CN111621165B - 一种黑色铝合金染料的制备方法及其铝合金染色方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种黑色铝合金染料的制备方法及其铝合金染色方法，其中，所述制备方法，包括以下步骤：(1)将黑色染料和助染剂，粉碎，混合均匀，得到混合物；(2)向步骤(1)得到的混合物中水溶解，得到混合液；(3)将步骤(2)得到的混合液，调节pH值至5.0‑6.5，并加入pH稳定剂，即得所述黑色铝合金染料；步骤(1)中所述的助染剂由乙酸钠、元明粉和糊精组成；所述染色方法为将经过阳极氧化并水洗过的铝合金，浸泡在上述制备方法得到的黑色铝合金染料中染色。相比现有技术，本发明制备的黑色铝合金染料染色速度快，且耐UV性能好。
Description
技术领域
本发明属于铝合金染料技术领域，具体涉及一种黑色铝合金染料的制备方法及其铝合金染色方法。
背景技术
铝材的可塑性好，储备量足，可循环利用，在各行业的应用极为广泛。铝材的原始颜色只有一种，难以满足人们对产品外观的要求，如手机外壳、行李箱颜色的多样化要求等。当前铝材着色的方法有电解着色、化学染色和自然显色等三种。其中化学染色是将铝材进行氧化处理，再用染料进行染色。目前使用的染料有有机染料和无机染料，其中有机染料是通过物理吸附或化学吸附使铝材显色的。而黑色有机染料是目前化学染色中使用最多、也是要求最高、最难调配的染料之一。
CN106867275A公开了一种铝合金染色用黑色染料的制备方法及采用该黑色染料的铝合金的染色方法，将红黑色染料、蓝绿色染料以及红色染料溶于溶剂中得到混合液，所述红黑色染料在所述混合液中的浓度为1.0g/L-2.0g/L，所述蓝绿色染料在所述混合液中的浓度为1.0g/L-1.5g/L，所述红色染料在所述混合液中的浓度为0.5g/L-1.0g/L；调节所述混合液的pH值至5.0-5.5；以及向所述混合液中加入pH稳定剂，所述pH稳定剂在所述混合液中的浓度为10g/L～15g/L，得到所述铝合金染色用黑色染料,上述方法制备的铝合金染色用黑色染料能够保持铝合金色系的稳定性和时效性，容易将铝合金染成颜色稳定、着色耐久的黑色。
CN108103549A公开了一种着色染料及铝合金压铸件黑色着色方法，所述着色染料为包括：酸性元青、亮黑、醋酸镁和冰醋酸的水溶液，其中，所述酸性元青的浓度为5-15g/L，所述亮黑的浓度为0.5-5g/L，所述醋酸镁的浓度为0.5-2g/L，所述冰醋酸的浓度为0.1-3g/L。所述方法包括：采用着色染料对铝合金压铸件进行着色，所述着色染料为包括：酸性元青、亮黑、醋酸镁和冰醋酸的水溶液，其中，所述酸性元青的浓度为5-15g/L，所述亮黑的浓度为0.5-5g/L，所述醋酸镁的浓度为0.5-2g/L，所述冰醋酸的浓度为0.1-3g/L。该发明提供的着色染料能够将铝合金压铸件着色成黑色，且具有金属光泽。
目前工厂对铝材染黑色的色度、饱和度的要求较高，而饱和度越高染色时间越久，因此对上色速度的要求也较高。同时，由于一些铝制品需要长期在户外使用，对产品的耐UV性能要求也越来越高。然而，当前市场上的黑色铝合金染料往往难以同时达到以上要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种黑色铝合金染料的制备方法及其铝合金染色方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种黑色铝合金染料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将黑色染料和助染剂，粉碎，混合均匀，得到混合物；
(2)向步骤(1)得到的混合物中水溶解，得到混合液；
(3)将步骤(2)得到的混合液，调节pH值至5.0-6.5，并加入pH稳定剂，即得所述黑色铝合金染料；
步骤(1)中所述的助染剂由乙酸钠、元明粉和糊精组成。
优选地，所述乙酸钠、元明粉和糊精的重量比为0.5-1.2:0.8-1.1:1；最优选为1:1:1。
优选地，步骤(1)中所述黑色染料为酸性黑26:2和酸性黑27。
进一步优选地，所述酸性黑26:2、酸性黑27和助燃剂的重量比为55-77:15-25:8-20。
优选地，步骤(2)中所述混合液的浓度为0.1-12g/L。
优选地，步骤(3)中所述pH稳定剂为醋酸钠或氯化铵。
进一步优选地，所述pH稳定剂的浓度为8-15g/L。
优选地，步骤(3)中所述调节为加入氢氧化钠或乙酸进行调节。
本发明还提供了一种铝合金的染色方法，包括如下步骤：将经过阳极氧化并水洗过的铝合金，浸泡在上述制备方法得到的黑色铝合金染料中染色。
优选地，所述阳极氧化的条件为：电解液为含有180-220g/L的硫酸根离子和5-15g/L的铝离子的水溶液，在电压为12-15V，电流密度为1.2-1.8A/dm，温度为15-20℃的条件下进行阳极氧化。
进一步优选地，所述阳极氧化的时间为15-35min。
优选地，所述染色的条件为：染色时间为1-10min，染色温度为20-55℃。
本发明的有益效果为：
(1)本发明制备的黑色铝合金染料染色速度快，且耐UV性能好。
(2)本发明的混合黑色染料在助染剂及pH稳定剂的作用下，染料分子的活性强，进入阳极氧化后形成的氧化膜的微孔内的速度快，加快了染色速度，并发现，当助染剂中乙酸钠、元明粉和糊精的重量比为1:1:1时，其染色速度和耐UV性能较佳。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品，其中，所述酸性黑26:2的CAS号为6406-45-7，所述酸性黑27的CAS号为6548-25-0。
实施例1
一种黑色铝合金染料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将酸性黑26:2、酸性黑27和助染剂，粉碎，混合均匀，得到混合物；其中，混合物中酸性黑26:2、酸性黑27和助染剂的重量比为77:15:8；所述助染剂由重量比为0.5:1.1:1的乙酸钠、元明粉和糊精组成；
(2)向步骤(1)得到的混合物中水溶解，得到浓度为0.1g/L的混合液；
(3)将步骤(2)得到的混合液，加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至5.0，并加入pH稳定剂，即得所述黑色铝合金染料；所述pH稳定剂为醋酸钠，浓度为8g/L。
铝合金的染色方法，具体为，将经过阳极氧化并水洗过的铝合金，浸泡在上述制备方法得到的黑色铝合金染料中染色，其中，
所述阳极氧化的条件为：电解液为含有180g/L的硫酸根离子和5g/L的铝离子的水溶液，在电压为12V，电流密度为1.2A/dm，温度为20℃的条件下进行所述阳极氧化；
所述阳极氧化的时间为15min；
所述染色的条件为：染色时间为1min，染色温度为55℃。
实施例2
一种黑色铝合金染料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将酸性黑26:2、酸性黑27和助染剂，粉碎，混合均匀，得到混合物；其中，混合物中酸性黑26:2、酸性黑27和助染剂的重量比为55:25:20；所述助染剂由重量比为1.2:0.8:1的乙酸钠、元明粉和糊精组成；
(2)向步骤(1)得到的混合物中水溶解，得到浓度为12g/L的混合液；
(3)将步骤(2)得到的混合液，加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至6.5，并加入pH稳定剂，即得所述黑色铝合金染料；所述pH稳定剂为氯化铵，浓度为15g/L。
铝合金的染色方法，具体为，将经过阳极氧化并水洗过的铝合金，浸泡在上述制备方法得到的黑色铝合金染料中染色，其中，
所述阳极氧化的条件为：电解液为含有220g/L的硫酸根离子和15g/L的铝离子的水溶液，在电压为15V，电流密度为1.8A/dm，温度为10℃的条件下进行所述阳极氧化；
所述阳极氧化的时间为35min；
所述染色的条件为：染色时间为10min，染色温度为20℃。
实施例3
一种黑色铝合金染料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将酸性黑26:2、酸性黑27和助染剂，粉碎，混合均匀，得到混合物；其中，混合物中酸性黑26:2、酸性黑27和助染剂的重量比为70:20:10；所述助染剂由重量比为1:1:1的乙酸钠、元明粉和糊精组成；
(2)向步骤(1)得到的混合物中水溶解，得到浓度为10g/L的混合液；
(3)将步骤(2)得到的混合液，加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至5.0，并加入pH稳定剂，即得所述黑色铝合金染料；所述pH稳定剂为醋酸钠，浓度为10g/L。
铝合金的染色方法，具体为，将经过阳极氧化并水洗过的铝合金，浸泡在上述制备方法得到的黑色铝合金染料中染色，其中，
所述阳极氧化的条件为：电解液为含有200g/L的硫酸根离子和10g/L的铝离子的水溶液，在电压为13V，电流密度为1.5A/dm，温度为18℃的条件下进行所述阳极氧化；
所述阳极氧化的时间为30min；
所述染色的条件为：染色时间为5min，染色温度为50℃。
实施例4
一种黑色铝合金染料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将酸性黑26:2、酸性黑27和助染剂，粉碎，混合均匀，得到混合物；其中，混合物中酸性黑26:2、酸性黑27和助染剂的重量比为68:18:14；所述助染剂由重量比为1:1:1的乙酸钠、元明粉和糊精组成；
(2)向步骤(1)得到的混合物中水溶解，得到浓度为1g/L的混合液；
(3)将步骤(2)得到的混合液，加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至6.0，并加入pH稳定剂，即得所述黑色铝合金染料；所述pH稳定剂为醋酸钠，浓度为12g/L。
染色方法同实施例3。
实施例5
一种黑色铝合金染料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将酸性黑26:2、酸性黑27和助染剂，粉碎，混合均匀，得到混合物；其中，混合物中酸性黑26:2、酸性黑27和助染剂的重量比为75:16:9；所述助染剂由重量比为0.8:0.9:1的乙酸钠、元明粉和糊精组成；
(2)向步骤(1)得到的混合物中水溶解，得到浓度为9g/L的混合液；
(3)将步骤(2)得到的混合液，加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至6.5，并加入pH稳定剂，即得所述黑色铝合金染料；所述pH稳定剂为醋酸钠，浓度为14g/L。
染色方法同实施例3。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于：缺少酸性黑27。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于：用黑色染料奥野415染料代替酸性黑26:2和酸性黑27。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于：助染剂中不含元明粉。
对比例4
本对比例与实施例3的区别在于：助染剂中乙酸钠、元明粉和糊精的重量比为0.6：1.2：1。
对比例5
本对比例与实施例3的区别在于：混合液的浓度为13g/L，混合液中pH稳定剂的浓度为16g/L。
一、耐UV性能测试
分别采用实施例1-5，和对比例1-5的方法对铝合金进行染色，每种方法染色8块铝合金，再用UV机进行耐UV测试。
测试方法：先用测色仪测试每块染色铝合金的Lab值，然后将染色铝合金放置在UV机中，光照强度为0.68W/m2·nm，温度为63℃，光照完成后再用测色仪测试每块染色铝合金的La1值。
计算：ΔEab＝Lab0-Lab1，其中，Lab0表示光照前的Lab值，Lab1表示光照后的Lab值；差值小说明耐UV性能好，差值大说明耐UV性能差，结果如下表1。
表1
从上表可知，采用本发明实施例1-5的黑色铝合金染料对铝合金进行染色，其总体差值ΔEab都较小，说明本发明制备的黑色铝合金染料的耐UV性能好。
同时通过实施例3和4发现，当助染剂中乙酸钠、元明粉和糊精的重量比为1:1:1时，其制备的黑色铝合金染料的耐UV性能较佳。
二、染色速度测试
分别采用实施例1-5和对比例1-5制备的黑色铝合金染料，利用实施例3的染色方法对铝合金进行染色，每种方法2块，染色后用测色仪进行测试，记录L值，取平均值。
L值代表上色后的深浅，相同染色条件下，L值越小说明染色速度越快，L值越大说明染色速度越慢，结果如下表2。
表2
从上表可知，相同染色条件下，黑色铝合金染料种类不同，染色速度不同，本发明实施例1-5制备的染料的L值均小于50，表明黑色铝合金染料的染色程度更深，即染色速度更快。
本发明的混合黑色染料在助染剂及pH稳定剂的作用下，染料分子的活性强，进入阳极氧化后形成的氧化膜的微孔内的速度快，加快了染色速度。同时，通过实施例3和4发现，当助染剂中乙酸钠、元明粉和糊精的重量比为1:1:1时，其染色速度更快，L值小于35。
三、染色合格测试
分别采用实施例1-5的黑色铝合金染料和染色方法对铝合金进行染色，每种方法10块，染色后与标准黑色色板对比，结果为黑色即为合格，偏离黑色即为不合格。测试结果显示实施例1-5的方法对铝合金进行染色，结果均为黑色，说明上述阳极氧化染色方法适用本发明的黑色铝合金染料。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种黑色铝合金染料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将黑色染料和助染剂，粉碎，混合均匀，得到混合物；
（2）向步骤（1）得到的混合物中水溶解，得到混合液；
（3）将步骤（2）得到的混合液，调节pH值至5.0-6.5，并加入pH稳定剂，即得所述黑色铝合金染料；
步骤（1）中所述的助染剂由乙酸钠、元明粉和糊精组成；所述乙酸钠、元明粉和糊精的重量比为0.5-1.2:0.8-1.1:1；
步骤（1）中所述黑色染料为酸性黑26:2和酸性黑27；
所述酸性黑26:2、酸性黑27和助染剂的重量比为55-77:15-25:8-20。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述混合液的浓度为0.1 -12g/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述pH稳定剂为醋酸钠或氯化铵。
4.一种铝合金的染色方法，其特征在于，将经过阳极氧化并水洗过的铝合金，浸泡在权利要求1-3任一项所述制备方法得到的黑色铝合金染料中染色。
5.根据权利要求4所述的染色方法，其特征在于，所述阳极氧化的条件为：电解液为含有180-220g/L的硫酸根离子和5-15g/L的铝离子的水溶液，在电压为12-15V，电流密度为1.2-1.8A/dm2，温度为15-20℃的条件下进行阳极氧化。
6.根据权利要求5所述的染色方法，其特征在于，所述阳极氧化的时间为15-35min。
7.根据权利要求4所述的染色方法，其特征在于，所述染色的条件为：染色时间为1-10min，染色温度为20-55℃。
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