CN111088511A - 一种铝型材氧化着色工艺 - Google Patents

一种铝型材氧化着色工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝型材氧化着色工艺，涉及金属材料制造技术领域，包括对氧化铝型材进行脱脂、去氧化膜和中和处理；将铝板浸泡在阳极氧化液中进行阳极氧化；将阳极氧化铝板放入温度为45‑55℃，质量分数分别为5‑8％的磷酸、3‑5％磷酸钠、3‑5％草酸和3‑5％草酸钠混合溶液，浸泡3‑6min；配制电解着色基液，将铝板浸入电解液中电解着色，即可得到成品。本发明通过在阳极氧化液中添加草酸钠、草酸铵和草酸钾，能够降低阳极氧化过程中酸性的波动性，使膜层更加均匀和膜层中的孔径大小更加致密；本发明中通过在着色剂中添加醋酸铵、硫酸铵、氯化钠、氯化钾、硅酸钠和硼酸钠，能够提高着色均匀度。

Description

一种铝型材氧化着色工艺
技术领域
本发明涉及金属材料制造技术领域，具体是一种铝型材氧化着色工艺。
背景技术
铝合金材料质量轻、耐腐蚀，广泛应用于建筑用具、交通工具零部件和机械零部件中。铝合金材料中主要成分是铝元素，还包括微量的锌元素、铁元素。铝合金材质色彩较为单一，单一色彩无法满足多种生产用途。所以需要为铝合金材料的外观色彩进行改进。电解着色是通过电解工艺将有色金属或者金属化合物沉淀到阳极氧化铝膜表面的微孔中，以改变阳极氧化铝膜表面颜色。
但是，现有工艺处理铝合金型材时，铝合金膜层容易出现孔径大小不一，孔径尺寸不一，从而导致铝合金型材表面着色不均匀、着色度牢固和易褪色的情况出现。中国专利公开了一种铝型材阳极氧化膜无机彩色电解着色工艺 (公开号为CN102330137A)，该工艺能够在铝或者铝合金表面着色，但是该工艺并未对上述技术问题进行详述。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝型材氧化着色工艺，以解决上述技术问题。
一种铝型材氧化着色工艺，所述方法包括如下步骤：
步骤一、对氧化铝型材进行脱脂、去氧化膜和中和处理；
步骤二、将铝板浸泡在阳极氧化液中，在电流密度为6-9mA/cm2，温度为 20-30℃下氧化5-8h；所述阳极氧化液由以下质量份数组分制备：5-9份的草酸、2-5份草酸钠、2-6份草酸铵、3-7份草酸钾和45-55份水；
步骤三、将步骤二得到的阳极氧化铝板放入温度为45-55℃，含有质量分数分别为5-8％的磷酸、3-5％的磷酸钠、3-5％的草酸和3-5％的草酸钠混合溶液，浸泡3-6min；
步骤四、配制电解着色基液，所述电解着色基液由以下质量份数组分制备：5-8份H2SO4、8-13份H3BO3、5-9份柠檬酸、4-7份着色剂、1-3份有机酸酐、6-9份添加剂、3-6份丙酮和50份水；将铝板浸入电解液中，电解条件为槽液温度为45-60℃，电流密度为1.5-1.9mA/cm2，工作电压为10-13v，处理时间为6-8min，即可得到成品。
作为本发明的一种优选方案，上述步骤一中脱脂处理具体操作为采用质量分数为10％的氢氧化钠和磷酸钠混合溶液冲洗铝板3-5min，然后采用去离子水冲洗3-5遍；再用质量分数为10％的盐酸溶液浸泡洗涤3-5min，采用去离子水冲洗3-5遍；所述步骤一中去氧化膜具体操作为采用质量分数为10％的盐酸溶液，在25-30℃条件下，浸泡2-4min，接着采用去离子水冲洗3-5 遍。
作为本发明的一种优选方案，上述步骤四中着色剂为硫酸镍、硫酸钴、硫酸铜和硫酸锡中的一种。
作为本发明的一种优选方案，上述步骤四中有机酸酐为醋酸酐、草酸酐和水杨酸酐中的一种。
作为本发明的一种优选方案，上述步骤四中添加剂由以下质量分数组分制备：8-12份醋酸铵、5-8份硫酸铵、15-22份氯化钠、10-17份氯化钾、2-5 份硅酸钠和3-6份硼酸钠。
作为本发明的一种优选方案，上述步骤四中电解着色基液由以下质量份数组分制备：6份H2SO4、9份H3BO3、6份着色剂、2份有机酸酐、8份添加剂、 5份丙酮和50份水。
作为本发明的一种优选方案，上述步骤三质量分数分别为7％的磷酸、4％磷酸钠、4％草酸和4％草酸钠混合溶液。
作为本发明的一种优选方案，上述步骤二中阳极氧化液由以下质量百分数组分制备：6％的草酸、3％草酸钠、4％草酸铵和5％草酸钾，剩余百分数组分为水。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在阳极氧化液中添加草酸钠、草酸铵和草酸钾，能够降低阳极氧化过程中酸性的波动性，维持阳极氧化过程中阳极氧化液中pH的稳定性，使阳极氧化过程产生出的膜层更加均匀和膜层中的孔径大小更加致密；本发明中通过在着色剂中添加醋酸铵、硫酸铵、氯化钠、氯化钾、硅酸钠和硼酸钠，能够提高电解过程溶液的电流稳定性，电流稳定大小与着色金属或者金属化合物的沉淀速度有关，所以电流稳定，着色金属或者着色金属化合物在阳极氧化膜表面沉积速率稳定，所以膜表面形成的着色层厚度均一，致密，着色层性能更加优异。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
称量5kgH2SO4、8kgH3BO3、7kg柠檬酸、4kg硫酸镍、1kg有机酸酐为醋酸酐、8kg醋酸铵、5kg硫酸铵、15kg氯化钠、10kg氯化钾、2kg硅酸钠、3kg 硼酸钠、3kg丙酮和50kg水配制电解着色基液；
称量5kg的草酸、2kg草酸钠、2kg草酸铵、3kg草酸钾和45kg水，剩余百分数组分为水，配置成阳极氧化液；
对氧化铝型材进行脱脂、去氧化膜和中和处理；脱脂处理具体操作为采用质量分数为10％的氢氧化钠和磷酸钠混合溶液冲洗铝板3min，然后采用去离子水冲洗3遍；然后再用质量分数为10％的盐酸溶液浸泡洗涤3min，然后采用去离子水冲洗3遍；去氧化膜具体操作为采用质量分数为10％的盐酸溶液，在25℃条件下，浸泡2min，然后采用去离子水冲洗3遍进行中和；
将经过铝板浸泡在阳极氧化液中，在电流密度为6mA/cm2，温度为20℃下氧化5h；接着将经过阳极氧化得到的阳极氧化铝板放入温度为45℃，质量分数分别为5％的磷酸、3％磷酸钠、3％草酸和3％草酸钠混合溶液，浸泡3min；取出后用去离子水冲洗2遍，接着将铝板浸入电解液中，电解条件为槽液温度为45℃，电流密度为1.5mA/cm2，工作电压为10v，处理时间为6min，即可得到成品。
实施例二
称量8kgH2SO4、13kgH3BO3、8kg柠檬酸、7kg硫酸钴、3kg草酸酐、12kg 醋酸铵、8kg硫酸铵、22kg氯化钠、17kg氯化钾、5kg硅酸钠、6kg硼酸钠、 6kg丙酮和50kg水配制电解着色基液；
称量9kg的草酸、5kg草酸钠、6kg草酸铵、7kg草酸钾和55kg水，剩余百分数组分为水，配置成阳极氧化液；
对氧化铝型材进行脱脂、去氧化膜和中和处理；脱脂处理具体操作为采用质量分数为10％的氢氧化钠和磷酸钠混合溶液冲洗铝板5min，然后采用去离子水冲洗5遍；然后再用质量分数为10％的盐酸溶液浸泡洗涤5min，然后采用去离子水冲洗5遍；去氧化膜具体操作为采用质量分数为10％的盐酸溶液，在30℃条件下，浸泡4min，然后采用去离子水冲洗5遍进行中和；
将经过铝板浸泡在阳极氧化液中，在电流密度为9mA/cm2，温度为30℃下氧化8h；接着将经过阳极氧化得到的阳极氧化铝板放入温度为55℃，质量分数分别为8％的磷酸、5％磷酸钠、5％草酸和5％草酸钠混合溶液，浸泡6min；取出后用去离子水冲洗3遍，接着将铝板浸入电解液中，电解条件为槽液温度为60℃，电流密度为1.9mA/cm2，工作电压为13v，处理时间为8min，即可得到成品。
实施例三
称量6kgH2SO4、9kgH3BO3、7kg柠檬酸、5kg硫酸铜、2kg水杨酸酐、9kg 醋酸铵、7kg硫酸铵、16kg氯化钠、11kg氯化钾、3kg硅酸钠和4kg硼酸钠、 4kg丙酮和50kg水配制电解着色基液；
称量6kg的草酸、3kg草酸钠、3kg草酸铵、4kg草酸钾和47kg水，剩余百分数组分为水，配置成阳极氧化液；
对氧化铝型材进行脱脂、去氧化膜和中和处理；脱脂处理具体操作为采用质量分数为10％的氢氧化钠和磷酸钠混合溶液冲洗铝板4min，然后采用去离子水冲洗4遍；然后再用质量分数为10％的盐酸溶液浸泡洗涤4min，然后采用去离子水冲洗4遍；去氧化膜具体操作为采用质量分数为10％的盐酸溶液，在26℃条件下，浸泡3min，然后采用去离子水冲洗4遍进行中和；
将经过铝板浸泡在阳极氧化液中，在电流密度为7mA/cm2，温度为25℃下氧化6h；接着将经过阳极氧化得到的阳极氧化铝板放入温度为50℃，质量分数分别为7％的磷酸、4％磷酸钠、4％草酸和4％草酸钠混合溶液，浸泡4min；取出后用去离子水冲洗2-3遍，接着将铝板浸入电解液中，电解条件为槽液温度为50℃，电流密度为1.7mA/cm2，工作电压为11v，处理时间为7min，即可得到成品。
实施例四
称量7kgH2SO4、9kgH3BO3、6kg柠檬酸、5kg硫酸锡、2kg醋酸酐、7kg硫酸铵、17kg氯化钠、12kg氯化钾、3kg硅酸钠和5kg硼酸钠、5kg丙酮和50kg 水配制电解着色基液；
称量7kg的草酸、3kg草酸钠、4kg草酸铵、4kg草酸钾和47kg水，剩余百分数组分为水，配置成阳极氧化液；
对氧化铝型材进行脱脂、去氧化膜和中和处理；脱脂处理具体操作为采用质量分数为10％的氢氧化钠和磷酸钠混合溶液冲洗铝板4min，然后采用去离子水冲洗4遍；然后再用质量分数为10％的盐酸溶液浸泡洗涤4min，然后采用去离子水冲洗4遍；去氧化膜具体操作为采用质量分数为10％的盐酸溶液，在27℃条件下，浸泡2-4min，然后采用去离子水冲洗3-5遍进行中和；
将经过铝板浸泡在阳极氧化液中，在电流密度为8mA/cm2，温度为25℃下氧化6h；接着将经过阳极氧化得到的阳极氧化铝板放入温度为50℃，质量分数分别为7％的磷酸、3-5％磷酸钠、4％草酸和4％草酸钠混合溶液，浸泡5min；取出后用去离子水冲洗2遍，接着将铝板浸入电解液中，电解条件为槽液温度为50℃，电流密度为1.7mA/cm2，工作电压为11v，处理时间为7min，即可得到成品。
实施例五
称量8kgH2SO4、9kgH3BO3、5kg柠檬酸、6kg硫酸钴、2kg水杨酸酐、11kg 醋酸铵、7kg硫酸铵、21kg氯化钠、16kg氯化钾、5kg硅酸钠、5kg硼酸钠、 5kg丙酮和50kg水配制电解着色基液；
称量8kg的草酸、3kg草酸钠、4kg草酸铵、6kg草酸钾和51kg水，剩余百分数组分为水，配置成阳极氧化液；
对氧化铝型材进行脱脂、去氧化膜和中和处理；脱脂处理具体操作为采用质量分数为10％的氢氧化钠和磷酸钠混合溶液冲洗铝板4min，然后采用去离子水冲洗4遍；然后再用质量分数为10％的盐酸溶液浸泡洗涤4min，然后采用去离子水冲洗3-5遍；去氧化膜具体操作为采用质量分数为10％的盐酸溶液，在28℃条件下，浸泡3min，然后采用去离子水冲洗3-5遍进行中和；
将经过铝板浸泡在阳极氧化液中，在电流密度为8mA/cm2，温度为20-30℃下氧化7h；接着将经过阳极氧化得到的阳极氧化铝板放入温度为50℃，质量分数分别为7％的磷酸、4％磷酸钠、4％草酸和4％草酸钠混合溶液，浸泡4min；取出后用去离子水冲洗2遍，接着将铝板浸入电解液中，电解条件为槽液温度为50℃，电流密度为1.6mA/cm2，工作电压为11v，处理时间为7min，即可得到成品。
实施例六
称量5kgH2SO4、13kgH3BO3、9kg柠檬酸、7kg硫酸铜、1kg水杨酸酐、12kg 醋酸铵、5kg硫酸铵、22kg氯化钠、10kg氯化钾、5kg硅酸钠、3kg硼酸钠、 6kg丙酮和50kg水配制电解着色基液；
称量5kg的草酸、5kg草酸钠、2kg草酸铵、7kg草酸钾和55kg水，剩余百分数组分为水，配置成阳极氧化液；
对氧化铝型材进行脱脂、去氧化膜和中和处理；脱脂处理具体操作为采用质量分数为10％的氢氧化钠和磷酸钠混合溶液冲洗铝板3min，然后采用去离子水冲洗5遍；然后再用质量分数为10％的盐酸溶液浸泡洗涤3min，然后采用去离子水冲洗5遍；去氧化膜具体操作为采用质量分数为10％的盐酸溶液，在25℃条件下，浸泡4min，然后采用去离子水冲洗3-5遍进行中和；
将经过铝板浸泡在阳极氧化液中，在电流密度为7mA/cm2，温度为23℃下氧化7h；接着将经过阳极氧化得到的阳极氧化铝板放入温度为48℃，质量分数分别为7％的磷酸、4％磷酸钠、4％草酸和4％草酸钠混合溶液，浸泡5min；取出后用去离子水冲洗2遍，接着将铝板浸入电解液中，电解条件为槽液温度为50℃，电流密度为1.7mA/cm2，工作电压为11v，处理时间为7min，即可得到成品。
采用实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五和实施例六中的工艺得到着色铝板，再采用现有工艺进行电解着色，所得铝板作为对比例，测量实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六和对比例的着色深度、颜色均匀度、着色耐蚀性能和着色粗糙度；其中，着色深度、颜色均匀度和着色耐蚀性能评分均为0-100分，其中100分为满分， 0分代表完全没有着色；着色粗糙度评分也为0-100分，其中100分代表非常粗糙，但是0分表示是光滑的；结果如下表所示，由下表可知，实施例一、
实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六着色深浅、着色均匀度、着色耐蚀性能和着色粗糙度均优异于对比例。
Figure RE-GDA0002422065390000081
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种铝型材氧化着色工艺，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一、对氧化铝型材进行脱脂、去氧化膜和中和处理；
步骤二、将铝板浸泡在阳极氧化液中，在电流密度为6-9mA/cm2，温度为20-30℃下氧化5-8h；所述阳极氧化液由以下质量份数组分制备：5-9份的草酸、2-5份草酸钠、2-6份草酸铵、3-7份草酸钾和45-55份水；
步骤三、将步骤二得到的阳极氧化铝板放入温度为45-55℃，含有质量分数分别为5-8％的磷酸、3-5％的磷酸钠、3-5％的草酸和3-5％的草酸钠混合溶液，浸泡3-6min；
步骤四、配制电解着色基液，所述电解着色基液由以下质量份数组分制备：5-8份H2SO4、8-13份H3BO3、5-9份柠檬酸、4-7份着色剂、1-3份有机酸酐、6-9份添加剂、3-6份丙酮和50份水；将铝板浸入电解液中，电解条件为槽液温度为45-60℃，电流密度为1.5-1.9mA/cm2，工作电压为10-13v，处理时间为6-8min，即可得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种铝型材氧化着色工艺，其特征在于，所述步骤一中脱脂处理具体操作为采用质量分数为10％的氢氧化钠和磷酸钠混合溶液冲洗铝板3-5min，然后采用去离子水冲洗3-5遍；再用质量分数为10％的盐酸溶液浸泡洗涤3-5min，采用去离子水冲洗3-5遍；所述步骤一中去氧化膜具体操作为采用质量分数为10％的盐酸溶液，在25-30℃条件下，浸泡2-4min，接着采用去离子水冲洗3-5遍。
3.根据权利要求1所述的一种铝型材氧化着色工艺，其特征在于，所述步骤四中着色剂为硫酸镍、硫酸钴、硫酸铜和硫酸锡中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种铝型材氧化着色工艺，其特征在于，所述步骤四中有机酸酐为醋酸酐、草酸酐和水杨酸酐中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种铝型材氧化着色工艺，其特征在于，所述步骤四中添加剂由以下质量分数组分制备：8-12份醋酸铵、5-8份硫酸铵、15-22份氯化钠、10-17份氯化钾、2-5份硅酸钠和3-6份硼酸钠。
6.根据权利要求1所述的一种铝型材氧化着色工艺，其特征在于，所述步骤四中电解着色基液由以下质量份数组分制备：6份H2SO4、9份H3BO3、6份着色剂、2份有机酸酐、8份添加剂、5份丙酮和50份水。
7.根据权利要求1所述的一种铝型材氧化着色工艺，其特征在于，所述步骤三质量分数分别为7％的磷酸、4％磷酸钠、4％草酸和4％草酸钠混合溶液。
8.根据权利要求1所述的一种铝型材氧化着色工艺，其特征在于，所述步骤二中阳极氧化液由以下质量百分数组分制备：6％的草酸、3％草酸钠、4％草酸铵和5％草酸钾，剩余百分数组分为水。
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