CN109208053A - 一种铝合金弹壳着色工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金弹壳着色工艺方法，通过阳极氧化、着色、封孔、电泳涂漆，最终得到着色后的弹壳。本发明通过合理的设置各工艺参数范围，可根据生产所需给弹壳着不同颜色，所述工艺参数适用于不同颜色的着色，着色工艺质量均一、稳定，着色液中通过利用高浓度金属盐与酸溶液的最适配比，实现了快速、均一的着色。通过利用缓冲剂稳定着色剂的pH值，从而使高浓度金属盐能够处于较稳定的环境中，在金属界面发生电化学反应时不会产生金属沉淀，从而使金属离子在阳极氧化膜的微孔中还原，进一步促进快速、深色着色。

Description

一种铝合金弹壳着色工艺方法
技术领域
本发明涉及铝合金弹壳技术领域，更具体地，涉及一种铝合金弹壳着色工艺方法。
背景技术
铝合金特别是高强韧铝合金因具有质量轻、耐腐蚀、比强度高等优点，已在机械、建材、化工、包装等民用领域被广泛使用。铝合金作为轻量化弹壳材料，可大幅度降低弹壳重量，提高单兵作战效能。目前，铝合金弹壳成形技术已成为了各国弹药轻量化研究的重点。
为了区分其所属类别和用途等，经常会在弹壳表面着色以示区别，目前大多数子弹壳以钢弹壳为主，因此现有技术中的子弹壳着色技术多适用于钢弹壳，由于常规工艺制备的铝合金可挤压性差，延伸率低，难以实现大塑性变形，因此，铝合金弹壳着色工艺也与钢合金着色工艺不同。
现有技术中的铝合金着色大多针对一种颜色进行着色，而且着色不容易得到深色，往往着色过程中引入较多的杂质离子，导致阳极氧化膜易脱落，造成着色不均匀。以上这些都严重影响了弹壳的色泽的均一、稳定性，限制了铝弹壳在军事领域的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有铝合金弹壳着色中着色单一，颜色浅，且易脱落等技术缺陷，提供一种铝合金弹壳着色工艺方法。
本发明主要通过以下技术方案予以实现：
具体包括以下制备方法：
S1.阳极氧化：将挤压成型的弹壳放入阳极氧化液中，直流电阳极氧化，使弹壳表面形成一层带有膜孔的保护层；
S2.着色、封孔：将步骤S1所得阳极氧化后的弹壳放入着色液中，水洗后放入封孔液中封孔。
S3.电泳涂漆：将步骤S2封孔处理后的弹壳放入电泳漆中进行电泳，固化后水洗。
S4.烘干：将步骤S3中涂完电泳漆的弹壳烘干，得到着色后的弹壳。
所述着色液为多种有色金属盐混合而成。
进一步地，步骤S1中所述直流电阳极氧化时间10～50min；电流密度为0.6～1.2Adm2。
优选地，所述步骤S1中所述直流电阳极氧化时间30min；电流密度为0.8Adm2。
直流电流过高会导致试样受到更高焦耳热的影响，膜孔内热效应加大，局部温升显著，从而加快了氧化膜的溶解速度，成膜速度下降，遇到复杂件还会造成电流分布不均，影响着色效果。过低会降低氧化膜的生成速度，延长阳极氧化时间，影响着色效果。
进一步地，步骤S1中所述阳极氧化溶液中各组分质量百分比为硫酸18～30％、添加剂0.1～3％、缓冲剂0.1～3％。
优选地，步骤S1中所述阳极氧化溶液中各组分质量百分比为硫酸25％、YX-I1.5％、YX-II 1％。
生膜剂的作用是促进膜的生长，缓蚀剂的作用是延缓膜的生长。成分为保密内容，具体组成及含量由你们编。相比单纯的使用硫酸，能更有效控制生膜的速度、膜的厚度和膜的质量。
进一步地，步骤S1中所述所述氧化膜厚度为22～40um。
优选地，步骤S1中所述所述氧化膜厚度为30um，氧化膜过厚易导致弹壳出膛困难，过薄导致弹壳强度降低、耐高温及耐烧蚀性差。
进一步地，步骤S2中所述着色液各组分浓度分别为：金属盐30～63g/L，酸溶液50～80g/L；所述封孔液为浓度为3～5％的镍酸盐，所述封孔时间为1～5min。
进一步地，所述金属盐为五水硫酸铜、硫酸铜、硫酸镍、硫酸镁、七水硫酸镍、硫酸锡、硫酸亚锡、硫酸钴、硝酸银中的一种或几种；所述酸溶液为硫酸、硼酸、柠檬酸、磺基水杨酸、硫酸铵中的一种或几种。
优选地，所述金属盐为五水硫酸铜、硫酸亚锡、硫酸镁、硫酸铜中的一种或几种；所述酸溶液为硫酸、硫酸铵中的一种或几种。
优选地，所述金属盐为硫酸镍、硫酸镁、七水硫酸镍、硫酸钴中的一种或几种；所述酸溶液为硼酸、磺基水杨酸、硫酸铵中的一种或几种。
优选地，所述金属盐为五水硫酸铜、硫酸铜、硫酸镁、硫酸锡、硫酸钴、硝酸银中的一种或几种；所述酸溶液为硫酸、硼酸、柠檬酸、磺基水杨酸、硫酸铵中的一种或几种。
本发明根据所需着色颜色，选取合适的金属盐，通过加入缓冲剂稳定着色剂的pH值，从而使高浓度金属盐能够处于较稳定的环境中，在金属界面发生电化学反应时不会产生金属沉淀，从而使金属离子在阳极氧化膜的微孔中还原，实现快速、深色着色。
着色液中往往含有多种硫酸盐，有效降低了着色液的电阻，提高金属盐分布能力，并且还可调节溶液pH值，提高电解着色液抗杂质干扰的能力，防止阳极氧化膜的脱落。
进一步地，步骤S2中所述着色温度为18～28℃，pH为2～5，电压为5～20V，着色液中通电浸泡5～20min。
进一步地，步骤S3中所述电泳时间为2～4min，温度为20～30℃，pH为7.8～9.2；所述电泳漆中各组分份数包括水溶性丙烯酸透明漆3～8份、苯乙烯3～5份、丁二烯1～5份、乙烯硅烷4～8份、偶氮二异丁腈0.1～0.5份。
进一步地，步骤S4中所述烘干时间20～30min，温度150～170℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过合理的设置各工艺参数范围，可根据生产所需给弹壳着不同颜色，所述工艺参数适用于不同颜色的着色，着色工艺质量均一、稳定，着色液中通过利用高浓度金属盐与酸溶液的最适配比，实现了快速、均一的着色。同时为保障着色稳固，色泽深，不易脱落，通过利用缓冲剂稳定着色剂的pH值，从而使高浓度金属盐能够处于较稳定的环境中，在金属界面发生电化学反应时不会产生金属沉淀，从而使金属离子在阳极氧化膜的微孔中还原，进一步促进快速、深色着色。
着色液中往往含有多种硫酸盐，有效降低了着色液的电阻，提高金属盐分布能力，并且还可调节溶液pH值，提高电解着色液抗杂质干扰的能力，防止阳极氧化膜的脱落。
本发明所用溶液试剂不含Na+、K+等抑制阳极氧化成膜、脱落的杂质离子，可增强阳极氧化膜的稳固性。同时本发明着色后进一步采用水溶性电泳漆，多方面保障着色层的稳固，防脱落。
具体实施方式
下面结合实施例进一步解释和阐明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。若未特别指明，实施例中所用的方法和设备为本领域常规方法和设备，所用原料均为常规市售原料。
实施例1
S1.阳极氧化：将挤压成型的弹壳放入阳极氧化液中，阳极氧化液按硫酸18％、YX-I 0.1％、YX-II 0.1％配制；直流电阳极氧化10min，电流密度为0.6Adm2，使弹壳表面形成一层22um厚的保护层；
S2.着色、封孔：将步骤S1所得阳极氧化后的弹壳放入温度为18℃、pH值为2，电压5V的着色液中，通电电解5min，水洗后放入浓度为3％的镍盐溶液中封孔1min。其中，着色液含有硫酸亚锡23g/L、硫酸铜7g/L、硫酸50g/L。
S3.电泳涂漆：将步骤S2封孔处理后的弹壳放入温度为20℃，pH为7.8，含水溶性丙烯酸透明漆3份、苯乙烯3份、丁二烯1份、乙烯硅烷4份、偶氮二异丁腈0.1份的电泳漆中进行电泳2min，固化后水洗。
S4.烘干：将步骤S3中涂完电泳漆的弹壳于150℃条件下烘干30min，得到着色后的弹壳。
实施例2
S1.阳极氧化：将挤压成型的弹壳放入阳极氧化液中，阳极氧化液按硫酸20％、YX-I 1％、YX-II 0.5％配制；直流电阳极氧化12min，电流密度为0.8Adm2，使弹壳表面形成一层28um厚的保护层；
S2.着色、封孔：将步骤S1所得阳极氧化后的弹壳放入温度为20℃、pH值为4，电压10V的着色液中，通电电解10min，水洗后放入浓度为4％的镍盐溶液中封孔2min。其中，着色液含有硫酸亚锡33g/L、五水硫酸铜7g/L、硫酸55g/L。
S3.电泳涂漆：将步骤S2封孔处理后的弹壳放入温度为24℃，pH为8，含水溶性丙烯酸透明漆5份、苯乙烯4份、丁二烯3份、乙烯硅烷6份、偶氮二异丁腈0.3份的电泳漆中进行电泳3min，固化后水洗。
S4.烘干：将步骤S3中涂完电泳漆的弹壳于160℃条件下烘干25min，得到着色后的弹壳。
实施例3
S1.阳极氧化：将挤压成型的弹壳放入阳极氧化液中，阳极氧化液按硫酸25％、YX-I 1.5％、YX-II 1％配制；直流电阳极氧化28min，电流密度为0.8Adm2，使弹壳表面形成一层30um厚的保护层；
S2.着色、封孔：将步骤S1所得阳极氧化后的弹壳放入温度为20℃、pH值为4，电压10V的着色液中，通电电解10min，水洗后放入浓度为4％的镍盐溶液中封孔3min。其中，着色液含有五水硫酸铜43g/L、硫酸亚锡8g/L、硫酸65g/L。
S3.电泳涂漆：将步骤S2封孔处理后的弹壳放入温度为24℃，pH为8，含水溶性丙烯酸透明漆5份、苯乙烯4份、丁二烯3份、乙烯硅烷6份、偶氮二异丁腈0.3份的电泳漆中进行电泳3min，固化后水洗。
S4.烘干：将步骤S3中涂完电泳漆的弹壳于160℃条件下烘干25min，得到着色后的弹壳。
实施例4
S1.阳极氧化：将挤压成型的弹壳放入阳极氧化液中，阳极氧化液按硫酸25％、YX-I 1.5％、YX-II 1％配制；直流电阳极氧化38min，电流密度为1.0Adm2，使弹壳表面形成一层38um厚的保护层；
S2.着色、封孔：将步骤S1所得阳极氧化后的弹壳放入温度为25℃、pH值为4，电压14V的着色液中，通电电解14min，水洗后放入浓度为4％的镍盐溶液中封孔3min。其中，着色液含有硫酸镍48g/L、硫酸镁3g/L、七水硫酸镍8g/L、硼酸75g/L。
S3.电泳涂漆：将步骤S2封孔处理后的弹壳放入温度为24℃，pH为8，含水溶性丙烯酸透明漆5份、苯乙烯4份、丁二烯3份、乙烯硅烷6份、偶氮二异丁腈0.3份的电泳漆中进行电泳3min，固化后水洗。
S4.烘干：将步骤S3中涂完电泳漆的弹壳于160℃条件下烘干25min，得到着色后的弹壳。
实施例5
S1.阳极氧化：将挤压成型的弹壳放入阳极氧化液中，阳极氧化液按硫酸30％、YX-I 3％、YX-II 3％配制；直流电阳极氧化50min，电流密度为1.2Adm2，使弹壳表面形成一层40um厚的保护层；
S2.着色、封孔：将步骤S1所得阳极氧化后的弹壳放入温度为28℃、pH值为5，电压20V的着色液中，通电电解20min，水洗后放入浓度为5％的镍盐溶液中封孔5min。其中，着色液含有硫酸钴33g/L、七水硫酸镍30g/L、硼酸60g/L、磺基水杨酸20g/L。
S3.电泳涂漆：将步骤S2封孔处理后的弹壳放入温度为30℃，pH为9.2，含水溶性丙烯酸透明漆8份、苯乙烯5份、丁二烯5份、乙烯硅烷8份、偶氮二异丁腈0.5份的电泳漆中进行电泳4min，固化后水洗。
S4.烘干：将步骤S3中涂完电泳漆的弹壳于170℃条件下烘干30min，得到着色后的弹壳。
对比例1
S1.阳极氧化：将挤压成型的弹壳放入阳极氧化液中，阳极氧化液按硫酸25％、YX-I 1.5％、YX-II 1％配制；直流电阳极氧化28min，电流密度为1.0Adm2，使弹壳表面形成一层8um厚的保护层；
S2.着色、封孔：将步骤S1所得阳极氧化后的弹壳放入温度为20℃、pH值为4，电压10V的着色液中，通电电解25min，水洗后放入浓度为4％的镍盐溶液中封孔3min。其中，着色液含有五水硫酸铜23g/L、硫酸35g/L。
S3.电泳涂漆：将步骤S2封孔处理后的弹壳放入温度为24℃，pH为8，含浓度为10％的水溶性丙烯酸透明漆中进行电泳6min，固化后水洗。
S4.烘干：将步骤S3中涂完电泳漆的弹壳于160℃条件下烘干25min，得到着色后的弹壳。
对比例2
S1.阳极氧化：将挤压成型的弹壳放入阳极氧化液中，阳极氧化液按硫酸25％、YX-I 1.5％、YX-II 1％配制；电流密度为125Adm2；
S2.着色、封孔：将步骤S1所得阳极氧化后的弹壳放入温度为15℃、pH值为1，电压22V的着色液中，通电电解26min，水洗后放入浓度为4％的镍盐溶液中封孔10min。其中，着色液含有硫酸亚锡43g/L、五水硫酸铜8g/L、硫酸65g/L。
S3.电泳涂漆：将步骤S2封孔处理后的弹壳放入温度为24℃，pH为8，含水溶性丙烯酸透明漆5份、苯乙烯4份、丁二烯3份、乙烯硅烷6份、偶氮二异丁腈0.3份的电泳漆中进行电泳8min，固化后水洗。
S4.烘干：将步骤S3中涂完电泳漆的弹壳于160℃条件下烘干35min，得到着色后的弹壳。
对比例3
S1.阳极氧化：将挤压成型的弹壳放入阳极氧化液中，阳极氧化液按硫酸25％、YX-I 1.5％、YX-II 1％配制；直流电阳极氧化28min，电流密度为1.0Adm2，使弹壳表面形成一层30um厚的保护层；
S2.着色、封孔：将步骤S1所得阳极氧化后的弹壳放入温度为20℃、pH值为4，电压10V的着色液中，通电电解12min，水洗后放入浓度为4％的镍盐溶液中封孔3min。其中，着色液含有五水硫酸铜34g/L、硫酸钾11g/L、硫酸8g/L、硫酸铵14g/L。
S3.电泳涂漆：将步骤S2封孔处理后的弹壳放入温度为24℃，pH为8，含浓度为10％的电泳漆中进行电泳10min，固化后水洗。
S4.烘干：将步骤S3中涂完电泳漆的弹壳于160℃条件下烘干25min，得到着色后的弹壳。
观察并检测上述实施例以及对比例中制备的弹壳在显微镜下的外观、色泽、以及30天抗老化防脱落和电泳时间、电解时间，结果如表1所示，由表1可知本发明制备的弹壳着色深，不易脱落，电泳时间和电解时间短。
表1
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的包含范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金弹壳着色工艺方法，其特征在于，具体包括以下制备方法：
S1.阳极氧化：将挤压成型的弹壳放入阳极氧化液中，直流电阳极氧化，使弹壳表面形成一层保护层；
S2.着色、封孔：将步骤S1所得阳极氧化后的弹壳放入着色液中，水洗后放入封孔液中封孔；
S3.电泳涂漆：将步骤S2封孔处理后的弹壳放入电泳漆中进行电泳，固化后水洗；
S4.烘干：将步骤S3中涂完电泳漆的弹壳烘干，得到着色后的弹壳；
所述着色液为多种有色金属盐混合而成。
2.根据权利1所述的铝合金弹壳着色工艺方法，其特征在于，步骤S1中所述直流电阳极氧化时间10~50min；电流密度为0.6~1.2Adm2。
3.根据权利1所述的铝合金弹壳着色工艺方法，其特征在于，步骤S1中所述阳极氧化液中各组分质量百分比为硫酸18~30%、生膜剂0.1~3%、缓蚀剂0.1~3%。
4.根据权利1所述的铝合金弹壳着色工艺方法，其特征在于，优选地，步骤S1中所述阳极氧化溶液中各组分质量百分比为硫酸25%、YX-I 1.5%、YX-II 1%。
5.根据权利1所述的铝合金弹壳着色工艺方法，其特征在于，步骤S1中所述氧化膜厚度为22~40um。
6.根据权利1所述的铝合金弹壳着色工艺方法，其特征在于，步骤S2中所述着色液各组分浓度分别为：金属盐30~63g/L，酸溶液50~80g/L；所述封孔液为浓度为3~5%的镍酸盐，所述封孔时间为1~5min。
7.根据权利6所述的铝合金弹壳着色工艺方法，其特征在于，所述金属盐为五水硫酸铜、硫酸铜、硫酸镍、硫酸镁、七水硫酸镍、硫酸锡、硫酸亚锡、硫酸钴、硝酸银中的一种或几种；所述酸溶液为硫酸、硼酸、柠檬酸、磺基水杨酸、硫酸铵中的一种或几种。
8.根据权利1所述的铝合金弹壳着色工艺方法，其特征在于，步骤S2中所述着色温度为18~28℃，pH为2~5，电压为5~20V，着色液中通电浸泡5~20min。
9.根据权利1所述的铝合金弹壳着色工艺方法，其特征在于，步骤S3中所述电泳时间为2~4min，温度为20~30℃，pH为7.8~9.2；所述电泳漆中各组分份数包括水溶性丙烯酸透明漆3~8份、苯乙烯3~5份、丁二烯1~5份、乙烯硅烷4~8份、偶氮二异丁腈0.1~0.5份。
10.根据权利1所述的铝合金弹壳着色工艺方法，其特征在于，步骤S4中所述烘干时间20~30min，温度150~170℃。
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