TW201413064A - 一種金屬表面顏色漸層的處理方法及其得到的金屬材料 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種金屬表面處理方法，其主要包括以下步驟：陽極氧化處理、漸層噴塗處理、著色處理、去除油墨處理以及封孔處理。本發明通過漸層噴塗，將含有染料及水溶性油墨的噴塗液噴塗於陽極氧化膜層的表面，通過控制工件表面形成的噴塗液層的厚度(即噴塗液的量)實現單色漸層效果或者採用多種顏色進行噴塗使工件表面實現多色漸層效果，其可以實現線性漸層、徑向漸層、菱形漸層等多種漸層效果，大大改善了金屬表面的裝飾效果。

Description

一種金屬表面顏色漸層的處理方法及其得到的金屬材料

本發明涉及表面處理領域，尤其涉及一種金屬表面處理方法。

目前金屬表面裝飾中，漸層色的實現主要是通過在金屬工件表面直接噴塗或者印刷來實現的。對於高檔數位外殼裝飾的漸層又以噴塗最為常見，通過對噴塗設備的控制，得到一種或幾種顏色的漸層。其可以實現多種顏色的漸層，並且漸層形式多，但現有的噴塗表面裝飾層均為漆膜，由於漆膜與金屬結合力較差，使用過程中容易產生脫落現象；同時，由於漆膜的硬度較低使用的過程中很容易產生刮痕，磨損，其表面很容易失去光澤，這些因素的影響使得其在金屬數碼外殼表面裝飾的應用受到了限制。

而對於金屬的陽極氧化產品可通過染色處理，使染料分子浸入其陽極氧化膜孔內實現漸層效果。由於表面不同於漆膜，具有更好的金屬質感和更好的表面性能。目前傳統的染色處理只能實現單色或雙色的直線型漸層，如一種顏色由深色到淺色、兩種顏色由一種顏色漸層到另一種顏色。但其只能實現直線型的漸層，無法實現由淺色到深色再到淺色的漸層效果、徑向的漸層、菱形漸層 或者多種顏色同時在一片工件上的漸層。

本發明的目的在於至少解決現有技術中存在的技術問題之一。

為此，本發明提供一種金屬表面顏色漸層的處理方法，其包括以下步驟：S1：陽極氧化處理：對經過前處理的金屬工件進行陽極氧化處理，在金屬工件表面形成陽極氧化膜層；S2：漸層噴塗處理：將噴塗液噴塗在所述陽極氧化膜層上，使噴塗液的厚度成連續變化；所述噴塗液中含有水溶性油墨及染料；S3：著色處理：將步驟S2所得的金屬工件靜置1至30分鐘以使著色完全；S4：去除油墨處理：將S3所得的金屬工件進行水洗處理，以去除陽極氧化膜層上的殘餘的噴塗液；S5：封孔處理，將步驟S4所得的金屬工件進行封孔處理。

同時，本發明還提供一種金屬材料，所述金屬材料為經過以上所述的處理方法處理後所得到的金屬材料。

本發明通過漸層噴塗，將含有水溶性油墨及染料的噴塗液噴塗於陽極氧化膜層的表面，然後靜置，染料分子被吸附進金屬工件表面的陽極氧化膜層中的微孔中，實現染色。本發明通過漸層噴塗控制噴塗於金屬工件表面噴塗液層的厚度(即噴塗液的量)的漸層變化，使得金屬 工件表面不同位置吸附進陽極氧化膜層微孔中的染料分子的量不同，形成漸層染色，進而實現漸層效果；或者採用多種顏色進行噴塗，在工件表面實現多色漸層效果。通過控制噴塗設備，可以實現線性漸層、徑向漸層、菱形漸層等多種漸層效果，大大改善了金屬表面的裝飾效果。

為了使本發明所欲解決的問題、解決問題之技術手段及對照先前技術之功效更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步闡述。然而，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並非用以限定本發明。

本發明之金屬表面顏色漸層的處理方法，其包括以下步驟：S1：陽極氧化處理：對經過前處理的金屬工件進行陽極氧化處理，在金屬工件表面形成陽極氧化膜層；S2：漸層噴塗處理：將噴塗液噴塗在所述陽極氧化膜層上，使噴塗液的厚度成連續變化；所述噴塗液噴塗液中含有水溶性油墨及染料；S3：著色處理：將步驟S2所得的金屬工件靜置1至30分鐘，以使著色完全；S4：去除油墨處理：將S3所得的金屬工件進行水洗處理，以去除陽極氧化膜層上殘餘的噴塗液；S5：封孔處理，將步驟S4所得的金屬工件進行封孔處 理。

在本發明之處理方法中，對金屬工件沒有特殊限定，可以為常規的能夠進行陽極氧化處理並在表面形成微孔的金屬工件，較佳的是，鋁金屬工件或鋁合金工件。

金屬工件在進行陽極氧化前優選進行前處理，對於不同的金屬工件，前處理工藝對於本領域技術人員所公知的，在此不做詳細描述。以鋁或鋁合金為例，其前處理工藝一般包括：除油除蠟處理、鹼蝕處理、中和處理、化學拋光處理、中和處理以及清洗等。

在本發明之處理方法中，所述陽極氧化處理可以為常規的金屬陽極氧化處理，陽極氧化處理一般是指以金屬工件為陽極，以電解槽為陰極，將金屬工件置於電解液中進行氧化。電解液可以為硫酸、鉻酸、草酸等的水溶液中的一種或幾種。本發明優選為硫酸陽極氧化，其具體操作為：將金屬工件置於濃度為150至210克每升(g/L)的硫酸溶液中，在5至20伏特(V)電壓下處理10至60分鐘。經過上述硫酸陽極氧化處理後，得到的陽極氧化膜層的厚度為5至20微米(um)，其孔隙率較高、耐腐蝕性和耐磨性能更佳。

在本發明之處理方法中，採用漸層噴塗的方式將噴塗液噴塗在所述陽極氧化膜層上，使噴塗液的厚度成連續變化。此處“連續變化”可以理解為：將金屬表面的每個位置用座標(X,Y)表示，該點噴塗液的厚度Z用函數表示為Z=f(X,Y)，函數f(X,Y)為連續函數。

本發明之處理方法中，噴塗液中含有水溶性油 墨及染料。在進行漸層噴塗時，如果直接噴塗染料溶液，由於流平作用(leveling effect)，噴塗在金屬工件表面的染料溶液會形成厚度一致的溶液膜，即噴塗後，金屬工件表面各個位置的染料含量一致，吸附進陽極氧化膜層微孔中的染料含量一致，無法實現漸層效果。

本發明的發明人經過研究發現，將染料摻入水溶性油墨中形成噴塗液，在金屬工件表面進行噴塗後，其可以吸附在工件表面，且保持具有漸層效果的厚度不變，即可以在金屬工件表面實現厚度連續變化的油墨層，靜止一段時間，摻入水溶性油墨中的染料能夠被吸附進金屬工件表面的陽極氧化膜層微孔中，進而實現漸層效果。

發明人分析可能是因為水溶性油墨流動性較差，其吸附在金屬工件表面形成油墨層後不會產生擴散或流平，其可以保持油墨層的厚度不變；而染料分子中含有-SO₃H和-COOH等陰離子基團，其與陽極氧化膜層存在化學及物理吸附作用，非常容易被吸附進入陽極氧化膜層的微孔中。同時，由於油墨層是水溶性的，在染料分子充分的吸附進陽極氧化膜層的微孔中後，可以通過簡單的水洗步驟，使吸附在金屬工件表面的水溶性油墨溶解在水中，進而進行去除，且去除水溶性油墨後，金屬工件的表觀不會發生變化或變形。故，本發明採用含有染料及水溶性油墨的噴塗液進行噴塗，染料分子均勻分散在水溶性油墨中，由於水溶性油墨厚度的連續變化，金屬工件表面各個位置的染料分子的量也能呈現連續變化，吸附進陽極氧化膜層的微孔中的染料分子的量也呈連續變化，繼而實現漸 層效果。

在本發明之處理方法中，水溶性油墨沒有特殊限定，可以為常規的水溶性油墨；本發明之處理方法中，噴塗液包括水溶性油墨和染料，水溶性油墨較佳的為醇類水溶性油墨、短鏈油脂類水溶性油墨、酮類水溶性油墨。所述醇類水溶性油墨為本發明所屬領域中具有通常知識者所公知，一般是指溶劑為醇類，例如溶劑為丙醇、丁醇等的水溶性油墨；所述短鏈油脂類水溶性油墨為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所公知，一般是指溶劑為短鏈油脂類，例如溶劑為甘油的水溶性油墨；所述酮類水溶性油墨為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所公知，一般是指溶劑為酮類，例如溶劑為丙酮、丁酮等的水溶性油墨。

在本發明之處理方法中，噴塗液的主要成分為水溶性油墨及染料。較佳的，以所述噴塗液的總量為基準，染料的含量為10-20wt%，更加有利於染料被吸附進陽極氧化膜層的微孔中。

噴塗液中的染料較佳的為偶氮類染料、蒽醌類染料、硝基類染料、酞菁類染料中的至少一種。偶氮類染料、蒽醌類染料、硝基類染料、酞菁類染料均為本發明所屬領域中具有通常知識者所公知，在此不做贅述。陽極氧化膜層壁呈正電性，所噴塗的噴塗液中的染料分子含有-SO₃H和-COOH等陰離子基團，其與陽極氧化膜層存在化學及物理吸附作用，可使噴塗液中的染料被吸附進陽極氧化膜層中。噴塗後對工件做靜置處理，靜置1至30分鐘 基本可使得噴塗液中的的染料分子完全進入陽極氧化膜層中。

在噴塗的過程中，可以根據所需要的漸層效果、形狀或圖案控制噴塗液噴塗在陽極氧化膜層不同部位所形成的噴塗液層的厚度(即噴墨量)，如需要顏色變深時，控制噴塗液層的厚度逐漸增加，則吸附進入陽極氧化膜層微孔中的染料的量逐漸增加，顏色逐漸變深；需要顏色變淺時，控制噴塗液層的厚度逐漸減少，則吸附進入陽極氧化膜層微孔中的染料的量逐漸增減少，顏色逐漸變淺。

漸層噴塗的噴塗設備採用自動噴塗設備，其噴槍位於橫向和縱向兩根控制導軌上。通過電腦程式控制導軌電機的運動，使得設備中噴槍可以實現勻速或者勻加速的直線、圓形或者是矩形的運動。同時，通過電腦控制噴槍噴出的噴塗液的量，從而在金屬工件表面噴塗上各種厚度和形狀的噴塗液層；通過更換噴塗液中染料的顏色種類，可以實現多種顏色的漸層效果。自動噴塗設備噴槍的口徑為0.1至0.3毫米(mm)，以便製作出細膩的漸層效果。

通過對噴塗設備的調節控制，可以實現多種漸層的效果，如單色漸層效果、雙色及多色漸層效果。漸層效果主要通過控制噴槍在工件表面噴塗的漸變的噴塗液量而形成具有漸變的噴塗液層厚度來實現。越厚的噴塗液層中含有的染料分子多，則對應的陽極氧化膜層可吸附更多的染料分子，陽極氧化膜層的顏色較深；反之噴塗較薄的噴塗液層中含有的染料分子較少，對應陽極氧化膜層的顏色則較淺，從而實現顏色的漸層效果。通過在工件表面噴 塗兩種或者兩種以上的噴塗液，可以實現雙色及多色漸層的效果。同時，也可通過程式控制，在陽極氧化膜層表面形成具有漸層效果的特定圖案或形狀。

為了提高噴塗液層與陽極氧化膜層的親和性，促進著色的進行，較佳的是，本發明之處理方法對經過陽極氧化處理的工件進行充分的水洗，並進行乾燥處理。乾燥處理不限於使用潔淨的壓縮空氣吹乾，或者使用烤箱烘乾，烘乾的溫度為40至100℃，直至表面無明顯的水滴殘留。這樣利於後續噴塗液與陽極氧化膜層親密的接觸，有利於著色的進行。

本發明之處理方法中，由於漸層噴塗的噴塗液中水溶性油墨為水溶性，在著色完全後，可以通過簡單的水洗步驟去除殘餘的噴塗液。在充分水洗後，對金屬工件進行封孔處理，本發明對所述封孔處理沒有特殊限定，可以為常規的金屬陽極氧化膜封孔方法；例如，採用鎳封孔劑進行封孔處理。鎳封孔劑可以採用本發明所屬技術領域中具有通常知識者所公知的鎳封孔劑，於本發明中，較佳的是醋酸鎳。封孔溶液的濃度一般為6至10克每升(g/L)，溶液溫度為95至98℃，控制封孔的時間為15至40分鐘。

另外，本發明還提供一種金屬材料，所述金屬材料為經過以上所述的處理方法處理後所得到的金屬材料。

下面通過具體實施例對本發明之處理方法作進一步詳細的描述。

實施例1

將鋁金屬工件置於濃度50克每升(g/L)的合金除油液中，溫度60±10℃下進行除油除蠟處理4分鐘，然後在濃度為60克每升(g/L)，溫度為70±10℃的氫氧化鈉(NaOH)溶液中進行鹼蝕處理15秒(s)，再將其放置於濃度為40%(體積百分濃度)的硝酸溶液中進行中和處理，充分的清潔表面。

然後將鋁合金工件陽極氧化溶液中進行陽極氧化處理；陽極氧化溶液中硫酸的濃度為180克每升(g/L)，鋁離子濃度為6克每升(g/L)，陽極氧化溶液的溫度為19至20℃，設定直流電壓為15伏特(V)，氧化時間為40分鐘。

採用自動噴塗設備製作單色徑向漸層的樣品，在工件表面噴塗含有染料及水溶性油墨的噴塗液，其中染料的主要成分為日本奧野公司生產的型號為419的藍色染料，染料在噴塗液中的含量為10 wt%(重量百分濃度)。噴塗完成後靜置15分鐘，然後進行充分水洗。

然後將工件浸入封孔溶液中進行封孔處理，所用的封孔劑為日本奧野公司生產的Top seal DX-500，溶液濃度為8克每升(g/L)，封孔處理30分鐘。封孔後對表面進行充分的水洗並乾燥處理，即可得到成品。通過肉眼觀察所得的成品，其顏色漸層效果均良好，漸層圖案連續、清晰。

實施例2

將鋁金屬工件置於濃度50克每升(g/L)的合金除油液中，溫度60±10℃下進行除油除蠟處理4分鐘，然 後在濃度為60克每升(g/L)，溫度為70±10℃的氫氧化鈉(NaOH)溶液中進行鹼蝕處理15秒(s)，再將其放置於濃度為40%(體積百分濃度)的硝酸溶液中進行中和處理，充分的清潔表面。

然後將鋁合金工件陽極氧化溶液中進行陽極氧化處理；陽極氧化溶液中硫酸的濃度為160克每升(g/L)，鋁離子濃度為5克每升(g/L)，陽極氧化溶液的溫度為19至20℃，設定直流電壓為13伏特(V)，氧化時間為35分鐘。

採用自動噴塗設備製作單色徑向漸層的樣品，在工件表面噴塗含有染料及水溶性油墨的噴塗液，其中染料的主要成分為日本奧野公司生產的型號為102的紅色染料，染料在噴塗液中的含量為15 wt%(重量百分濃度)。噴塗完成後靜置15分鐘，然後進行充分水洗。

然後將工件浸入封孔溶液中進行封孔處理，所用的封孔劑為日本奧野公司生產的Top seal DX-500，溶液濃度為8克每升(g/L)，封孔處理30分鐘。封孔後對表面進行充分的水洗並乾燥處理，即可得到成品。通過肉眼觀察所得的成品，其顏色漸層效果均良好，漸層圖案連續、清晰。

實施例3

將鋁金屬工件置於濃度50克每升(g/L)的合金除油液中，溫度60±10℃下進行除油除蠟處理4分鐘，然後在濃度為60克每升(g/L)，溫度為70±10℃的氫氧化鈉(NaOH)溶液中進行鹼蝕處理15秒(s)，再將其放置於濃度 為40%(體積百分濃度)的硝酸溶液中進行中和處理，充分的清潔表面。

然後將鋁合金工件陽極氧化溶液中進行陽極氧化處理；陽極氧化溶液中硫酸的濃度為200克每升(g/L)，鋁離子濃度為10克每升(g/L)，陽極氧化溶液的溫度為19至20℃，設定直流電壓為16伏特(V)，氧化時間為30分鐘。

取出工件進行充分水洗，然後採用烤箱烘乾，烤箱溫度為85℃，烘乾處理6分鐘。

採用自動噴塗設備製作單色徑向漸層的樣品，在工件表面噴塗含有染料及水溶性油墨的噴塗液，其中染料的主要成分為日本奧野公司生產的型號為Green GM的綠色染料，染料在噴塗液中的含量為20 wt%(重量百分濃度)。噴塗完成後靜置20分鐘，然後進行充分水洗。

然後將工件浸入封孔溶液中進行封孔處理，所用的封孔劑為日本奧野公司生產的Top seal DX-500，溶液濃度為8克每升(g/L)，封孔處理30分鐘。封孔後對表面進行充分的水洗並乾燥處理，即可得到成品。通過肉眼觀察所得的成品，其顏色漸層效果均良好，漸層圖案連續、清晰。

綜上所述，本發明之處理方法通過漸層噴塗，將含有染料及水溶性油墨的噴塗液噴塗於陽極氧化膜層的表面，通過控制噴塗於工件表面的噴塗液的厚度(即噴塗液的量)實現漸層效果，或者採用多種顏色進行噴塗，在工件表面實現多色漸層效果。其可以實現線性漸層、徑向 漸層、菱形漸層等多種漸層效果，大大改善了金屬表面的裝飾效果。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，因此，只要運用本發明的說明書內容所作的任何修改、等同替換和修飾等，均應包含在本發明的保護範圍。

Claims (10)

1. 一種金屬表面顏色漸層的處理方法，其中包括以下步驟：S1：陽極氧化處理：對經過前處理的金屬工件進行陽極氧化處理，在金屬工件表面形成陽極氧化膜層；S2：漸層噴塗處理：將噴塗液噴塗在所述陽極氧化膜層上，使噴塗液的厚度成連續變化；所述噴塗液中含有水溶性油墨及染料；S3：著色處理：將步驟S2所得的金屬工件靜置1至30分鐘，以使著色完全；S4：去除油墨處理：將S3所得的金屬工件進行水洗處理，以去除陽極氧化膜層上的殘餘的噴塗液；S5：封孔處理，將步驟S4所得的金屬工件進行封孔處理。
2. 如請求項1所述的金屬表面顏色漸層的處理方法，其中以所述噴塗液之總量為基準，所述染料的含量為10至20 wt%。
3. 如請求項2所述的金屬表面顏色漸層的處理方法，其中所述染料為偶氮類染料、蒽醌類染料、硝基類染料及酞菁類染料中的至少一種。
4. 如請求項2所述的金屬表面顏色漸層的處理方法，其中所述水溶性油墨為醇類水溶性油墨、短鏈油脂類水溶性油墨及酮類水溶性油墨中的至少一種。
5. 如請求項2所述的金屬表面顏色漸層的處理方法，其中所述溶劑為丙醇、丁醇、甘油、丙酮或丁酮。
6. 如請求項1所述的金屬表面顏色漸層的處理方法，其中所述陽極氧化處理為：將金屬工件置於濃度為150至210克每升(g/L)的硫酸溶液中，電壓為5至20伏特(V)，時間為10至60分鐘。
7. 如請求項1所述的金屬表面顏色漸層的處理方法，在步驟S2前還包括對步驟S1所得的工件進行水洗乾燥處理。
8. 如請求項1所述的金屬表面顏色漸層的處理方法，其中所述封孔處理為採用鎳封孔劑進行封孔處理。
9. 如請求項1所述的金屬表面顏色漸層的處理方法，其中所述金屬工件為鋁工件或鋁合金工件。
10. 一種金屬材料，其為經過請求項1至9中任一項所述的金屬表面顏色漸層的處理方法處理後所得到的金屬材料。