CN110016705B

CN110016705B - 用于阳极氧化铝染色的染液及黑色染料组合物和染色方法

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Publication number: CN110016705B
Application number: CN201910330018.0A
Authority: CN
Inventors: 谢文革; 江华; 单建钢
Original assignee: Shaoxing Shangyu Jialisheng Auxiliaries Industry Co ltd
Current assignee: Shaoxing Shangyu Jialisheng Auxiliaries Industry Co ltd
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2021-03-05
Anticipated expiration: 2039-04-23
Also published as: CN110016705A

Abstract

本发明属于精细化工领域，本发明公开了一种用于阳极氧化铝染色的黑色染料组合物，其由以下重量含量的成分组成：30‑50％的黑色染料A、30‑50％的黑色染料B、5‑15％的黄色染料、1‑10％的红色染料。本发明还同时提供了利用上述黑色染料组合物制备而成的染液，本发明还提供了利用该染液进行的阳极氧化铝染色方法。采用本发明的方法，可以使铝件获得状态稳定且耐久的黑色。

Description

用于阳极氧化铝染色的染液及黑色染料组合物和染色方法

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及阳极氧化铝的染色领域，特别涉及一种用于阳极氧化铝染色的黑色染料组合物及其对阳极氧化铝的染色方法。

背景技术

阳极氧化铝的化学染色是指首先采用阳极氧化工艺使金属铝表面形成一层氧化铝膜孔，然后在染浴中吸附染料并使染料进入膜孔中，最后通过封闭处理工艺将膜孔封闭而使染料永久固定在铝表面。经此法染色的铝件色彩明亮、光泽艳丽，应用广泛。

现有技术至少存在以下问题：部分颜色的重现性差，色差较明显。此种情况特别出现于混拼染料的重现性实验中。

目前，用于阳极氧化铝染色的绝大部分黑色染料均为混拼染料。各混拼组分对氧化铝膜孔吸附性能的差异，易导致染后出现色光偏差。又由于各组分染料的耐光性不同，使得染色铝件在长期使用过程中又易出现色光变化现象。

现有的用于阳极氧化铝染色的黑色混拼染料如下：

专利(公开号CN106867275A)公开了一种铝合金染色用黑色染料，配方包括1.0g/L～2.0g/L的红黑色染料、1.0g/L～1.5g/L的蓝绿色染料以及0.5g/L～1.0g/L的红色染料，所选染料的吸附速度不同，易致染色不均，染色时间为2min～10min，且所用染料为国外进口染料，价格较高。

专利(公开号CN108103549A)公开了一种铝合金压铸件黑色着色染料，组分包括5-15g/L的酸性元青、0.5-5g/L的亮黑，还包括0.5-5g/L的酸性络合黑，组分中各染料颗粒大小不一致，染色时间为5～20min，时间较长且操作不便。

另外，上述染料在染浅黑色时(可在染液浓度低或染色时间短(＜2min)时染得浅黑色铝件)，仍然有偏离黑色的现象出现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于阳极氧化铝染色的黑色染料组合物以及相应的染液和染色方法，从而解决用于阳极氧化铝染色的黑色混拼染料在染色时易出现色光偏差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于阳极氧化铝染色的黑色染料组合物，其由以下重量含量的成分组成：30-50％的黑色染料A、30-50％的黑色染料B、5-15％的黄色染料、1-10％的红色染料。

作为本发明的用于阳极氧化铝染色的黑色染料组合物的改进，其由以下重量含量的成分组成：40％的黑色染料A、45％的黑色染料B、10％的黄色染料、5％的红色染料。

作为本发明的用于阳极氧化铝染色的黑色染料组合物的进一步改进：所述黑色染料A为C.I.酸性黑5，黑色染料B为C.I.酸性黑109，黄色染料为C.I.酸性黄197，红色染料为C.I.酸性红426。

本发明还同时提供了利用上述黑色染料组合物制备而成的染液，该染液的制备方法为：

设定黑色染料组合物与去离子水的料液比为1g/L～10g/L，设定pH稳定剂与去离子水的料液比为9.5g/L～10.5g/L(优选10g/L)；

先将黑色染料组合物溶于部分去离子水中，调节pH值至5.5±0.1并加入pH稳定剂，然后加入剩余的去离子水均匀混合后，得染液；

所述部分去离子水占去离子水总体积量的75％～80％。

作为本发明染液的改进：pH稳定剂为醋酸钠。

作为本发明染液的进一步改进：利用醋酸进行pH值调节。

本发明还同时提供了利用上述染液进行的阳极氧化铝染色方法，包括将染色后的铝件进行封闭处理，将经过阳极氧化的铝件浸入染液中进行染色；染色温度为25±1℃，染色时间为0.5min～10min。

作为本发明的阳极氧化铝染色方法的改进：铝件经阳极氧化后立即浸入染液进行染色。

本发明中，染色铝件的生产方式属于本领域的常规技术，具体可为：首先对铝件进行阳极氧化处理，随后将经过阳极氧化处理的铝件浸入染液中染色，最后将经过染色的铝件进行封闭处理，即得染色铝件成品。

铝件的阳极氧化工艺属于本领域的常规技术，具体可为：将铝件浸泡在电解液(质量分数为18％的硫酸溶液)中，铝件用量为8g/L，以铝件为阳极，在直流电压为18V、电流密度为1.5A/dm²、温度为18～20℃的条件下进行电解，电解时间30min，可在铝件表面形成厚度约为12～15nm的均匀氧化铝薄膜，薄膜上存在众多微孔，可以吸附容纳染料分子。

铝件的封闭处理工艺属于本领域的常规技术，具体可为：将染色后的铝件浸入封闭液(8g/L的硫酸镍溶液)中，在温度为90℃、pH值为5.0的条件下进行封闭处理，处理时间5min，随后水洗，即得染色铝件成品。

本发明的创新之处在于在铝件的染色阶段提供一种用于阳极氧化铝染色的黑色染料组合物及基于该黑色染料组合物的染色方法。

发明人在长期生产及实验过程中，发现采用本发明提供的黑色染料组合物及相应的针对阳极氧化铝的染色方法，可以使铝件获得状态稳定且耐久的黑色。本发明的黑色染料组合物中的成分均为市售常规染料，价格便宜，染色重现性好、工艺操作简单，可广泛应用于针对用于化妆品包装容器或电子产品外壳等铝件的染色。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1、

配制黑色染料组合物染液，此例中染液浓度为1g/L。

称取C.I.酸性黑5(8.0g，40重量％)、C.I.酸性黑109(9.0g，45重量％)、C.I.酸性黄197(2.0g，10重量％)和C.I.酸性红426(1.0g，5重量％)作为黑色染料组合物，将黑色染料组合物溶于去离子水(15L)，先用醋酸调节pH至5.5，再加入醋酸钠(200g)作为pH稳定剂，最后再加入去离子水5L至溶液总体积达到20L。

实施例2、

配制黑色染料组合物染液，此例中染液浓度为2g/L。

称取C.I.酸性黑5(8.0g，40重量％)、C.I.酸性黑109(9.0g，45重量％)、C.I.酸性黄197(2.0g，10重量％)和C.I.酸性红426(1.0g，5重量％)作为黑色染料组合物，将黑色染料组合物溶于去离子水(8L)，并用醋酸将溶液pH调节至5.5，加入醋酸钠(100g)作为pH稳定剂，最后再加入去离子水2L至溶液总体积达到10L。

实施例3、

配制黑色染料组合物染液，此例中染液浓度为5g/L。

称取C.I.酸性黑5(8.0g，40重量％)、C.I.酸性黑109(9.0g，45重量％)、C.I.酸性黄197(2.0g，10重量％)和C.I.酸性红426(1.0g，5重量％)作为黑色染料组合物，将黑色染料组合物溶于去离子水(3L)，并用醋酸将溶液pH调节至5.5，加入醋酸钠(40g)作为pH稳定剂，最后再加入去离子水1L至溶液总体积达到4L。

实施例4、

配制黑色染料组合物染液，此例中染液浓度为10g/L。

称取C.I.酸性黑5(8.0g，40重量％)、C.I.酸性黑109(9.0g，45重量％)、C.I.酸性黄197(2.0g，10重量％)和C.I.酸性红426(1.0g，5重量％)作为黑色染料组合物，将黑色染料组合物溶于去离子水(1.5L)，并用醋酸将溶液pH调节至5.5，加入醋酸钠(20g)作为pH稳定剂，最后再加入去离子水0.5L至溶液总体积达到2L。

染色实例1、铝件的染色

将铝件浸入电解液中，以铝件为阳极，在电压为18V、温度为20℃下进行阳极氧化处理30min。将经过阳极氧化处理的铝件立刻浸于黑色染液(实施例1～实施例4制备而得的任意一种)中进行染色，浸泡时间为1min，染液温度为25℃。随后将染色铝件浸入镍封闭液中，在温度为90℃、pH为5.0的条件下进行封闭处理，处理时间5min。处理完毕后，用清水浸洗，即得染色铝件成品。每种染液对应形成一类染色铝件成品。

测试一、色光偏差测试

将染色实例1所得的4类染色铝件成品分别进行以下测试：各投入染色铝件成品70块，将染色铝件成品与标准色板(JJG 453-2002标准色板检定规程)在标准光源(D65，色温6500K，功率18W)下进行对比，铝件的黑色符合标准色板上的黑色色光为合格，铝件的颜色偏离(偏离的判断方式为肉眼观察)标准色板上的黑色为不合格。

当然，也可采取以下方式：以标准色板为参照，采用测色仪对染色铝件进行测试，获得色差ΔE，若ΔE＜1，则合格；

结果如表1-1所示。

表1-1、采用实施例1～实施例4的染液所得染色铝件的色光偏差测试结果

染液来源	染液浓度(g/L)	投入数(块)	合格数(块)	合格率
					实施例1	1	70	70	100％
实施例2	2	70	70	100％
					实施例3	5	70	70	100％
实施例4	10	70	70	100％

从表1-1可以看出，采用本发明提供的黑色染液及其对铝件的染色方法可以获得质量稳定的黑色。

测试二、耐晒测试

将染色实例1所得的4类染色铝件成品(仅仅对经测试一检测为合格的成品进行检测，即，如果有经测试一检测为不合格的，需要剔除不合格品)，分别进行以下测试：将其置于标准氙灯(辐照度1.20±0.02W/(m²·nm))下进行暴晒24h后，再次将染色铝件与标准色板在标准光源下进行对比，铝件的黑色符合标准色板上的黑色色光为合格，铝件的颜色偏离标准色板上的黑色为不合格。所得结果如表1-2所示。

表1-2、采用实施例1～实施例4的染液所得染色铝件的的产品耐晒测试结果

染液来源	暴晒前合格产品数(块)	剩余产品合格数(块)	合格率
				实施例1	70	69	98.5％
实施例2	70	69	98.5％
				实施例3	70	70	100％
实施例4	70	70	100％

从表1-2中可以看出，采用本发明提供的黑色染料组合物及其对铝件的染色方法所获得的染色铝件在暴晒条件具有很好的颜色耐久性。

染色实例2、相对于染色实例1而言，作如下改变：

仅仅选用实施例1制备而得的黑色染液，将浸泡时间由1min分别改成以下时间：0.5min、2.0min、5.0min、10.0min。其余等同于染色实例1。

将染色实例2所得的4类染色铝件成品分别按照测试一、测试二所述方法进行检测，所得结果如下表2-1、2-2所述。

表2-1、不同染色时间所得的染色铝件的色光偏差测试结果

染色时间(min)	投入数(块)	合格数(块)	合格率
				0.5	70	70	100％
2.0	70	70	100％
				5.0	70	70	100％
10.0	70	70	100％

随着染色时间的延长，获得染色铝件的黑色深度增加。从表2-1中可以看出，不同染色时间下的染色铝件成品合格率均为100％。

表2-2、不同染色时间所得染色铝件的的产品耐晒测试结果

根据此表2-2可得知，不同染色时间下所得染色铝件在暴晒条件下均具有很好的颜色耐久性。

以下对比例1～对比例19的染液浓度均为1g/L。

对比例1、将黑色染料组合物的配方改成直接选用商品化的奥野420黑色染料；其余等同于实施例1。

对比例2、将黑色染料组合物的配方改成：C.I.酸性黑5(40重量％)，C.I.酸性黑109(40重量％)，C.I.酸性黄197(10重量％)，C.I.酸性红426(10重量％)；其余等同于实施例1。

对比例3、将黑色染料组合物的配方改成：C.I.酸性黑5(35重量％)，C.I.酸性黑109(40重量％)，C.I.酸性黄197(15重量％)，C.I.酸性红426(10重量％)；其余等同于实施例1。

对比例4、将黑色染料组合物的配方改成：C.I.酸性黑5(45重量％)，C.I.酸性黑109(40重量％)，C.I.酸性黄197(10重量％)，C.I.酸性红426(5重量％)；其余等同于实施例1。

对比例5、将黑色染料组合物的配方改成：C.I.酸性黑5(50重量％)，C.I.酸性黑109(40重量％)，C.I.酸性黄197(5重量％)，C.I.酸性红426(5重量％)；其余等同于实施例1。

对比例6、将黑色染料组合物的配方改成：C.I.酸性黑5(40重量％)，C.I.酸性黑109(50重量％)，C.I.酸性黄197(5重量％)，C.I.酸性红426(5重量％)；其余等同于实施例1。

对比例7、将黑色染料组合物的配方改成：C.I.酸性黑5(50重量％)，C.I.酸性黑109(35重量％)，C.I.酸性黄197(10重量％)，C.I.酸性红426(5重量％)；其余等同于实施例1。

对比例8、将黑色染料组合物的配方改成：C.I.酸性黑5(20重量％)，C.I.酸性黑109(45重量％)，C.I.酸性黄197(20重量％)，C.I.酸性红426(15重量％)；其余等同于实施例1。

对比例9、将黑色染料组合物的配方改成：C.I.酸性黑5(40重量％)，C.I.酸性黑109(20重量％)，C.I.酸性黄197(15重量％)，C.I.酸性红426(25重量％)；其余等同于实施例1。

对比例10、将黑色染料组合物的配方改成：C.I.酸性黑5(20重量％)，C.I.酸性黑109(60重量％)，C.I.酸性黄197(10重量％)，C.I.酸性红426(10重量％)；其余等同于实施例1。

对比例11、将黑色染料组合物的配方改成：C.I.酸性黑5(40重量％)，C.I.酸性黑109(40重量％)，C.I.酸性黄197(5重量％)，C.I.酸性红426(15重量％)；其余等同于实施例1。

对比例12、将黑色染料组合物的配方改成：C.I.酸性黑5(8.0g，40重量％)、C.I.酸性黑109(9.0g，45重量％)、C.I.酸性黄197(2.0g，15重量％)；其余等同于实施例1。

对比例13、将黑色染料组合物的配方改成：C.I.酸性黑5(8.0g，40重量％)、C.I.酸性黑109(9.0g，45重量％)、C.I.酸性红426(1.0g，15重量％)；其余等同于实施例1。

对比例14、黑色染料组合物中，将C.I.酸性黑5改成C.I.酸性黑7，含量不变；其余等同于实施例1。

对比例15、黑色染料组合物中，将C.I.酸性黑5改成C.I.酸性黑4，含量不变；其余等同于实施例1。

对比例16、黑色染料组合物中，C.I.酸性黑109改成C.I.酸性黑7，含量不变；其余等同于实施例1。

对比例17、黑色染料组合物中，将C.I.酸性黑109改成C.I.酸性黑4，含量不变；其余等同于实施例1。

对比例18、将调节pH至5.5改成6.5；其余等同于实施例1。

对比例19、将调节pH至5.5改成4.5；其余等同于实施例1。

将上述对比例1～对比例19所得的染液按照染色实例1所述方式进行染色，所得的染色铝件成品按照测试一、测试二(剔除测试一的不合格品，仅仅收集测试一的合格染色铝件产品进行测试)所述方法进行检测，所得结果如下表3-1和表3-2。

表3-1、采用对比例1～对比例19的染液(浓度均为1g/L)所得染色铝件的色光偏差测试结果

表3-2、采用对比例1～对比例19的染液(浓度均为1g/L)所得染色铝件(且为测试一检测合格)的耐晒测试结果

染液来源	暴晒前合格产品数(块)	剩余产品合格数(块)	合格率
				对比例1	464	395	85.1％
对比例2	70	68	97.1％
				对比例3	70	65	92.8％
对比例4	70	66	94.2％
				对比例5	69	66	95.6％
对比例6	69	68	98.5％
				对比例7	70	67	95.7％
对比例8	52	50	96.1％
				对比例9	48	44	91.6％
对比例10	61	58	95.0％
				对比例11	63	59	93.6％
对比例12	-	-	-
				对比例13	-	-	-
对比例14	65	25	38.4％
				对比例15	52	22	42.3％
对比例16	63	28	44.4％
				对比例17	49	18	36.7％
对比例18	36	36	100％
				对比例19	46	45	97.8％

根据上表的数据对比可得知：对比例1采用的是商品染料，相比之下，采用本发明提供的黑色染料组合物及其对铝件的染色方法可以获得比商品染料染色质量更为稳定且耐久的染色铝件产品。对比例2～对比例7中，各染料配比在本发明的范围之内，仍然具有较高的产品色光合格率和耐晒合格率。对比例8～对比例11中，各染料配比已超出本发明的设定范围，其产品的色光合格率有大幅下降，耐晒合格率也有下降。对比例12中没有添加红色染料，对比例13中没有添加黄色染料，均缺少了关键色光组分，因此所染铝件的黑色均有色光偏差，合格率为0。对比例14～对比例17中，分别采用具有类似结构的C.I.酸性黑7和C.I.酸性黑4来代替本发明中的C.I.酸性黑5和C.I.酸性黑109，由于C.I.酸性黑7和C.I.酸性黑4的本身的耐光色牢度较差，导致其产品的耐晒合格率低。对比例18和对比例19的pH与本发明的pH偏差较大，使得染料各组分对阳极氧化铝的吸附速率出现偏差，导致色光变化较为严重。

上述各实施例的测试结果表明，采用本发明提供的黑色染料组合物及其对铝件的染色方法可以获得合格的黑色染色铝件，产品质量稳定、重现性好，耐晒效果好。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.用于阳极氧化铝染色的黑色染料组合物，其特征在于由以下重量含量的成分组成：

40％的黑色染料A、45％的黑色染料B、10％的黄色染料、5％的红色染料；所述黑色染料A为C.I.酸性黑5，黑色染料B为C.I.酸性黑109；

黄色染料为C.I.酸性黄197，红色染料为C.I.酸性红426。

2.利用如权利要求1所述的黑色染料组合物制备而成的染液，其特征在于染液的制备方法为：

设定黑色染料组合物与去离子水的料液比为1g/L～10g/L，设定pH稳定剂与去离子水的料液比为9.5g/L～10.5g/L；pH稳定剂为醋酸钠；

先将黑色染料组合物溶于部分去离子水中，利用醋酸调节pH值至5.5±0.1并加入pH稳定剂，然后加入剩余的去离子水均匀混合后，得染液；

所述部分去离子水占去离子水总体积量的75％～80％。

3.利用如权利要求2所述的染液进行的阳极氧化铝染色方法，包括将染色后的铝件进行封闭处理，其特征在于：

铝件经阳极氧化后立即浸入染液进行染色；染色温度为25±1℃，染色时间为0.5min～10min。