CN114232047B - 铝合金的阳极氧化层着色的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金的阳极氧化层着色的方法，包括以下步骤：步骤一，对所述铝合金的表面进行抛光；步骤二，对所述铝合金的表面进行除油；步骤三，使用中和溶液清洗所述铝合金的表面；步骤四，将铝合金置于阳极氧化溶液中进行阳极氧化形成阳极氧化层，所述阳极氧化溶液包括；0.5‑2g/L的草酸、30‑80g/L的铬酸酐、0.5‑5g/L的硼酸、0.5‑1g/L的磷酰基乙酸、0.1‑0.5g/L的3,4‑二羟基苯乙酸，阳极氧化的温度为40‑50℃，阳极氧化的阴极电流密度为0.5‑1A/dm2，阳极氧化的电压为25‑40V；步骤五，使用着色溶液对铝合金的阳极氧化层进行着色；步骤六，对着色后的阳极氧化层进行封孔处理。
Description
技术领域
本发明涉及表面处理技术领域，具体而言，涉及了提供了一种铝合金的阳极氧化层着色的方法。
背景技术
铝合金在自然环境下它的表面可以形成一层天然氧化层，但是该非晶态的薄膜结构松散，不能提供良好的耐蚀性，无法满足使用要求。这种在自然环境下形成的氧化层的耐候性和可靠性都非常差，因此需要对铝合金的表面进行阳极氧化处理形成高防护性的阳极氧化层。为了提高铝合金的装饰性，铝合金在完成阳极氧化处理后会进行着色，铝合金的传统着色方法多采用一步电解法或二步电解法，需要引入相应的金属盐，重金属离子处理不当容易污染环境，而且传统着色方法处理后的铝合金表面色彩较为单一。
为了在着色过程中减少金属盐的使用，铝合金在完成阳极氧化处理后还可以采用化学着色方法替代电解法着色进行着色，化学着色方法是使用含有有机着色剂的溶液对铝合金进行着色，有机着色剂吸附并进入铝合金的阳极氧化层中，最后通过封闭处理工艺将膜孔封闭而使有机着色剂永久固定在铝表面。但现有的应用于铝合金的阳极氧化层着色的化学着色方法存在的技术问题：铝合金的阳极氧化工艺对铝合金的阳极氧化层的微观结构有重要影响，而铝合金的阳极氧化层的微观结构对于化学着色的效果影响重大，因此容易出现铝合金的阳极氧化层着色后出现不同区域色差较明显、色泽不均匀的情况，也容易出现有机着色剂和铝合金的阳极氧化层之间的附着力较差的情况。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种铝合金的阳极氧化层着色的方法，旨在完善铝合金的阳极氧化层采用化学着色方法进行着色的效果
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种铝合金的阳极氧化层着色的方法，包括以下步骤：
步骤一，对铝合金的表面进行抛光，从而将铝合金表面原有的氧化层除去；
步骤二，对铝合金的表面进行除油；
步骤三，使用中和溶液清洗铝合金的表面；
步骤四，将铝合金置于阳极氧化溶液中进行阳极氧化形成阳极氧化层，阳极氧化溶液包括：0.5-2g/L的草酸、30-80g/L的铬酸酐、0.5-5g/L的硼酸、0.5-1g/L的磷酰基乙酸、0.1-0.5g/L的3,4-二羟基苯乙酸，阳极氧化的温度为40-50℃，阳极氧化的阴极电流密度为0.5-1A/dm2，阳极氧化的电压为25-40V，阳极氧化的时间为20-60min；
步骤五，使用着色溶液对铝合金的阳极氧化层进行着色；
步骤六，对着色后的阳极氧化层进行封孔处理。
上述相邻步骤之间还包括水洗处理工序，即使用40-60℃的流动去离子水清洗铝合金1-2min。
在一实施例中，步骤一中，将铝合金表面涂覆抛光膏后进行机械抛光，使铝合金的表面干净而且没有划痕；
在一实施例中，步骤二中，将铝合金置于碱性除油液中10-15min，碱性除油液包括30-40g/L的氢氧化钠，碱性除油液的温度40-50℃。
在一实施例中，步骤三中，将铝合金置于中和溶液中清洗1-2min，中和溶液为质量百分比为10-15％的硝酸溶液，中和溶液的温度为25-35℃。
在一实施例中，步骤五中，将铝合金置于着色溶液中20-30min，着色溶液的温度为40-45℃，着色溶液包括1-10g/L的有机着色剂和5-15g/L的pH调节剂。优选的，有机着色剂为C.I.酸性黑109、C.I.酸性黄197、C.I.酸性红426、C.I.酸性蓝9、C.I.酸性绿108、C.I.酸性棕290、C.I.酸性橙149、C.I.酸性紫48中的一种或几种混合。优选的，pH调节剂为醋酸钠。当有机着色剂包括多钟不同颜色的有机着色剂时，铝合金经过着色溶液的处理可以得到获得渐变色的着色效果。
在一实施例中，步骤六中，所述封孔处理工艺参数为：去离子水；温度100℃；pH值6.5-7.0；沸腾时间20-30min。封孔处理完成后使用去离子水将铝合金表面冲洗干净后干燥即可
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
1、宽色系，只需要适当改变着色溶液中有机着色剂的组成就可以得到几乎所有的色系；
2、工艺简单，着色不需要使用电解槽，便于实现批量生产；
3、着色稳定，铝合金的阳极氧化层着色后的色差小；
4、着色溶液中不含有金属离子，生产成本低。
具体实施方式
下面将更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
本实施例提供了一种铝合金的阳极氧化层着色的方法，包括以下步骤：
步骤一，对铝合金的表面进行抛光，从而将铝合金表面原有的氧化层除去；
步骤二，对铝合金的表面进行除油；
步骤三，使用中和溶液清洗铝合金的表面；
步骤四，将铝合金置于阳极氧化溶液中进行阳极氧化形成阳极氧化层，阳极氧化溶液包括；0.5g/L的草酸、30g/L的铬酸酐、0.5g/L的硼酸、0.5g/L的磷酰基乙酸、0.1g/L的3,4-二羟基苯乙酸，阳极氧化的温度为40℃，阳极氧化的阴极电流密度为0.5A/dm2，阳极氧化的电压为25V，阳极氧化的时间为60min；
步骤五，使用着色溶液对铝合金的阳极氧化层进行着色，着色溶液包括1.5g/L的C.I.酸性红426和1.5g/L的C.I.酸性黄197，着色后的阳极氧化层获得了红黄渐变的着色效果；
步骤六，对着色后的阳极氧化层进行封孔处理。
实施例2
本实施例提供了一种铝合金的阳极氧化层着色的方法，包括以下步骤：
步骤一，对铝合金的表面进行抛光，从而将铝合金表面原有的氧化层除去；
步骤二，对铝合金的表面进行除油；
步骤三，使用中和溶液清洗铝合金的表面；
步骤四，将铝合金置于阳极氧化溶液中进行阳极氧化形成阳极氧化层，阳极氧化溶液包括；2g/L的草酸、80g/L的铬酸酐、5g/L的硼酸、1g/L的磷酰基乙酸、0.5g/L的3,4-二羟基苯乙酸，阳极氧化的温度为40-50℃，阳极氧化的阴极电流密度为1A/dm2，阳极氧化的电压为40V，阳极氧化的时间为20min；
步骤五，使用着色溶液对铝合金的阳极氧化层进行着色，着色溶液包括2g/L的C.I.酸性黄197和4g/L的C.I.酸性蓝9，着色后的阳极氧化层获得了黄蓝渐变的着色效果；
步骤六，对着色后的阳极氧化层进行封孔处理。
实施例3
本实施例提供了一种铝合金的阳极氧化层着色的方法，本实施例使用的铝合金为15mm×15mm×10mm规格的2024铝合金方块，方法包括如下步骤：
步骤一，对铝合金的表面进行机械抛光处理，从而将铝合金表面原有的氧化层除去，并得到干净而且没有划痕的表面；
步骤二，将所述铝合金置于碱性除油液中15min，碱性除油液包括35g/L的氢氧化钠，碱性除油液的温度为45℃；
步骤三，将所述铝合金置于所述中和溶液中清洗2min，所述中和溶液为质量百分比为10％的硝酸溶液，所述中和溶液的温度为30℃；
步骤四，将铝合金置于阳极氧化溶液中进行阳极氧化形成阳极氧化层，阳极氧化溶液包括：1g/L的草酸、40g/L的铬酸酐、2g/L的硼酸、0.8g/L的磷酰基乙酸、0.4g/L的3,4-二羟基苯乙酸，阳极氧化的温度为45℃，阳极氧化的阴极电流密度为0.8A/dm2，阳极氧化的电压为30V，阳极氧化的时间为30min；
步骤五，使用着色溶液对铝合金的阳极氧化层进行着色，着色溶液包括5g/L的C.I.酸性黑109、10g/L的醋酸钠，着色后的阳极氧化层获得了黑色的着色效果；
步骤六，对着色后的阳极氧化层进行封孔处理，所述封孔处理工艺参数为：去离子水温度100℃；pH值6.5；沸腾时间25min。
对比例1
对比例1提供的一种铝合金的阳极氧化层着色的方法与实施例3提供的一种铝合金的阳极氧化层着色的方法的区别仅在于：对比例1中阳极氧化溶液不包括磷酰基乙酸。
对比例2
对比例2提供的一种铝合金的阳极氧化层着色的方法与实施例3提供的一种铝合金的阳极氧化层着色的方法的区别仅在于：对比例2中阳极氧化溶液不包括3,4-二羟基苯乙酸。
对比例3
对比例3提供的一种铝合金的阳极氧化层着色的方法与实施例3提供的一种铝合金的阳极氧化层着色的方法的区别仅在于：对比例3提供的一种铝合金的阳极氧化层着色的方法不包括封孔处理。
将本发明中的实施例3、对比例1-3得到的着色后的铝合金的性能测试结果如表1所示。
其中，所述耐磨性试验的具体操作过程为：用PMJ-1型平面磨耗仪，在负荷600g下，往复摩擦400次，最后进行全相显微镜测定摩擦前后的厚度变化用次/um标识耐磨性，取三次测定的平均值。
表1
由上述表1可以看出，实施例3得到的着色后的铝合金的耐蚀性较强，在大气曝露16个月后还依旧保持色泽，毫无褪色迹象，也无腐蚀点；同时，还具有耐热性。封孔处理有利于着色后的铝合金保持色泽。
由上述表1可以看出，阳极氧化溶液中磷酰基乙酸和的3,4-二羟基苯乙酸具有协同作用使得在铝合金表面制备的阳极氧化层在经过着色溶液的着色后得到无色差并且色泽均匀的表面。发明人对其中的原理尚未研究透彻，但发明人猜测原因在于：在阳极氧化溶液中是否同时添加磷酰基乙酸和的3,4-二羟基苯乙酸对于铝合金的阳极氧化层的微观结构有重大影响，阳极氧化溶液中同时添加磷酰基乙酸和的3,4-二羟基苯乙酸时得到的阳极氧化层的微观结构为：微孔孔径大小均匀，孔密度较高，孔洞之间无连孔现象，且与表面相垂直，孔洞之间并无交叉，具有单向性和均一性，因此利于下一步的着色处理步骤，有利于有机着色剂吸附并进入铝合金的阳极氧化层中，使着色效果达到最佳。
综上所述，由本发明提出的一种铝合金的阳极氧化层着色的方法得到的着色铝合金具有良好的耐蚀和耐热性，能够承受和抵挡室内或室外的长期光照、高温、大气暴露和中性盐雾的破坏作用，在长久的使用过程中，依旧保持艳丽的色泽，且色膜颜色均匀、稳定，在长期的使用过程中也不存在褪色问题，具有较强的耐候性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种铝合金的阳极氧化层着色的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，对所述铝合金的表面进行抛光；
步骤二，对所述铝合金的表面进行除油；
步骤三，使用中和溶液清洗所述铝合金的表面；
步骤四，将铝合金置于阳极氧化溶液中进行阳极氧化形成阳极氧化层，所述阳极氧化溶液包括：0.5-2g/L的草酸、30-80g/L的铬酸酐、0.5-5g/L的硼酸、0.5-1g/L的磷酰基乙酸、0.1-0.5g/L的3,4-二羟基苯乙酸，阳极氧化的温度为40-50℃，阳极氧化的阴极电流密度为0.5-1A/dm2，阳极氧化的电压为25-40V，阳极氧化的时间为20-60min；
步骤五，使用着色溶液对铝合金的阳极氧化层进行着色，将所述铝合金置于所述着色溶液中20-30min，所述着色溶液的温度为40-45℃，所述着色溶液包括1-10g/L的有机着色剂和5-15g/L的醋酸钠，所述有机着色剂为C.I.酸性黑109、C.I.酸性黄197、C.I.酸性红426、C.I.酸性蓝9、C.I.酸性绿108、C.I.酸性棕290、C.I.酸性橙149、C.I.酸性紫48中的一种或几种混合；
步骤六，对着色后的阳极氧化层进行封孔处理，所述封孔处理的工艺参数为：去离子水；温度100℃；pH值6.5-7.0；沸腾时间20-30min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，将所述铝合金置于碱性除油液中10-15min，所述碱性除油液包括30-40g/L的氢氧化钠，所述碱性除油液的温度40-50℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，将所述铝合金置于所述中和溶液中清洗1-2min，所述中和溶液为质量百分比为10-15％的硝酸溶液，所述中和溶液的温度为25-35℃。
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