CN115449878B - 一种铝型材黑色着色工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属表面处理技术领域，公开了一种铝型材黑色着色工艺。该工艺包括步骤：将经过阳极氧化处理的铝型材依次进行一次电解着色和二次电解着色；一次电解着色以硫酸铜为主盐进行电解着色，一次电解着色的条件为：槽液的温度为18‑22℃，交流电源的电压为15‑17v，着色时间为6‑8min；二次电解着色以硫酸亚锡为主盐进行电解着色，二次电解着色的条件为：槽液的温度为18‑22℃，交流电压为18‑20V，时间为1‑2min。本发明通过以硫酸铜为主盐进行一次电解着色，再以硫酸亚锡为主盐进行二次电解着色，减少锡盐使用，同时阳极氧化膜在6μm以上即可得到纯黑色，从而减少了成本，提高了生产效率。

Description

一种铝型材黑色着色工艺
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，特别涉及一种铝型材黑色着色工艺。
背景技术
目前的铝型材黑色着色工艺，主要是用硫酸亚锡，或硫酸亚锡和硫酸镍作为电解液，通过电解反应，让锡的氧化物，或锡的氧化物和金属锡沉积在阳极氧化膜孔中，从而显黑色。由于锡盐本身较贵，使得生产成本较高，而且锡盐着黑色，在实际生产中，阳极氧化膜基本要15μm以上才能得到纯黑色，导致阳极氧化时间长，影响黑色铝型材的生产效率。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种铝型材黑色着色工艺，通过以硫酸铜为主盐进行一次电解着色，再以硫酸亚锡为主盐进行二次电解着色，减少锡盐使用，同时阳极氧化膜在6μm以上即可得到纯黑色，从而减少了成本，提高了生产效率。
本发明的第一方面提供一种铝型材黑色着色工艺，包括以下步骤：
对铝型材进行阳极氧化，在所述铝型材的表面形成阳极氧化膜；
将经过所述阳极氧化处理的铝型材依次进行一次电解着色和二次电解着色；
在所述一次电解着色的步骤中，以硫酸铜为主盐进行电解着色，一次电解着色的条件为：槽液的温度为18-22℃，交流电源的电压为15-17v，着色时间为6-8min；
在所述二次电解着色的步骤中，以硫酸亚锡为主盐进行电解着色，二次电解着色的条件为：槽液的温度为18-22℃，交流电压为18-20V，时间为1-2min。
本发明先用低成本的硫酸铜为主盐进行一次电解着色，使得金属铜沉积在阳极氧化膜孔中，在金属铜即将沉积填满阳极氧化膜孔时(体积填充度在90％以上)，停止一次电解着色，再以硫酸亚锡为主盐进行二次电解着色，如此锡盐的消耗量能够减少90％以上，同时阳极氧化膜在6μm以上即可得到纯黑色，从而减少了成本，提高了生产效率，极具推广应用价值。
发明人在长期的生产实践中发现，如果增加铜盐槽的着色时间(一次电解着色)，铜盐以金属铜沉积在阳极氧化膜孔中并填满阳极氧化膜孔，铝型材表面就会有一层铜红色的灰，因此出现铜红色的灰时即认定阳极氧化膜孔已被金属铜沉积填满，此时可通过适当减少着色时间，不以起铜红色的灰为标准，才进入下一次的锡盐二次电解着色。发明人还发现，阳极氧化膜孔被金属铜沉积填满后的铝型材，虽能做成黑色，但与纯黑色相比还是有不足之处，主要是铜盐着色出来的料底色带红色，特别是在太阳下或强光下照射更明显，所以不能称之为纯黑色。核心原因是铜盐着色所产生的沉积层密度不够，不能得纯黑色，本发明再通过二次电解着色时，锡盐是在金属铜上面再生成锡的氧化物沉积层来填充阳极氧化膜孔，因为新生成的沉积锡的氧化物的密度比金属铜沉积物要高很多，所以只要短时间的二次电解着色或者叫补色，铜盐着色后留下的红底很快就会消失，因此能够得到纯正的黑色。
另外在铝型材的电泳或瓷泳生产过程中，铝型材处于阳极，而铜盐着色时在阳极氧化膜孔中的沉积物为单质金属铜，会存在一个阳极溶解过程，所以实际生产中发现仅采用铜盐着黑后，再进行电泳或瓷泳会出现褪色现象，黑度会降低，底色会更加偏红。本发明先进行铜盐着色，再进行锡盐着色是由于铜盐着色是以单质金属铜沉积在阳极氧化膜孔中的，因此能再次进行二次电解着色，而锡盐着色基本上是以氧化物锡的形式沉积在阳极氧化膜孔中的，若先进行锡盐着色便不能在它上面再进行二次电解着色或补色。金属铜和锡的氧化物在耐候性上是有本质区别的，锡的氧化物在耐酸、耐碱、耐盐雾、耐紫外氧化等方面有绝对优势。本发明通过锡盐的二次电解着色，不仅使铝型材颜变得更黑，更美观，而且因为有锡的氧化物覆盖在金属铜上，相当于金属铜上镀了一层耐候性好的锡的氧化物，质量更有保障，耐候性和传统单锡盐着色没有本质上的区别。
优选地，所述阳极氧化膜的厚度为6-20μm。
优选地，所述对铝型材进行阳极氧化处理前，还包括对铝型材进行碱蚀的预处理步骤。
优选地，在所述一次电解着色的步骤中，所用槽液的组成为：游离硫酸：18-22g/L，硫酸铜15-20g/L，硼酸8-12g/L，硫酸镁3-7g/L。
优选地，在所述二次电解着色的步骤中，所用槽液的组成为：游离硫酸18-22g/L，硫酸亚锡4-6g/L，稳定剂30-40g/L。
优选地，所述稳定剂包括柠檬酸、酒石酸、硼酸、对苯二酚、氨基磺酸中的至少一种。
优选地，所述稳定剂包括柠檬酸、酒石酸、硼酸、对苯二酚和氨基磺酸。
优选地，在所述阳极氧化的步骤中，工艺参数为：游离硫酸150-180g/L，铝离子1-20g/L，电流密度为1.3-1.5A/dm2，温度为18-22℃，时间为15-20min。
优选地，经过所述二次电解着色后，还包括封孔、电泳或瓷泳处理步骤。
优选地，在所述封孔的处理步骤中，控制封孔槽的工艺参数为：Ni2+浓度为1-1.1g/L、F-浓度为0.3-0.4g/L、pH值为6.2-6.3、温度为22-28℃、时间为8-10min。
本发明的第二方面提供一种黑色铝型材，采用本发明所述的铝型材黑色着色工艺制备而成，所述黑色铝型材的表面具有6-20μm的黑色氧化膜。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明铝型材黑色着色工艺，通过在铝型材的表面形成阳极氧化膜，再以硫酸铜为主盐进行一次电解着色，然后以硫酸亚锡为主盐进行二次电解着色，减少锡盐使用，同时阳极氧化膜在6μm以上即可得到纯黑色，从而减少了成本，提高了生产效率。
通过本发明工艺生产出来的黑色铝型材，表面得到的着色膜层呈纯正的黑色，黑色氧化膜层的厚度较低(6-20μm)，具有良好的耐酸、耐碱、耐盐雾、耐紫外氧化性能。
附图说明
图1是本发明实施例1和对比例1制备的产品对比图。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂、装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1
一种铝型材黑色着色工艺，包括以下步骤：
S1，预处理：将铝型材浸入到50g/L的氢氧化钠溶液中碱蚀，水洗干净后备用；
S2，阳极氧化：将S1预处理完成的铝型材放入阳极氧化槽进行阳极氧化处理，控制氧化槽槽液中游离硫酸150g/L，铝离子10g/L，电流密度为1.3A/dm2，温度为18℃，时间为15min，然后清洗表面，在铝型材的表面形成6μm的阳极氧化膜；
S3，一次电解着色：将S2阳极氧化完成的铝型材作为阳极，316L不锈钢作为阴极，进行一次电解着色，一次电解着色所用槽液的组成为：游离硫酸：18g/L，硫酸铜15g/L，硼酸10g/L，硫酸镁3g/L；一次电解着色的工艺参数为：槽液的温度为18℃，交流电源的电压为16v，着色时间为6min；
S4，二次电解着色：将S3一次电解着色完成的铝型材作为阳极，316L不锈钢作为阴极，进行二次电解着色，二次电解着色所用槽液的组成为：游离硫酸18g/L，硫酸亚锡4g/L，酒石酸10g/L，柠檬酸5g/L，硼酸10g/L，氨基磺酸2g/L，对苯二酚5g/L；二次电解着色的工艺参数为：槽液的温度为18℃，交流电压为18V，时间为1min；
S5，封孔：将S4二次电解着色完成的铝型材在封孔槽液中进行封孔处理，控制封孔槽的工艺参数为：Ni2+浓度为1g/L、F-浓度为0.3g/L、pH值为6.3、温度为25℃、时间为8min。
实施例2
一种铝型材黑色着色工艺，包括以下步骤：
S1，预处理：将铝型材浸入到50g/L的氢氧化钠溶液中碱蚀，水洗干净后备用；
S2，阳极氧化：将S1预处理完成的铝型材放入阳极氧化槽进行阳极氧化处理，控制氧化槽槽液中游离硫酸180g/L，铝离子20g/L，电流密度为1.5A/dm2，温度为22℃，时间为20min，然后清洗表面，在铝型材的表面形成8μm的阳极氧化膜；
S3，一次电解着色：将S2阳极氧化完成的铝型材作为阳极，316L不锈钢作为阴极，进行一次电解着色，一次电解着色所用槽液的组成为：游离硫酸：22g/L，硫酸铜20g/L，硼酸12g/L，硫酸镁7g/L；一次电解着色的工艺参数为：槽液的温度为22℃，交流电源的电压为17v，着色时间为8min；
S4，二次电解着色：将S3一次电解着色完成的铝型材作为阳极，316L不锈钢作为阴极，进行二次电解着色，二次电解着色所用槽液的组成为：游离硫酸22g/L，硫酸亚锡6g/L，酒石酸10g/L，柠檬酸6g/L，硼酸10g/L，氨基磺酸3g/L，对苯二酚6g/L；二次电解着色的工艺参数为：槽液的温度为22℃，交流电压为20V，时间为2min；
S5，封孔：将S4二次电解着色完成的铝型材在封孔槽液中进行封孔处理，控制封孔槽的工艺参数为：Ni2+浓度为1g/L、F-浓度为0.3g/L、pH值为6.3、温度为25℃、时间为8min。
实施例3
一种铝型材黑色着色工艺，包括以下步骤：
S1，预处理：将铝型材浸入到50g/L的氢氧化钠溶液中碱蚀，水洗干净后备用；
S2，阳极氧化：将S1预处理完成的铝型材放入阳极氧化槽进行阳极氧化处理，控制氧化槽槽液中游离硫酸165g/L，铝离子15g/L，电流密度为1.4A/dm2，温度为20℃，时间为18min，然后清洗表面，在铝型材的表面形成7μm的阳极氧化膜；
S3，一次电解着色：将S2阳极氧化完成的铝型材作为阳极，316L不锈钢作为阴极，进行一次电解着色，一次电解着色所用槽液的组成为：游离硫酸：20g/L，硫酸铜18g/L，硼酸10g/L，硫酸镁5g/L；一次电解着色的工艺参数为：槽液的温度为20℃，交流电源的电压为16v，着色时间为7min；
S4，二次电解着色：将S3一次电解着色完成的铝型材作为阳极，316L不锈钢作为阴极，进行二次电解着色，二次电解着色所用槽液的组成为：游离硫酸20g/L，硫酸亚锡5g/L，酒石酸11g/L，柠檬酸6g/L，硼酸11g/L，氨基磺酸3g/L，对苯二酚6g/L；二次电解着色的工艺参数为：槽液的温度为20℃，交流电压为19V，时间为1.5min；
S5，封孔：将S4二次电解着色完成的铝型材在封孔槽液中进行封孔处理，控制封孔槽的工艺参数为：Ni2+浓度为1g/L、F-浓度为0.3g/L、pH值为6.3、温度为25℃、时间为8min。
对比例1(与实施例1的区别在于采用一次电解着色)
一种铝型材黑色着色工艺，包括以下步骤：
S1，预处理：将铝型材浸入到50g/L的氢氧化钠溶液中碱蚀，水洗干净后备用；
S2，阳极氧化：将S1预处理完成的铝型材放入阳极氧化槽进行阳极氧化处理，控制氧化槽槽液中游离硫酸150g/L，铝离子10g/L，电流密度为1.3A/dm2，温度为18℃，时间为15min，然后清洗表面，在铝型材的表面形成6μm的阳极氧化膜；
S3，一次电解着色：将S2阳极氧化完成的铝型材作为阳极，316L不锈钢作为阴极，进行一次电解着色，一次电解着色所用槽液的组成为：游离硫酸：18g/L，硫酸铜15g/L，硼酸8g/L，硫酸镁3g/L；一次电解着色的工艺参数为：槽液的温度为18℃，交流电源的电压为16v，着色时间为10min；
S4，封孔：将S3一次电解着色完成的铝型材在封孔槽液中进行封孔处理，控制封孔槽的工艺参数为：Ni2+浓度为1g/L、F-浓度为0.3g/L、pH值为6.3、温度为25℃、时间为8min。
将实施例1制备得到的黑色铝型材以及对比例1制备得到的黑色铝型材在阳光下进行对比，如图1所示，可以明显地看到对比例1制备得到的黑色铝型材(a)黑中带红，不是真黑色，而实施例1制备得到的黑色铝型材(b)为真黑色。另外，将实施例1制备得到的黑色铝型材(标样)以及对比例1制备得到的黑色铝型材(试样)采用色度仪进行测试，其中ΔL＝0.8，Δa＝0.2，可见对比例1制备得到的黑色铝型材相比实施例1制备得到的黑色铝型材偏红。
将实施例1制备得到的黑色铝型材进行性能检测，测试结果如表1所示。
表1
从表1的数据可以看出，实施例1制备得到的黑色铝型材各性能均符合标准要求；实施例2、实施例3制备得到的黑色铝型材均能通过表1中的各检测项目，且各性能与实施例1制备得到的黑色铝型材性能基本相当。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种铝型材黑色着色工艺，其特征在于，包括以下步骤：
对铝型材进行阳极氧化，在所述铝型材的表面形成阳极氧化膜；所述阳极氧化膜的厚度为6-20μm；
将经过所述阳极氧化处理的铝型材依次进行一次电解着色和二次电解着色；
在所述一次电解着色的步骤中，以硫酸铜为主盐进行电解着色，一次电解着色的条件为：槽液的温度为18-22℃，交流电源的电压为15-17v，着色时间为6-8min；
在所述一次电解着色的步骤中，所用槽液的组成为：游离硫酸：18-22g/L，硫酸铜15-20g/L，硼酸8-12g/L，硫酸镁3-7g/L；
在所述二次电解着色的步骤中，以硫酸亚锡为主盐进行电解着色，二次电解着色的条件为：槽液的温度为18-22℃，交流电压为18-20V，时间为1-2min；
在所述二次电解着色的步骤中，所用槽液的组成为：游离硫酸18-22g/L，硫酸亚锡4-6g/L，稳定剂30-40g/L。
2.根据权利要求1所述的铝型材黑色着色工艺，其特征在于，所述对铝型材进行阳极氧化处理前，还包括对铝型材进行碱蚀的预处理步骤。
3.根据权利要求1所述的铝型材黑色着色工艺，其特征在于，所述稳定剂包括柠檬酸、酒石酸、硼酸、对苯二酚、氨基磺酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的铝型材黑色着色工艺，其特征在于，在所述阳极氧化的步骤中，工艺参数为：游离硫酸150-180g/L，铝离子1-20g/L，电流密度为1.3-1.5A/dm2，温度为18-22℃，时间为15-20min。
5.根据权利要求1所述的铝型材黑色着色工艺，其特征在于，经过所述二次电解着色后，还包括封孔或电泳处理步骤。
6.根据权利要求5所述的铝型材黑色着色工艺，其特征在于，在所述封孔的处理步骤中，控制封孔槽的工艺参数为：Ni2+浓度为1-1.1g/L、F-浓度为0.3-0.4g/L、pH值为6.2-6.3、温度为22-28℃、时间为8-10min。
7.一种黑色铝型材，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的铝型材黑色着色工艺制备而成，所述黑色铝型材的表面具有6-20μm的黑色氧化膜。
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