度20℃，氧化电压18V，硫酸浓度170g/L，铝离子浓度20g/L，所述铝型材表面的氧化膜厚度为11μm；
6）对阳极氧化处理后的铝型材进行水洗；
7）对水洗后的铝型材进行仿铜电解着色处理，仿铜电解着色处理是在含铜的溶液中进行电解着色，以使铜离子还原填充在氧化膜空隙中，在着色后进行对色时，务必保证颜色在上限与下限样板之间，对于有弧度的产品，按弧度正面对色，其中，所述仿铜电解着色处理采用仿红铜着色槽，工艺参数如下：槽液工作点19，游离酸15g/L，温度21℃，着色电压18V，着色时间360s：
8）对仿铜电解着色处理后的铝型材进行水洗；
9）对水洗后的铝型材进行钝化处理，钝化处理是为了将着色的铜进行固化，防止在后续的加工中脱色，其中，所述钝化处理采用钝化槽，工艺参数如下：Ni2+2.5g/L，pH值6.5，温度63℃，时间16min；
10）对钝化处理后的铝型材连续进行三次水洗，其中，三次水洗的第二次水洗为采用热水进行热水洗，热水洗的温度为55℃，时间为3min，第三次水洗为采用纯水进行纯水洗；
11）对三次水洗后的铝型材进行电泳涂漆；
12）对铝型材进行纯水洗，并沥干；
13）对沥干后的铝型材进行烘烤固化处理；
14）将烘烤固化处理后的铝型材下架，检验，检验合格后，包装。
经过资料检索发现，日本早在1960年，就有利用硫酸铜与硫酸组成的电解溶液进行红铜色电解着色的先例。国内在2006年前后有少数厂家也尝试进行此类产品的研发，但均没有取得根本性的突破，着色效果不稳定，成品率低。经过化工厂家的研发，在着色效果上有了大的改进，但在电泳涂漆及烘烤固化过程中极易发生褪色及着色膜爆裂的现象，仍然造成质量不稳定及报废量大，导致无法实现批量生产而半途而废。
针对此情况我司主要在如何防止电泳涂漆及烘烤固化过程中极易发生褪色及着色膜爆裂的现象上进行攻关。经过理论方面的分析和实际的验证表明褪色的最主要原因在于由氧化膜孔内沉积铜获得的红铜色，由于铜盐电解着色在膜孔内所沉积的铜不像镍和锡那样总是在孔底，有时会趋于在阳极氧化膜的孔口，由此容易造成后续水洗褪色，以及在电泳涂漆处理过程中由于铜电化学反应容易发生阳极溶解而造成褪色现象。我司首先对此类型材的氧化时温度、氧化电压、氧化膜的厚度等进行了细化调整，但无法彻底解决此问题。
针对褪色的相关原因，我司进行了技术攻关，在红铜着色后加上一钝化工艺，阻止铜在后续水洗及电泳涂漆中发生溶解的问题。后按正常工序进行处理的话，褪色的问题已得到解决。但又发生电泳涂漆烘烤后出现着色膜有明显爆裂的问题。
解决着色膜爆裂的问题，我司研究发现，完全封闭的红铜色阳极氧化膜其热塑性降低太多，在电泳膜烘烤时不免出现着色膜破裂现象，且完全封闭的着色膜会影响电泳过程，阻碍电泳漆膜的形成。后我司通过对着色膜进行半封闭的试验并优化相关工艺参数后，着色膜爆裂的问题有明显的改观。同时其他的产品在电泳前需要在70-80℃左右的热水里进行水洗，而针对红铜着色料，我司改成50-55℃的热水洗工艺。经过上述措施后，将着色膜爆裂的问题也予以解决。
本发明制备的仿铜电泳装饰型材，通过铝型材经阳极氧化后在铜盐电解液中进行电解着色，在型材表面着上一层红铜的颜色，再经过电泳涂漆在氧化膜外面涂上一层水溶性清漆，经固化后形成一层亮丽的漆膜，以增加着色层的耐腐蚀、抗老化等性能，其外观与红铜颜色接近且均匀一致性好，因有漆膜覆盖，使表面光鲜亮丽，更增加了材料的耐蚀耐候性。本发明制备的仿铜电泳装饰型材，所采用的铝型材是通过热挤压成型的，设计灵活，可挤制结构复杂造型独特的截面，且尺寸精度高，后续加工方便，利于后续的安装施工，生产效率高，外观光洁，可后续进行多种形式的表面处理，可实现大批量经济生产，这些是其它如木头、铁、塑钢、铜等材质所无法比拟的。
本发明制备的仿铜电泳装饰型材的主要技术性能指标如下：1.材质 铝合金6063-T5；2.氧化膜厚度 AA10级；3.电泳涂漆 漆膜厚度 B级；4.产品性能符合GB5237.3-2008《铝合金建筑型材 第三部分 电泳涂漆型材》的相关要求。
本发明制备的仿铜电泳装饰型材色泽与红铜高度接近，应用后作为铜门的替代材料，具有非常大的优势，既填补了市场空白，节约了大量铜资源的消耗，且满足了市场的要求，让普通人群能够使用得起；本发明制备的仿铜电泳装饰型材为保留铝型材的本身基本表面和利于后续的电解着色的均匀性，减少了前处理中的碱洗环节，因此也减少了化学品的消耗及由此带来的环境影响；本发明制备的仿铜电泳装饰型材，通过改进工艺，避免褪色的问题发生，同时也避免着色膜在后续处理过程中发生爆裂的问题，经济效率良好，市场潜力及市场规模大，符合社会和国民经济发展的要求。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种仿铜电泳装饰型材的加工方法，其特征在于，步骤如下：
1）将铝型材上架，然后进行脱脂处理；
2）对脱脂处理后的铝型材进行初次水洗；
3）对初次水洗后的铝型材进行除油、碱洗和中和的三合一处理；
4）对三合一处理后的铝型材连续进行三次水洗；
5）对三次水洗后的铝型材进行阳极氧化处理，以在铝型材表面形成一层氧化膜；
6）对阳极氧化处理后的铝型材进行水洗；
7）对水洗后的铝型材进行仿铜电解着色处理：
8）对仿铜电解着色处理后的铝型材进行水洗；
9）对水洗后的铝型材进行钝化处理；
10）对钝化处理后的铝型材连续进行三次水洗；
11）对三次水洗后的铝型材进行电泳涂漆；
12）对铝型材进行纯水洗，并沥干；
13）对沥干后的铝型材进行烘烤固化处理；
14）将烘烤固化处理后的铝型材下架，检验，检验合格后，包装。
2.根据权利要求1所述的仿铜电泳装饰型材的加工方法，其特征在于，步骤4）中，三次水洗中的最后一次水洗为采用纯水进行纯水洗。
3.根据权利要求1所述的仿铜电泳装饰型材的加工方法，其特征在于，步骤5）中，所述阳极氧化处理的工艺参数如下：氧化槽温度18-20℃，氧化电压17-18V，硫酸浓度130-170g/L，铝离子浓度15-20g/L。
4.根据权利要求1所述的仿铜电泳装饰型材的加工方法，其特征在于，步骤5）中，所述铝型材表面的氧化膜厚度为9-11μm。
5.根据权利要求1所述的仿铜电泳装饰型材的加工方法，其特征在于，步骤7）中，所述仿铜电解着色处理采用仿红铜着色槽，工艺参数如下：槽液工作点15-19，游离酸12-15g/L，温度15-21℃，着色电压16-18V，着色时间200-360s。
6.根据权利要求1所述的仿铜电泳装饰型材的加工方法，其特征在于，步骤9）中，所述钝化处理采用钝化槽，工艺参数如下：Ni2+1.5-2.5g/L，pH值5.4-6.5，温度55-63℃，时间14-16min。
7.根据权利要求1所述的仿铜电泳装饰型材的加工方法，其特征在于，步骤10）中，三次水洗的第二次水洗为采用热水进行热水洗，第三次水洗为采用纯水进行纯水洗。
8.根据权利要求7所述的仿铜电泳装饰型材的加工方法，其特征在于，步骤10）中，三次水洗中热水洗的温度为50-55℃，时间为1-3min。
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