CN114150356A

CN114150356A - 一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复磨料及修复方法

Info

Publication number: CN114150356A
Application number: CN202111275186.8A
Authority: CN
Inventors: 杨伟
Original assignee: Zhongke Masco Jiangsu Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Zhongke Masco Jiangsu Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2022-03-08

Abstract

本发明公开了一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复磨料及修复方法，所述磨料包括氧化铝15~40wt%、水15~40wt%、甘油7~20wt%、氧化硅6~12wt%、松香2~5wt%、石油精7~13wt%、白色矿物油1~5wt%、硅酸铝纤维2~5wt%、乙苯0~0.1wt%、炭黑0~0.1wt%。所述方法包括先采用使用海绵轮将磨料均匀摊开至阳极氧化件的全部表面；然后采用使用羊毛轮均匀打磨修复；最后采用采用海绵轮去除多余磨料。本发明对阳极氧化外观缺陷部分修复打磨，并形成致密保护层，修复后的工件耐用性高，在高温高压高湿环境下性能依旧稳定，修复缺陷效果优秀且不会对产品本身特性进行改变，具有较好的实用性。

Description

一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复磨料及修复方法

技术领域

本发明属于阳极氧化外观缺陷修复的技术领域，具体涉及一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复磨料及修复方法。

背景技术

阳极氧化与染色是铝表面处理中应用非常广泛的一种装饰技术，该技术既可提高铝和铝合金制品耐蚀、耐光等性能，又可美化外观，获得绚丽多彩的装饰效果，增加产品附加值。

经阳极氧化的产品在日常运行使用或者装配、拆卸的过程中会不可避免的造成外观缺陷，进而影响其美观，继而造成产品的报废，常规修复技术手段是通过对产品进行退膜重镀的方式进行修复，即通过酸碱化学反应褪去氧化膜后再进行化学及机械抛光再对产品的表面重新进行阳极氧化，这样的方式其一阳极氧化本身的环境污染较大，其二使产品的尺寸产生较大的偏差，其三是加工成本增加一倍以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复磨料，可以在铝合金阳极氧化外观缺陷处形成致密的填充层，修复效果较佳。

本发明的目的还在于提供一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复方法，解决了现有技术中加工偏差大、成本高昂的问题，能够以环保低成本的方式实现对阳极氧化件较好的修复。

本发明对阳极氧化外观缺陷部分修复打磨，在阳极氧化外观缺陷部分间隙形成致密保护层，磨料填充过后的工件耐用性高，在高温高压高湿环境下的填充表现依旧稳定，修复缺陷效果优秀且不会对产品本身特性（尺寸，外观，性状）进行改变。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复磨料，按照重量百分比计算包括以下组分：氧化铝15~40wt%、水15~40wt%、甘油7~20wt%、氧化硅6~12wt%、松香2~5wt%、石油精7~13wt%、白色矿物油1~5wt%、硅酸铝纤维2~5wt%、乙苯0~0.1wt%、炭黑0~0.1wt%。

所述炭黑具有润滑作用，所述水、甘油、松香、石油精、白色矿物油作为磨料的溶剂，整体溶剂具有较好的相容性、水溶性、易挥发性，保证磨料流动性的同时方便去除，促进了后期打磨过程中形成致密的填充层。本发明还可以解决异色的问题，所述氧化铝具有轻微磨削的作用，可以将阳极氧化件表面纳米级别的导致异色的脏污磨削掉，达到异色修复的效果。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述氧化铝的粒径为2~7nm，所述氧化硅的粒径为氧化铝粒径的1~2倍，所述硅酸铝纤维的粒径为20~30nm。所述氧化硅与氧化铝粒径相互配合填充，且氧化硅与氧化铝的性能上的配合共同促进了后期高耐用性的致密氧化铝填充层的形成，本发明后期修复效果较好，实践中也证明了可以完全修复缺陷，且修复之后的表面性能较佳。

本发明在修复过程中，对阳极氧化件进行纳米级的磨削，在磨削的过程中，通过氧化铝、氧化硅、硅酸铝纤维在阳极氧化件缺陷处形成致密的填充层。氧化铝的粒径小于硅酸铝纤维的粒径，在磨削过程中，在一定挤压力的情况下，小粒径的氧化铝会优先大粒径的硅酸铝纤维在缺陷的沟槽处沉积形成致密的氧化铝填充层，大粒径的硅酸铝纤维在氧化铝填充层上方形成致密的硅酸铝纤维层。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述氧化硅的粒径为7~10nm。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述氧化铝的粒径为5nm。

优选的，所述氧化铝的粒径为5nm，所述氧化硅的粒径为7~8nm。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述氧化铝含量为25wt%，所述氧化硅含量为10wt%。本发明通过大量实验发现，当氧化铝组分占比为25wt%，所述氧化硅组分占比为10wt%时，对阳极氧化件的修复效果较佳，填充层的致密性较好。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100：使用海绵轮将磨料均匀摊开至含有外观缺陷的阳极氧化件的全部表面，并静置大于等于1分钟；

步骤S200：使用羊毛轮均匀打磨阳极氧化件，使磨料中的氧化铝充分填充在阳极氧化件上氧化膜层内的孔隙以及外观缺陷对应的沟槽中；

步骤S300：采用海绵轮并配合使用乙醇溶液研磨阳极氧化件的表面，以去除多余磨料，所述乙醇溶液中乙醇的质量占比为20~80wt%。

步骤S100中静置一段时间是方便磨料充分流动覆盖待修复的阳极氧化件的全部表面，而且随着静置时间的推迟，溶剂部分挥发，磨料流动性改变，相对增加磨料的粘稠度，方便后期打磨修复。

步骤S200中采用羊毛轮可以实现在按压打磨的同时吸附部分溶剂，在羊毛轮转动的过程中可以加速溶剂的挥发、消耗，降低填充层中溶剂的量，加速磨料中溶剂的消耗，降低填充层中溶剂的残留量，避免溶剂残留对填充层造成缺陷，促使在阳极氧化件上氧化膜层内的孔隙以及外观缺陷对应的沟槽中形成致密的填充层。在步骤S300中，通过海绵轮去除多余磨料，并通过乙醇溶液去除多余溶剂。

在步骤S200中，所述羊毛轮对阳极氧化件表层的打磨切削量在1um左右，优选为纳米级别的磨削量，可达成以填充方式修复阳极氧化件外观缺陷的目的。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S200中，所述羊毛轮的磨削转速为800~1200 r/min，施加给所述羊毛轮的研磨接触力为0.9~1.1KG（即9~11N），所述羊毛轮匀速均匀打磨阳极氧化件，且研磨阳极氧化件同一位置的时间小于3min。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述羊毛轮以转圈研磨的方式均匀研磨阳极氧化件表面，所述羊毛轮的转动方向与羊毛轮转圈研磨的方向相反。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S300中海绵轮按照规划轨迹实现对阳极氧化件的连续自动化作业。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述乙醇溶液中乙醇的质量占比为70wt%。

本发明的有益效果：

（1）本发明的磨料修复效果佳，磨料流动性好，且最终在修复之处形成致密的填充层，解决了现有技术中加工偏差大、成本高昂的问题，能够以环保低成本的方式实现对阳极氧化件较好的修复，具有较好的实用性；

（2）本发明可以实现局部修复，效率高，传统需要整体修复；修复过程简单，利于实现自动化；

（3）本发明的处理费用低，目前客退品外观不良的报废率为100%，在制品外观不良良品率40%，用此技术良品率在95%以上，且磨料成本极低，环境处理成本几乎为零，旧技术环境处理成本十分高昂；

（4）本发明在阳极氧化表面形成的间隙处，采用磨料填充修复，修复之后的工件耐用性高，在高温高压高湿环境下，修复之后的工件的填充表现依旧稳定，修复缺陷效果优秀且不会对产品本身特性（尺寸，外观，性状）进行改性。

附图说明

图1为阳极氧化件完好状态下的剖面图；

图2为阳极氧化件具有外观缺陷状态下的剖面图；

图3为阳极氧化件打磨后孔隙未填充状态的剖面图；

图4为阳极氧化件打磨填充状态的剖面图；

图5为阳极氧化件打磨清理后的剖面图；

图6为浅色样件在视觉缺陷检测下的划痕不良图；

图7为深色样件在视觉缺陷检测下的异色不良图；

图8为图6中浅色样件修复后的检测图；

图9为图7中深色样件修复后的检测图。

其中：10-阳极氧化件、20-孔隙、30-着色层、40-封孔保护层、50-沟槽、110-氧化铝填充层、120-硅酸铝纤维层、200-多余磨料。

具体实施方式

实施例1：

进一步地，所述氧化铝的粒径为2~7nm，所述氧化硅的粒径为氧化铝粒径的1~2倍，所述硅酸铝纤维的粒径为20~30nm。

进一步地，所述氧化硅的粒径为7~10nm。

进一步地，所述氧化铝的粒径为5nm。

所述炭黑具有润滑作用，所述水、甘油、松香、石油精、白色矿物油作为磨料的溶剂，整体溶剂具有较好的相容性、水溶性、易挥发性，保证磨料流动性的同时方便去除，促进了后期打磨过程中形成致密的填充层。本发明还可以解决异色的问题，所述氧化铝具有轻微磨削的作用，可以将阳极氧化件10表面纳米级别的导致异色的脏污磨削掉，达到异色修复的效果。

本发明在修复过程中，对阳极氧化件10进行纳米级的磨削，在磨削的过程中，通过氧化铝、氧化硅、硅酸铝纤维在阳极氧化件10缺陷处形成致密的填充层。氧化铝的粒径小于硅酸铝纤维的粒径，在磨削过程中，在一定挤压力的情况下，小粒径的氧化铝会优先大粒径的硅酸铝纤维在缺陷的沟槽50处沉积形成致密的氧化铝填充层110，大粒径的硅酸铝纤维在氧化铝填充层110上方形成致密的硅酸铝纤维层120。

所述氧化硅与氧化铝粒径相互配合填充，且氧化硅与氧化铝的性能上的配合共同促进了后期致密氧化铝填充层110的形成。本发明对阳极氧化外观缺陷部分修复打磨，并形成致密保护层，修复后的工件耐用性高，在高温高压高湿环境下性能依旧稳定，修复缺陷效果优秀且不会对产品本身特性进行改变，具有较好的实用性。

实施例2：

一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复磨料，按照重量百分比计算包括以下组分：氧化铝25wt%、水15~40wt%、甘油7~20wt%、氧化硅10wt%、松香2~5wt%、石油精7~13wt%、白色矿物油1~5wt%、硅酸铝纤维2~5wt%、乙苯0~0.1wt%、炭黑0~0.1wt%。

本发明通过大量实验发现，当氧化铝组分占比为25wt%，所述氧化硅组分占比为10wt%时，对阳极氧化件10的修复效果较佳，填充层的致密性较好。本发明对阳极氧化外观缺陷部分修复打磨，并形成致密保护层，修复后的工件耐用性高，在高温高压高湿环境下性能依旧稳定，修复缺陷效果优秀且不会对产品本身特性进行改变，具有较好的实用性。

实施例3：

一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复方法，包括以下步骤：

步骤S100：使用海绵轮将磨料均匀摊开至含有外观缺陷的阳极氧化件10的全部表面，并静置大于等于1分钟；

步骤S200：使用羊毛轮均匀打磨阳极氧化件10，使磨料中的氧化铝组分充分填充阳极氧化件10上氧化膜层内的孔隙20以及外观缺陷对应的沟槽50中，所述羊毛轮对阳极氧化件10表层的打磨切削量在1um以内；

步骤S300：采用海绵轮并配合使用乙醇溶液研磨阳极氧化件10的表面，乙醇溶液中的乙醇组分质量占比为20~80wt%，用于去除多余磨料200。

进一步地，所述步骤S200中，所述羊毛轮设置在力控系统上，且羊毛轮的磨削转速为800~1200 r/min，所述力控系统施加给所述羊毛轮的研磨接触力为0.9~1.1KG，所述羊毛轮匀速均匀打磨阳极氧化件10，且研磨阳极氧化件10同一位置的时间小于3min。

进一步地，所述羊毛轮以转圈研磨的方式均匀研磨阳极氧化件10表面，所述羊毛轮的转动方向与羊毛轮转圈研磨的方向相反。

进一步地，所述步骤S300中海绵轮按照规划轨迹实现对阳极氧化件10的连续自动化作业。

进一步地，乙醇溶液中的乙醇组分质量占比为70wt%。

步骤S100中静置一段时间是方便磨料充分流动覆盖待修复的阳极氧化件10的全部表面，而且随着静置时间的推迟，溶剂部分挥发，磨料流动性改变，相对增加磨料的粘稠度，方便后期打磨修复。

步骤S200中采用羊毛轮可以实现在按压打磨的同时吸附部分溶剂，在羊毛轮转动的过程中可以加速溶剂的挥发、消耗，降低填充层中溶剂的量，加速磨料中溶剂的消耗，降低填充层中溶剂的残留量，避免溶剂残留对填充层造成缺陷，促使在阳极氧化件10上氧化膜层内的孔隙20以及外观缺陷对应的沟槽50中形成致密的填充层。在步骤S300中，通过海绵轮去除多余磨料200，并通过乙醇溶液去除多余溶剂。

在步骤S200中，所述羊毛轮对阳极氧化件10表层的打磨切削量在1um左右，优选为纳米级别的磨削量，可达成以填充方式修复阳极氧化件10外观缺陷的目的。

本发明的磨料修复效果佳，磨料流动性好，且最终在修复之处形成致密的填充层，解决了现有技术中加工偏差大、成本高昂的问题，能够以环保低成本的方式实现对阳极氧化件10较好的修复，具有较好的实用性。

实施例4：

一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复方法，包括以下步骤：

步骤1：制备磨料，磨料按照质量百分比计算包括以下组分：

氧化铝15~40wt%、水15~40wt%、甘油7~20wt%、氧化硅6~12wt%、松香2~5wt%、石油精7~13wt%、白色矿物油1~5wt%、硅酸铝纤维2~5wt%、乙苯0~0.1wt%、炭黑0~0.1wt%。

所述氧化铝、氧化硅均为纳米级材料。所述氧化硅的粒径为7~10nm，所述氧化铝的粒径为5nm。

步骤2，使用海绵轮将磨料均匀摊开至含有外观缺陷的阳极氧化件10的全部表面，而后静置至少1分钟；

可采用将海绵轮配置于轨迹规划系统上，实现对阳极氧化件10连续自动化作业。轨迹规划系统可采用多轴机械臂实现，海绵轮的轨迹规划可通过人工采集或者对加工的阳极氧化件10进行三位建模后规划虚拟轨迹。

步骤3，使用羊毛轮均匀逆时针打磨所述阳极氧化件10，使磨料中的氧化铝组分充分填充阳极氧化件10上氧化膜层内的孔隙20以及外观缺陷对应的沟槽50中，所述阳极氧化件10的表层打磨切削量控制在1μm左右，可达成以填充方式修复阳极氧化件10外观缺陷的目的。

为了保证羊毛轮对阳极氧化件10表面施力均衡，保证表面一致性，可配置力系统装设所述羊毛轮对阳极氧化件10表面进行加工，此处力系统可使用多轴机器人对工件进行加工。本申请中所述多轴机械臂及多轴机械人，均常见于机械加工领域（如涂装、装配、打磨）。

此外，步骤3中羊毛轮磨削数据为800~1200 r/min转速，所述力控系统施加给所述羊毛轮的研磨接触力为0.9~1.1KG，羊毛轮研磨所述阳极氧化件10同一位置的研磨时间小于3min，匀速均匀打磨，根据接触时间的长短，可控制阳极氧化外观件的表层切削量控制在1μm左右。

步骤4，采用海绵轮配合使用含水酒精溶液研磨所述阳极氧化件10表面，含水酒精溶液的酒精组分质量占比为20~80%，去除多余磨料200。在实际测试中采用酒精质量占比为70%的含水酒精溶液进行擦拭，去除阳极氧化外观件表面多余磨料200的效果最佳。

进一步地，所述磨料还包括酸处理的轻镏出物5~10wt%。

进一步地，经过实验数据对比，在上述修复工艺中所使用的磨料中，当所述氧化铝含量为25%，所述氧化硅含量为10%，对阳极氧化件10外观缺陷的修复效果（外观、硬度、耐磨性、耐候性、寿命）最佳。

在具体实验中，所述磨料包括以下成分：氧化铝25wt%、水20wt%、甘油12wt%、氧化硅10wt%、松香3wt%、石油精10wt%、白色矿物油2.5wt%、硅酸铝纤维5wt%、乙苯0.1wt%、炭黑0.1wt%。采用上述方法对图6、图7所示的浅色样件、深色样件进行修复处理，修复之后的效果图如图8、图9所示。对比图6与图8以及对比图7与图9，可以直观的发现修复之后的样件外观极佳，修复效果明显，修复之后的样件表面如新。

如图1所示，完整状态下阳极氧化件10的氧化膜层中充满孔隙20，在孔隙20底部和孔隙20壁面上分布着着色层30，所述孔隙20顶部覆盖有封孔保护层40，当完整状态下阳极氧化件10产生划伤后。如图2所示，构成孔隙20的氧化膜层产生塌陷形成沟槽50，使用本发明中的磨料对阳极氧化件10进行打磨修复。如图3所示，打磨过程中封孔保护层40被清除，同时氧化膜层厚度也产生一定降低，所述磨料中的氧化铝和硅酸铝纤维，在羊毛轮施加压力的打磨下进入所述孔隙20和沟槽50，由于纳米级别的氧化铝较硅酸铝纤维更小更细，因此氧化铝在羊毛轮打磨施加的压力下自然的沉积在硅酸铝纤维下方。如图4所示，两者在所述孔隙20、沟槽50的底部和顶部分别形成致密的氧化铝填充层110和致密的硅酸铝纤维层120，而多余磨料200覆盖在所述硅酸铝纤维层120上部，如图5所示，使用含水酒精溶液清除多余磨料200。

处于孔隙20、沟槽50中致密的氧化铝填充层110、硅酸铝纤维层120在常规状态、环境下难以被清除出所述孔隙20和沟槽50；同时也提供良好的结构支撑性，硅酸铝纤维层120所具有的高耐火性、延展性、高附着力、阻指纹的能力均适应修复后的阳极氧化件10的常规使用场景。此外，氧化铝填充层110所填充的孔隙20本身材质也为氧化铝，此类填充属于同材填充，因此具有更好的相容性、也不存在腐蚀的情况。

本发明对阳极氧化外观缺陷部分修复打磨，并形成致密保护层，修复后的工件耐用性高，在高温高压高湿环境下性能依旧稳定，修复缺陷效果优秀且不会对产品本身特性进行改变，具有较好的实用性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复磨料，其特征在于，按照重量百分比计算包括以下组分：氧化铝15~40wt%、水15~40wt%、甘油7~20wt%、氧化硅6~12wt%、松香2~5wt%、石油精7~13wt%、白色矿物油1~5wt%、硅酸铝纤维2~5wt%、乙苯0~0.1wt%、炭黑0~0.1wt%。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复磨料，其特征在于，所述氧化铝的粒径为2~7nm，所述氧化硅的粒径为氧化铝粒径的1~2倍，所述硅酸铝纤维的粒径为20~30nm。

3.根据权利要求2所述的一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复磨料，其特征在于，所述氧化硅的粒径为7~10nm。

4.根据权利要求2所述的一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复磨料，其特征在于，所述氧化铝的粒径为5nm。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复磨料，其特征在于，所述氧化铝含量为25wt%，所述氧化硅含量为10wt%。

6.一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述羊毛轮的磨削转速为800~1200 r/min，施加给所述羊毛轮的研磨接触力为0.9~1.1KG，所述羊毛轮匀速均匀打磨阳极氧化件，且研磨阳极氧化件同一位置的时间小于3min。

8.根据权利要求6所述的一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复方法，其特征在于，所述羊毛轮以转圈研磨的方式均匀研磨阳极氧化件表面，所述羊毛轮的转动方向与羊毛轮转圈研磨的方向相反。

9.根据权利要求6所述的一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复方法，其特征在于，所述步骤S300中海绵轮按照规划轨迹实现对阳极氧化件的连续自动化作业。

10.根据权利要求6所述的一种铝合金阳极氧化外观缺陷修复方法，其特征在于，所述乙醇溶液中乙醇的质量占比为70wt%。