TW201414878A - 具有改善外觀及／或耐磨性之陽極氧化鋁合金產品及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示製造具有改善表面外觀性質之陽極氧化鋁合金產品的新穎方法。該等方法可包括製備用於陽極氧化之鋁合金體，藉此製造陽極氧化鋁合金體，將該陽極氧化鋁合金體之預期觀看表面與酸接觸，藉此製造該陽極氧化鋁合金體之經製備的預期觀看表面，及密封該陽極氧化鋁合金體之經製備的預期觀看表面。該陽極氧化鋁合金產品可實現預選色公差，諸如實現在預選b*值之規定公差範圍內的b*值。

Description

具有改善外觀及/或耐磨性之陽極氧化鋁合金產品及其製造方法

消費型產品(諸如消費型電子產品)之表面必須滿足各種標準以便在商業上可行。彼等標準包括耐久性及視覺外觀。輕質的、堅固的、耐用的及視覺上吸引人的表面將尤其適用於消費型產品應用。

概括地講，本發明係關於具有改善表面外觀及/或耐磨性之鋁合金體或產品。在圖1中說明製造該等鋁合金體或產品之一個實施例，其中確定(10)鋁合金產品之預期觀看表面之預選表面外觀及/或預選耐磨性(耐久性)，且製備(100)用於陽極氧化之鋁合金產品。確定步驟(10)可在製備步驟(100)之前、期間或之後發生。

在製備步驟(100)之後，對鋁合金產品進行陽極氧化(200)，藉此在鋁合金產品中製造陽極氧化物區域，其中陽極氧化物區域係與鋁合金產品之預期觀看表面相關聯。陽極氧化物區域通常具有0.07密耳至4.5密耳(大約1.8微米至大約114.3微米)之厚度。

在陽極氧化步驟(200)之後，使用酸處理(300)鋁合金產品之陽極氧化物區域，持續足夠時間，以便陽極氧化鋁合金產品之預期觀看表面實現預選表面外觀及預選耐磨性中的一或二者。在處理步驟(300)之後，視情況可將鋁合金產品之陽極氧化物區域染色(500)。在處理 步驟(300)及任何視情況選用之染色步驟(500)之後，可將鋁合金產品之陽極氧化物區域密封(400)。

鋁合金可為任何鍛造鋁合金，或任何鑄造鋁合金。按照鋁協會定義，鍛造鋁合金包括1xxx、2xxx、3xxx、4xxx、5xxx、6xxx、7xxx及8xxx鋁合金。鑄造鋁合金包括1xx.x、2xx.x、3xx.x、4xx.x、5xx.x、7xx.x及8xx.x鋁合金。

鋁合金可為高強度鋁合金。如本文中所用，「高強度鋁合金」為具有至少275MPa之縱向(L)拉伸降服強度之鋁合金產品。適合於實現該等高強度之鋁合金的實例包括鍛造2xxx、5xxx、6xxx及7xxx鋁合金，以及成形鑄造3xx.x鋁合金。在一個實施例中，高強度鋁合金產品具有至少300MPa之縱向(L)拉伸降服強度。在另一實施例中，高強度鋁合金產品具有至少350MPa之縱向(L)拉伸降服強度。在另一實施例中，高強度鋁合金產品具有至少400MPa之縱向(L)拉伸降服強度。在另一實施例中，高強度鋁合金產品具有至少450MPa之縱向(L)拉伸降服強度。在另一實施例中，高強度鋁合金產品具有至少500MPa之縱向(L)拉伸降服強度。在另一實施例中，高強度鋁合金產品具有至少550MPa之縱向(L)拉伸降服強度。在另一實施例中，高強度鋁合金產品具有至少600MPa之縱向(L)拉伸降服強度。在另一實施例中，高強度鋁合金產品具有至少625MPa之縱向(L)拉伸降服強度。

在一種方法中，高強度鋁合金為2xxx鋁合金。在一個實施例中，2xxx鋁合金包含0.5-6.0重量%的Cu及視情況至多1.9重量%的Mg，通常至少0.2重量%的Mg。在一個實施例中，2xxx合金為2x24、2026、2014或2x19鋁合金中的一種。

在一種方法中，高強度鋁合金為6xxx鋁合金。在一個實施例中，6xxx鋁合金包括0.1-2.0重量%的Si及0.1-3.0重量%的Mg，視情況含有至多1.5重量%的Cu。在一個實施例中，6xxx鋁合金包含0.25重量 %-1.30重量%的Cu。在一個實施例中，6xxx鋁合金包含0.25重量%-1.0重量%的Zn。在一個實施例中，6xxx合金為6013、6111或6061鋁合金中的一種。

在一種方法中，高強度鋁合金為7xxx鋁合金。在一個實施例中，7xxx合金包含4-12重量%的Zn、1-3重量%的Mg及0-3重量%的Cu。在一個實施例中，7xxx合金為7x75、7x50、7x55或7x85鋁合金中的一種。

在一種方法中，鋁合金為具有0.006吋至0.500吋之厚度的鍛造軋製產品。在另一種方法中，鋁合金為鍛造擠製產品。在另一種方法中，鋁合金為鑄造板產品。在其他實施例中，鋁合金為成形鑄造產品，其中在鋁合金鑄造製程之後產品實現其最終產物形態或近似最終產物形態。若鑄造之後不需要加工，則成形鑄造產品係呈最終形態。若鑄造之後需要一些加工，則成形鑄造產品係呈近似最終形態。根據定義，成形鑄造產品不包括鍛造產品，鍛造產品通常在鑄造之後需要熱及/或冷加工以實現其最終產物形態。成形鑄造產品可經由任何合適的鑄造方法來製得，尤其諸如壓鑄法及永久模鑄造法。

在一個實施例中，成形鑄造產品為「薄壁」成形鑄造產品。在該等實施例中，成形鑄造產品具有不大於約1.0毫米之標稱壁厚度。在一個實施例中，成形鑄造產品具有不大於約0.99mm之標稱壁厚度。在另一實施例中，成形鑄造產品具有不大於約0.95mm之標稱壁厚度。在其他實施例中，成形鑄造產品具有不大於約0.9mm、或不大於約0.85mm、或不大於約0.8mm、或不大於約0.75mm、或不大於約0.7mm、或不大於約0.65mm、或不大於約0.6mm、或不大於約0.55mm、或不大於約0.5mm或甚至更小之標稱壁厚度。

現參看圖2，確定步驟10為視情況任選的且包括確定鋁合金產品之預期觀看表面之預選表面外觀及/或預選耐磨性(耐久性)。如本文中 所用，「預期觀看表面」為意欲在產品正常使用期間由消費者觀看之表面。通常並不會在產品正常使用期間觀看內部表面。

如本文中所用，「預期觀看表面之預選表面外觀」意謂在陽極氧化步驟(200)及處理步驟(300)中至少一個步驟之前預選之預期觀看表面之外觀。預選表面外觀尤其可為預選色公差(20)及光澤公差(30)中之一或多者。色公差(20)不需要向鋁合金產品塗覆染料。色公差(20)可與未染色之陽極氧化的(200)、經處理的(300)及經密封(400)的鋁合金產品有關。

如本文中所用，「預選色公差」意謂按照CIElab 1976，關於「L^*值」、「a^*值」及「b^*值」中之一或多者之公差，亦即預選色公差為按照CIElab 1976之預選b^*、a^*或L^*公差中之一或多者。預選b^*、a^*或L^*公差意謂關於規定b^*、a^*或L^*值之公差。舉例而言，若規定b^*值為-0.5且公差要求為+/-0.1，則預選b^*公差為-0.4至-0.6。色公差可使用Technidyne公司ColorTouch PC或類似儀器量測。

在一個實施例中，預選表面外觀包含預選b^*公差，其中預選(目標)b^*值為選定的且最終鋁合金產品之預期觀看表面在預選b^*值之規定公差內。在一個實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標b^*值之1.0單位內之實際b^*值。舉例而言，若預選b^*值為5.3，且b^*公差為1.0單位，則最終鋁合金產品之陽極氧化預期觀看表面將實現4.3至6.3(亦即，5.3 +/- 1.0)之實際b^*值。在另一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標b^*值之0.5單位內之實際b^*值。在又一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標b^*值之0.4單位內之實際b^*值。在另一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標b^*值之0.3單位內之實際b^*值。在又一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標b^*值之0.2單位內之實際b^*值。在又一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標b^*值之0.1 單位內之實際b^*值。

在一個實施例中，預選表面外觀包含預選a^*公差。在一個實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標a^*值之1.0單位內之實際a^*值。舉例而言，若預選a^*值為-1.8，且a^*公差為1.0單位，則最終鋁合金產品之陽極氧化預期觀看表面將實現-2.8至-1.8(亦即，-1.8+/-1.0)之實際a^*值。在另一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標a^*值之0.75單位內之實際a^*值。在又一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標a^*值之0.5單位內之實際a^*值。在另一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標a^*值之0.4單位內之實際a^*值。在又一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標a^*值之0.3單位內之實際a^*值。在另一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標a^*值之0.2單位內之實際a^*值。在又一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標a^*值之0.1單位內之實際a^*值。在又一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標a^*值之0.05單位內之實際a^*值。

在一個實施例中，預選表面外觀包含預選L^*公差。在一個實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標L^*值之2.0單位內之實際L^*值。舉例而言，若預選L^*值為70，且L^*公差為2.0單位，則最終鋁合金產品之陽極氧化預期觀看表面將實現68至72(亦即，70+/-2.0)之實際L^*值。在另一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標L^*值之1.5單位內之實際L^*值。在又一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標L^*值之1.0單位內之實際L^*值。在另一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標L^*值之0.75單位內之實際L^*值。在又一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標L^*值之0.5單位內之實際L^*值。在又一實施例中，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在目標L^*值之0.25單位內之實際L^* 值。

在一種方法中，b^*及a^*目標值均為預選的，且最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在規定公差(諸如以上提供的任何公差)內之實際b^*及a^*值。在另一種方法中，L^*及a^*目標值均為預選的，且最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在規定公差(諸如以上提供的任何公差)內之實際L^*及a^*值。在另一方法中，L^*及b^*目標值均為預選的，且最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在規定公差(諸如以上提供的任何公差)內之實際L^*及b^*值。

在另一種方法中，b^*、a^*及L^*均為預選的，且最終鋁合金產品之預期觀看表面實現在規定公差(諸如以上提供的任何公差)內之實際b^*、a^*及L^*值，且使用△E(1976)確定公差，其中：△E=((L^*psv-L^*mv)²+(a^*psv-a^*mv)²+(b^*psv-b^*mv)²)^½

其中：(1)L^*psv為預選L^*值；(2)a^*psv為預選a^*值；(3)b^*psv為預選b^*值；(4)L^*mv為關於鋁合金產品之實測L^*值；(5)a^*mv為關於鋁合金產品之實測a^*值；及(6)b^*mv為關於鋁合金產品之實測b^*值。

在一個實施例中，相對於預選△E，鋁合金之預期觀看表面實現△E不大於5.0。在其他實施例中，相對於預選△E，鋁合金之預期觀看表面實現△E不大於2.5、或△E不大於1.0、或△E不大於0.75、或△E不大於0.5、或△E不大於0.1、或△E不大於0.05或更小。

處理步驟(300)可使得陽極氧化鋁合金產品之「黃度」降低。就此而言，處理步驟(300)可使得最終鋁合金產品之預期觀看表面相對於在陽極氧化及密封情況下鋁合金產品之預期觀看表面的參考版本實 現b^*之降低。鋁合金產品之參考版本係藉由在加工鋁合金產品時排除處理步驟(300)來製得，亦即陽極氧化(200)且接著密封(400)參考版本。由於鋁合金產品之參考版本係由作為新穎的(經處理(300))鋁合金產品之相同鋁合金製成，因此新穎(經處理(300))產品及產品之參考版本均會具有相同產品形態及組成。在密封步驟(400)之後量測參考版本及新穎鋁合金產品之b^*值，亦即，在相同密封條件下將二者均密封，在此之後量測其b^*值。在一個實施例中，相對於鋁合金產品之預期觀看表面的參考版本，在陽極氧化及密封條件下，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現b^*降低至少0.10單位。在另一實施例中，相對於鋁合金產品之預期觀看表面的參考版本，在陽極氧化及密封條件下，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現b^*降低至少0.20單位。在又一實施例中，相對於鋁合金產品之預期觀看表面的參考版本，在陽極氧化及密封條件下，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現b^*降低至少0.40單位。在另一實施例中，相對於鋁合金產品之預期觀看表面的參考版本，在陽極氧化及密封條件下，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現b^*降低至少0.60單位。在又一實施例中，相對於鋁合金產品之預期觀看表面的參考版本，在陽極氧化及密封條件下，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現b^*降低至少0.80單位。在另一實施例中，相對於鋁合金產品之預期觀看表面的參考版本，在陽極氧化及密封條件下，最終鋁合金產品之預期觀看表面實現b^*降低至少1.00單位。

使用60°鏡面光澤且使用BYK-Gardner霧度-光澤度計及鏡面光澤之ASTM D523-08標準測試方法，在最終鋁合金產品之預期觀看表面上量測光澤公差(30)。

鋁合金產品之預期觀看表面實質上可不含視覺上明顯的表面缺陷。「實質上不含視覺上明顯的表面缺陷」意謂當鋁合金產品離觀看鋁合金產品之人的眼睛至少18吋時，藉由具有20/20視力之人眼視力 觀看時，產品之預期觀看表面實質上不含表面缺陷。視覺上明顯的表面缺陷包括例如尤其因為合金微觀結構而可被觀看之彼等表面缺陷(例如，在產品之預期觀看表面上或附近存在隨機分佈之顆粒)。

預選耐磨性(50)為鋁合金產品之預期觀看表面的耐磨性，該耐磨性係使用藉由泰伯磨輪測試有機塗層之耐磨性的ASTM D4060-10標準測試方法(ASTM D4060-10 Standard Test Method for Abrasion Resistance of Organic Coatings by the Taber Abraser)，且使用由MIL-A-8625F軍事規範(鋁及鋁合金之陽極塗層)(MIL-A-8625F-Military Specification：Anodic Coatings for Aluminum and Aluminum Alloys)規定之測試條件(CS-17砂輪，1000g負荷，70RPM)(在1000個循環之後量測樣本重量及再磨光砂輪)來確定。在一個實施例中，預選耐磨性為每1000個循環重量損失不大於100mg。在另一實施例中，預選耐磨性為每1000個循環重量損失不大於75mg。在另一實施例中，預選耐磨性為每1000個循環重量損失不大於50mg。在另一實施例中，預選耐磨性為每1000個循環重量損失不大於40mg。在另一實施例中，預選耐磨性為每1000個循環重量損失不大於35mg。在另一實施例中，預選耐磨性為每1000個循環重量損失不大於30mg。在另一實施例中，預選耐磨性為每1000個循環重量損失不大於25mg。在另一實施例中，預選耐磨性為每1000個循環重量損失不大於20mg。在另一實施例中，預選耐磨性為每1000個循環重量損失不大於16mg。

現參看圖1及3，在視情況選用之確定步驟(10)之前或之後，可製備(100)用於陽極氧化之鋁合金產品。製備步驟可包括鋁合金產品之清洗(110)及/或增亮(120)中之一或多者，以使得鋁合金產品之預期觀看表面適合於陽極氧化。清洗步驟(110)可尤其包括例如機械噴砂處理、化學清洗(例如用非蝕刻性鹼性清洗水性溶液移除有機表面污染 物)及化學蝕刻(例如苛性鹼，如氫氧化鈉)中之一或多者。增亮步驟(120)可包括將鋁合金與化學增亮組合物接觸及/或電解拋光。如本文中所用，「化學增亮組合物」意謂包括硝酸、磷酸、硫酸及其組合中至少一者之溶液。舉例而言，可採用Vega等人揭示於美國專利第6,440,290號中之方法及組合物來對鋁合金產品進行化學增亮。

現參看圖1及4，在製備步驟(100)之後，對鋁合金產品進行陽極氧化(200)。陽極氧化(200)步驟在鋁合金產品中產生陽極氧化物區域，其中陽極氧化物區域包括複數個孔。該陽極氧化物區域促進鋁合金產品之耐磨性。陽極氧化(200)可使用任何合適的電化學浴，諸如硫酸(210)、磷酸(220)、鉻酸(230)、草酸(240)及其組合(250)中之任一種。在一個實施例中，陽極氧化為採用硫酸浴來製造陽極氧化物區域之II型或III型陽極氧化(212)。陽極氧化物區域通常具有0.07密耳至4.5密耳之厚度。根據用渦流儀器量測鋁上陽極塗層之厚度及非磁性基體金屬上其他非導電性塗層之厚度的ASTM B244-09標準測試方法(ASTM B244-09 Standard Test Method for Measurement of Thickness of Anodic Coatings on Aluminum and of Other Nonconductive Coatings on Nonmagnetic Basis Metals with Eddy-Current Instruments)來量測陽極氧化物區域厚度。如本文中所用，II型陽極氧化意謂使用硫酸電解質進行陽極氧化使得氧化物厚度為0.07密耳至1.00密耳。如本文中所用，III型陽極氧化意謂使用硫酸電解質進行陽極氧化使得氧化物厚度為0.5密耳至4.5密耳，且耐磨性為至少3.5mg/1000個循環。

現參看圖1及5，在陽極氧化步驟(200)之後，可在足夠溫度下對陽極氧化物區域處理(300)一段時間，以使得陽極氧化鋁合金產品之預期觀看表面實現預選表面外觀及/或預選耐磨性(314)。處理步驟(300)可包含將陽極氧化鋁合金產品之預期觀看表面與酸接觸。藉由使用酸適當地處理陽極氧化鋁合金產品之陽極氧化預期觀看表面，可 實現預選表面外觀及/或預選耐磨性。舉例而言，若處理步驟(300)時間太長，則耐磨性會太低。若處理步驟(300)時間太短，則表面外觀性質無法實現。在一個實施例中，酸係選自由以下組成之群：硝酸、磷酸、硫酸、乙酸及其組合(312)。酸可以濃縮形式或稀釋形式使用，如下文實例所示。

在一個實施例中，處理步驟(300)包含將陽極氧化鋁合金產品之預期觀看表面與硝酸接觸，例如經由浸漬在硝酸浴中。硝酸可為濃硝酸(67重量%硝酸)或其稀釋型。舉例而言，此濃硝酸可按1：1稀釋以實現約33重量%硝酸浴。在另一實例中，此濃硝酸可按5：1稀釋以實現約13.4重量%硝酸浴。在另一實例中，此濃硝酸可按10：1稀釋以實現約6.7重量%硝酸浴。在另一實例中，此濃硝酸可按100：1稀釋以實現約0.67重量%硝酸浴。因此，硝酸可為0.67%至67%(重量)之液體浴。可採用其他濃度。

酸溶液(例如酸噴霧或浴)之溫度通常應為40℉至110℉，且可視所處理之合金的類型而定。如下文實例所示，若酸溶液溫度過冷，則不會實現預選表面外觀性質及/或可實現低產量。若溫度過熱，則陽極氧化物區域可劣化(亦即，預選耐磨性不會實現)及/或預選表面外觀性質不會實現。在一個實施例中，酸溶液具有60℉至100℉之溫度。在另一實施例中，酸溶液具有60℉至95℉之溫度。在一個實施例中，酸溶液具有70℉至90℉之溫度。

如上所述，且如下文實例所示，當採用確定步驟(10)時，處理步驟(300)時間應足夠長以實現預選表面外觀性質。然而，處理步驟(300)時間不應過長以致降低耐磨性(例如藉由不可接受地降低陽極氧化物區域的厚度)及/或不必要地限制產量。就此而言，處理步驟(300)之持續時間通常為1分鐘至不超過60分鐘，且通常取決於酸濃度及/或處理溫度及/或所處理之合金。在一個實施例中，處理步驟(300)之持 續時間至少為2分鐘。在另一實施例中，處理步驟(300)之持續時間至少為3分鐘。在一個實施例中，處理步驟(300)之持續時間不超過30分鐘。在另一實施例中，處理步驟(300)之持續時間不超過20分鐘。

如上所述，可實現處理步驟(300)以至少部分維持陽極氧化物區域之厚度。至少部分維持陽極氧化物區域之厚度可有助於實現任何預選耐磨性。更特定言之，陽極氧化步驟(200)會製造平均厚度諸如在約0.07密耳至約4.5密耳範圍內之陽極氧化物區域。此平均陽極氧化物區域厚度在本文中有時被稱作預處理(或預接觸)陽極氧化物區域厚度。可實現處理步驟(300)以便至少部分維持此陽極氧化物區域厚度。在處理步驟(300)之後的陽極氧化物區域厚度有時在本文中被稱作最終陽極氧化物區域厚度。在一個實施例中，最終陽極氧化物區域厚度在預處理陽極氧化物區域厚度之10%範圍內。舉例而言，若預處理陽極氧化物區域厚度為0.263密耳(約6.68微米)，則最終陽極氧化物區域厚度低於0.263密耳的值將不會超過10%，亦即最終陽極氧化物區域厚度將至少為0.2637密耳(至少約6.01微米)。在另一實施例中，最終陽極氧化物區域厚度在預處理陽極氧化物區域厚度之7%範圍內。在另一實施例中，最終陽極氧化物區域厚度在預處理陽極氧化物區域厚度之5%範圍內。在另一實施例中，最終陽極氧化物區域厚度在預處理陽極氧化物區域厚度之3%範圍內。在另一實施例中，最終陽極氧化物區域厚度在預處理陽極氧化物區域厚度之1%範圍內。

在一些實施例中，在製備步驟(100)之後，鋁合金產品可包含複數個顆粒，諸如具有0.100微米至30微米之平均尺寸(D0.5)的顆粒，諸如當鋁合金為高強度鋁合金時。在陽極氧化(200)之後，在陽極氧化物區域內可含有至少一些上述顆粒，亦即在陽極氧化物區域內可含有一些鋁合金產品之顆粒。該等顆粒可對例如實現預定表面外觀不利。如此，處理步驟(300)可包括經由酸(例如硝酸)移除至少一些在陽極氧 化物區域內含有之顆粒。在一個實施例中，處理步驟(300)包括經由酸移除至少一些在陽極氧化物區域內含有之顆粒。處理步驟(300)亦可包括增大陽極氧化物區域之孔，其亦可/替代地有助於實現預選表面外觀。

現參看圖1、2及6，在處理步驟(300)之後，可將陽極氧化物區域在其他合適的密封溶液中密封(400)，諸如藉由與沸水(410)或乙酸鎳(420)接觸。在密封步驟(400)之後，鋁合金產品之預期觀看表面可實現預選表面外觀及/或預選耐磨性。

現參看圖1及7，在處理步驟(300)與密封步驟(400)之間，可視情況將陽極氧化物區域染色(500)，諸如藉由將陽極氧化物區域浸漬在染料中或使用任何其他已知的合適染色方法。在其他實施例中，不存在染色步驟(500)，且最終鋁合金產品之預期觀看表面在不對最終鋁合金產品之陽極氧化物區域進行染色的情況下實現預選表面外觀及/或預選耐磨性。在其中不存在染色步驟之實施例中，該方法可由視情況選用之確定步驟(10)及非視情況選用之製備(100)、陽極氧化(200)、處理(300)及密封(400)步驟組成。

如上所述，確定步驟(10)為視情況選用的。舉例而言，本發明所揭示之方法可適用於藉由採用製備(100)、陽極氧化(200)、處理(300)及密封(400)步驟，視情況使用染色(500)步驟簡單地製造陽極氧化鋁合金產品。就此而言，處理步驟(300)可用於促進具有良好表面外觀性質及耐磨性且不需要預選任何外觀及/或性質之陽極氧化鋁合金產品的生產。

該等與其他態樣及優點以及此種新穎技術之新穎特徵在如下描述中部分地加以闡述，且在檢查以下描述及圖式時對於熟習此項技術者會變得顯而易知，或可藉由實施由本發明所提供之技術之一或多個實施例來習得。

10‧‧‧確定預選外觀及/或耐磨性

20‧‧‧預選CIE lab值/公差

30‧‧‧預選光澤

50‧‧‧預選耐磨性

100‧‧‧製備以用於陽極氧化

110‧‧‧清洗

120‧‧‧增亮

200‧‧‧陽極氧化

210‧‧‧硫酸

212‧‧‧II型或III型

220‧‧‧磷酸

230‧‧‧鉻酸

240‧‧‧草酸

250‧‧‧以上各物之混合物

300‧‧‧酸處理

310‧‧‧浸沒於酸浴中

312‧‧‧硝酸、磷酸、硫酸、乙酸及其組合

314‧‧‧在足以實現預定表面外觀及/或預定耐磨性之時間及溫度下浸沒

400‧‧‧密封

410‧‧‧沸水

420‧‧‧乙酸鎳

500‧‧‧染色

510‧‧‧浸沒於染料中

圖1為說明製造陽極氧化鋁合金產品之方法的一個實施例的流程圖。

圖2為說明圖1之視情況選用之確定步驟(10)之一些實施例的流程圖。

圖3為說明圖1之製備步驟(100)之一些實施例的流程圖。

圖4為說明圖1之陽極氧化步驟(200)之一些實施例的流程圖。

圖5為說明圖1之處理步驟(300)之一些實施例的流程圖。

圖6為說明圖1之密封步驟(400)之一些實施例的流程圖。

圖7為說明圖1之視情況選用之染色步驟(500)之一些實施例的流程圖。

圖8a-8b為說明合金7075之特徵隨硝酸浸漬(接觸)時間而變化的曲線圖。

圖9為說明實例2之△b^*結果的曲線圖。

圖10-17為說明實例4之各種氧化物厚度及△b^*結果的曲線圖。

實例1

將T6韌度之鋁合金7075製成薄片。接著藉由清洗製備用於陽極氧化之薄片，在此之後對其進行II型陽極氧化。接著將薄片浸漬在硝酸浴(約33重量%)中維持不同時間，且接著密封，在此之後量測各種b^*色度量測值及耐磨性。在硝酸浸漬與密封之間不進行染色。結果在圖8a-8b中顯示。如圖8a所示，浸漬時間增加使耐磨性降低。然而，如圖8b所示，不在硝酸浴中浸漬合適的時間段則無法實現規定的b^*色公差。7075-T6樣本之SEM照片揭示，由於硝酸浸漬，已經自陽極氧化物區域移除陽極氧化物區域中之一些顆粒，且由於硝酸浸漬，陽極氧化物區域之孔隙已經增大。該顆粒移除及/或孔隙增大可能已經至 少部分地促進預選b^*公差之實現。

實例2

類似於實例1之方法，加工合金1090、2024、3103、5657及6061。具體地說，藉由清洗製備用於陽極氧化之薄片形式之該等合金，在此之後對該等合金進行II型陽極氧化。接著將薄片浸漬在硝酸浴(約33重量%)中約8分鐘，且接著密封，在此之後量測各薄片的b^*色度值。為了比較目的，亦在無實例1之硝酸浴浸漬步驟的情況下習知地加工該等相同合金以及合金7075，亦即製備用於陽極氧化之薄片，進行II型陽極氧化且接著密封，在此之後量測各薄片的b^*色度值。結果在下文表1中顯示。

當使用新穎的陽極氧化後處理步驟時，除合金5657外之所有合金均實現較淺「黃色」外觀。該結果藉由相對於彼合金之習知加工版本的b^*值降低來展示。在使用新穎的陽極氧化後處理步驟時，反射率通常亦得到提高。根據新穎方法加工之樣本的光澤度及表面粗糙度與 根據習知方法加工之樣本的光澤度及表面粗糙度相當。

實例3

類似於實例1之7075合金，加工薄片形式之合金7055。具體地說，藉由清洗製備用於陽極氧化之7055薄片，在此之後對其進行II型陽極氧化。接著將薄片浸漬在硝酸浴(約33重量%)中維持不同時間，且接著密封，在此之後量測各種b^*值。結果在圖9中顯示。同樣，如同實例1一般，不將陽極氧化產品在硝酸浴中曝露充足的時間段則無法實現規定b^*色公差。又，如所示，延長曝露可使結果變壞。

實例4

藉由在150℉下鹼性清洗2分鐘、在200℉下化學拋光1分鐘及硝酸去污(用中間水沖洗)1分鐘來製備用於陽極氧化之薄片形式之合金2024、6013及7075，且接著在12 ASF及70℉下，在20重量%硫酸電解質中進行II型陽極氧化10分鐘。接著量測氧化物厚度，且厚度在約0.23密耳至0.30密耳(約5.8微米至7.6微米)範圍內。接著藉由在沸水中密封合金來製備各合金之對照樣本(參考版本)。接著量測各對照樣本之b^*值。接著在不同浴溫下及以不同硝酸濃度，將合金之其他部分浸漬在硝酸浴中維持不同時間，且接著密封，在此之後量測b^*色度及氧化物厚度。接著計算相對於對照樣本之△b^*，且亦計算氧化物厚度之損失(若存在)。結果在下文表2-4中提供。

如上文及圖10-13中所示，在60℉下加工之所有合金實現無氧化物損失，這與曝露持續時間無關。然而，合金2024在更高溫度下經歷氧化物損失。合金6013最能耐受浴溫及曝露時間。此等結果表明，視合金組成及浴曝露時間而定，浴溫可在約60℉(或更低)至110℉(或更高)範圍內變化。

如圖14-16中所示，對於未實現氧化物厚度變化之合金，合金與對照樣本相比實現較低b^*值，意謂當使用新穎的陽極氧化後處理浸漬步驟時，合金實現較淺「黃色」外觀。

如圖17中所示，亦可使用不同濃度之硝酸來實現b^*值降低。純硝酸處理實現部分氧化物損失，但預期可在採用較低溫度及/或較少曝露時間之情況下使用純硝酸。

實例5

按照實例4製備用於陽極氧化之薄片形式之合金7075，且接著按照實例4進行II型陽極氧化，但是產生大約為0.40密耳至0.45密耳(約10.2微米至約11.4微米)之陽極氧化物區域厚度。接著藉由在沸水中密 封合金來製備各合金之對照樣本(參考版本)。接著量測對照樣本之b^*值。接著在不同化學溶液中、在不同浴溫下且以不同濃度浸漬合金之其他部分，且接著密封，在此之後量測b^*色度及氧化物厚度。接著計算相對於對照樣本之△b^*且亦計算氧化物厚度。該等測試中之任一個均未產生氧化物損失。結果在下文表5中提供。

「LFN」意謂購自Reliant Aluminum Products,LLC(520 Townsend Ave.,High Point,NC 2726)之ANODAL Deox LFN液體。如上文所示，所有化學品與對照樣本(參考型式)相比均降低b^*值，意謂當使用新穎的陽極氧化後浸漬處理步驟時，合金實現較淺「黃色」外 觀。該等結果表明硝酸、磷酸、乙酸、硫酸及其組合中之任一種可用作為陽極氧化後溶液以降低陽極氧化鋁合金之「黃度」。

雖然已經對本文所述之新穎技術的各種實施例進行了詳細描述，但是顯而易知熟習此項技術者將瞭解彼等實施例之修改及改編。然而，應明確瞭解該等修改及改編係在本發明揭示之技術之精神及範疇內。

10‧‧‧確定預選外觀及/或耐磨性

100‧‧‧製備以用於陽極氧化

200‧‧‧陽極氧化

300‧‧‧酸處理

400‧‧‧密封

500‧‧‧染色

Claims (23)

1. 一種方法，其包含：(a)製備用於陽極氧化之鋁合金體；(b)陽極氧化該鋁合金體，藉此製造陽極氧化鋁合金體；(c)將該陽極氧化鋁合金體之預期觀看表面與酸接觸，藉此製造該陽極氧化鋁合金體之經製備的預期觀看表面；(i)其中該酸係選自由以下組成之群：硝酸、磷酸、乙酸、硫酸及其混合物；(ii)其中該接觸進行1分鐘至60分鐘之時間；(iii)其中該接觸在40℉至110℉之溫度下進行；(iv)其中，當該酸為該硝酸時，該硝酸之濃度在0.67重量%至67重量%範圍內；及(d)密封該陽極氧化鋁合金體之該經製備的預期觀看表面。
2. 如請求項1之方法，其包含：確定該鋁合金體之該預期觀看表面的預選色公差；其中完成該接觸步驟以使得該鋁合金體之該預期觀看表面實現該預選色公差。
3. 如請求項2之方法，其中該預選色公差包含目標b*值，且其中完成該接觸步驟以使得該鋁合金體之該預期觀看表面實現在該目標b*值之1.0單位內之實際b^*值。
4. 如請求項3之方法，其中完成該接觸步驟以使得該鋁合金體之該預期觀看表面實現在該目標b^*值之0.5單位內之實際b^*值。
5. 如請求項3之方法，其中完成該接觸步驟以使得該鋁合金體之該預期觀看表面實現在該目標b^*值之0.4單位內之實際b^*值。
6. 如請求項3之方法，其中完成該接觸步驟以使得該鋁合金體之該 預期觀看表面實現在該目標b^*值之0.3單位內之實際b^*值。
7. 如請求項3之方法，其中完成該接觸步驟以使得該鋁合金體之該預期觀看表面實現在該目標b^*值之0.2單位內之實際b^*值。
8. 如請求項3之方法，其中完成該接觸步驟以使得該鋁合金體之該預期觀看表面實現在該目標b^*值之0.1單位內之實際b^*值。
9. 如請求項1至8中任一項之方法，其中在陽極氧化及接著密封條件下該實際b*值低於該鋁合金體之該預期觀看表面的參考版本之b*值。
10. 如請求項9之方法，其包含：預選該鋁合金體之該預期觀看表面之耐磨性公差；其中完成該接觸步驟以使得該鋁合金體之該預期觀看表面實現該預選耐磨性公差。
11. 如請求項10之方法，其中，在該陽極氧化步驟(b)之後及在該接觸步驟(c)之前，該陽極氧化鋁合金體之該預期觀看表面具有0.07密耳至4.5密耳之陽極氧化物區域厚度。
12. 如請求項11之方法，其中該陽極氧化物區域厚度為預接觸陽極氧化物區域厚度，其中該方法包含：完成該接觸步驟以便實現在該預接觸陽極氧化物區域厚度之10%範圍內之最終陽極氧化物區域厚度。
13. 如請求項12之方法，其中該最終陽極氧化物區域厚度在該預接觸陽極氧化物區域厚度之5%範圍內。
14. 如請求項12之方法，其中該最終陽極氧化物區域厚度在該預接觸陽極氧化物區域厚度之3%範圍內。
15. 如請求項12之方法，其中該最終陽極氧化物區域厚度在該預接觸陽極氧化物區域厚度之1%範圍內。
16. 如請求項11之方法，其中該鋁合金具有至少275MPa之縱向(L)拉 伸降服強度。
17. 如請求項16之方法，其中該鋁合金係選自由以下組成之群：2xxx、5xxx、6xxx及7xxx鋁合金。
18. 如請求項16之方法，其中該鋁合金為7xxx鋁合金。
19. 如請求項18之方法，其中該7xxx鋁合金為7x75、7x50、7x55或7x85鋁合金中之一種。
20. 如請求項1之方法，其中該方法係由步驟(a)-(d)組成。
21. 如請求項1之方法，其包含：在該接觸步驟(c)之後對該鋁合金產品之陽極氧化物區域染色。
22. 如請求項2之方法，其中該方法係由步驟(a)-(d)及該確定步驟組成。
23. 一種方法，其包含：(a)確定鋁合金體之預期觀看表面的預選色公差；(b)製備該用於陽極氧化之鋁合金體；(c)陽極氧化該鋁合金體，藉此製造陽極氧化鋁合金體；(d)將該陽極氧化鋁合金體之預期觀看表面與酸接觸，藉此製造該陽極氧化鋁合金體之經製備的預期觀看表面；(e)密封該陽極氧化鋁合金體之該經製備的預期觀看表面；其中完成該接觸步驟以使得該鋁合金體之該預期觀看表面實現該預選色公差；其中該預選色公差包含目標b^*值，且其中完成該接觸步驟以使得該鋁合金體之該預期觀看表面實現在該目標b^*值之1.0單位內之實際b^*值。