專利名稱：一種鋁及鋁合金制品的表面噴染方法
技術領域：
本發明涉及金屬材料的加工領域，特別是涉及一種鋁及鋁合金制品的表面噴染方法及鋁及鋁合金制品、噴染墨水。
背景技術：
目前，在鋁及鋁合金的表面處理方面，可采用噴涂、轉印、浸染等方法，其中噴涂和轉印能做出各種圖案，以達到一種理想的裝飾效果，但不管是噴涂還是轉印，做出來的產品，都會在表面產生一定厚度的涂層，涂層容易退色，與有機溶劑接觸時，容易脫落；浸染則是將鋁及鋁合金進行陽極氧化處理，然后將氧化后的產品浸入染料中進行染色處理，待其顏色達到相關要求以后，將其取出，再通過封孔處理，使染料分子留在氧化膜層的毛孔里， 從而產生一定的顏色，但是通過浸染的方法生產出來的產品其顏色單一，無法做出色彩豐富的圖案效果。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是彌補上述現有技術的不足，提出一種鋁及鋁合金制品的表面噴染方法以及由該方法制備得到的鋁及鋁合金制品，以及噴染墨水，使鋁及鋁合金制品的表面能產生色彩豐富鮮艷的圖案或顏色，且不會在鋁及鋁合金制品表面形成涂層，長期使用也不易褪色。本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決
1)預處理將鋁及鋁合金制品經過打磨拋光、除油和化學拋光處理；
2)陽極氧化將經所述步驟1)處理得到的鋁及鋁合金制品進行陽極氧化處理以在所述鋁及鋁合金制品的表面形成多孔的氧化膜；
3)表面噴染將經所述步驟2)處理得到的鋁及鋁合金制品使用平面打印設備和/或 3D噴繪設備，將噴染墨水噴染到鋁及鋁合金制品的表面，使染料分子滲入所述氧化膜的孔中，形成色彩和/或圖案；
4)清洗將經所述步驟3)噴染得到的鋁及鋁合金制品中殘留在所述氧化膜的孔外的噴染墨水清洗干凈；
5)封孔處理將經所述步驟4)得到的鋁及鋁合金制品進行封孔處理。經過一系列預處理后的鋁及鋁合金制品進行陽極氧化，以在其表面產生多孔的氧化膜層，且陽極氧化膜層的毛孔具有很強吸咐能力，以便對染料分子進行吸收；再將噴染墨水采用平面打印和/或3D噴繪的方式噴到產品表面，使染料分子滲入氧化膜層的孔內，再將孔外的多余噴染墨水清洗干凈以確保產品表面沒有多余的染料，從而形成清晰的圖案和 /或色彩，最后進行封孔處理，將染料分子固定在產品表面的氧化膜層毛孔里，以固定所形成的顏色或圖案。優選的，所述步驟3)中的噴染墨水包括酸性染料、甘油、乙醇和去離子水，所述噴染墨水選自包括以下群組中的至少一種，其中的百分含量為體積百分含量青色3-8%的酸性藍、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-90%的去離子水； 紅色1-5%的酸性紅、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-95%的去離子水； 黃色8-1 的酸性黃、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和80-85%的去離子水； 黑色13-17%的酸性黑、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和75-80%的去離子水。以上方案中的酸性染料分子的孔徑小于形成的氧化膜的孔徑，在進行噴染時，染料分子更易進入孔內，且甘油能增加噴染墨水的粘度，使粘度在2_5cP范圍內，提高染料分子的附著力，且能提升形成的顏色或圖案的亮度，乙醇的揮發性能較高，能加速噴染圖案或色彩的干燥，且能提高圖案的清晰度，應用上述的噴染墨水使形成的顏色或圖案清晰細膩， 且與鋁及鋁合金制品的表面成一體，不增加任何的厚度。優選的，所述步驟3)中的噴染墨水選自包括以下群組中的至少一種，其中的百分含量為體積百分含量
青色5%的酸性藍、2%的甘油、5%的乙醇和88%的去離子水； 紅色3%的酸性紅、2%的甘油、5%的乙醇和90%的去離子水； 黃色10%的酸性黃、2%的甘油、5%的乙醇和83%的去離子水； 黑色15%的酸性黑、2%的甘油、5%的乙醇和78%的去離子水。優選的，所述步驟3)中的平面打印設備和3D噴繪設備的噴嘴直徑為 0. 010-0. 015mm。采用的噴嘴直徑為0. 010-0. 015mm，可以使得噴染形成的圖案精細，不粗糙。優選的，步驟2)中的所述陽極氧化是將鋁及鋁合金制品放入體積分數為15-25% 的硫酸氧化槽液中進行陽極處理，時間為0. 5 -2小時。優選的，步驟1)中的所述打磨拋光采用布輪或尼龍輪；所述除油采用超聲波加除油水進行，時間10-20分鐘；所述化學拋光是將鋁及鋁合金制品放入體積分數為10-20%的化學拋光液中進行，時間為10-30秒。打磨拋光是為了使產品表面達到光亮的效果，除去砂孔，批鋒等；除油是為了除去材料裁剪，剖溝，切割等前工序的油污。優選的，步驟5)中的封孔處理采用水封閉或高溫蒸汽封閉，所述水封閉的水溫為 80-100°C，時間為30-60分鐘，高溫蒸汽封閉的溫度為100-180°C，時間10-30分鐘。一種用于上述鋁及鋁合金制品的表面噴染方法的噴染墨水，所述噴染墨水包括酸性染料、甘油、乙醇和去離子水，所述噴染墨水選自包括以下群組中的至少一種，其中的百分含量為體積百分含量
青色3-8%的酸性藍、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-90%的去離子水； 紅色1-5%的酸性紅、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-95%的去離子水； 黃色8-1 的酸性黃、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和80-85%的去離子水； 黑色13-17%的酸性黑、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和75-80%的去離子水。優選的，所述噴染墨水選自包括以下群組中的至少一種，其中的百分含量為體積百分含量
青色5%的酸性藍、2%的甘油、5%的乙醇和88%的去離子水； 紅色3%的酸性紅、2%的甘油、5%的乙醇和90%的去離子水； 黃色10%的酸性黃、2%的甘油、5%的乙醇和83%的去離子水； 黑色15%的酸性黑、2%的甘油、5%的乙醇和78%的去離子水。一種鋁及鋁合金制品，采用上述任意一種方法得到，包括鋁及鋁合金制品本體，以及與所述鋁及鋁合金制品本體的表面成一體的顏色和/或圖案。通過本發明的方法制備得到的鋁及鋁合金制品，其表面的色彩和/或圖案與表面是一體的，不存在表面上附加的任何厚度的顏色層或圖案層，具有不易褪色和脫落等優點。本發明的有益效果是本發明的噴染方法可以在鋁及鋁合金制品表面生產出色彩豐富的圖案效果，能與印刷的紙制產品相媲美，并且染料完全滲入到產品表面的氧化膜層毛孔中，在表面不存在任何顏色層，同時，通過封閉后，圖案或色彩具有不易褪色，與有機溶劑接觸時不易脫落等優點，能長期保存。
具體實施例方式下面結合優選具體實施方式
對本發明進行詳細的闡述。本發明中的鋁及鋁合金制品材料為純鋁或鋁合金。在一個實施例中，鋁及鋁合金制品的表面噴染方法，包括如下步驟1)預處理將鋁及鋁合金制品經過打磨拋光、除油和化學拋光處理；2)陽極氧化將經所述步驟1)處理得到的鋁及鋁合金制品進行陽極氧化處理以在所述鋁及鋁合金制品的表面形成多孔的氧化膜；3)表面噴染將經所述步驟2)處理得到的鋁及鋁合金制品使用平面打印設備和/或3D噴繪設備，將噴染墨水噴染到鋁及鋁合金制品的表面，使染料分子滲入所述氧化膜的孔中，形成色彩和/或圖案；4)清洗將經所述步驟3)噴染得到的鋁及鋁合金制品中殘留在所述氧化膜的孔外多余的噴染墨水清洗干凈；5)封孔處理將經所述步驟4)得到的鋁及鋁合金制品進行封孔處理。在另一些實施例中，可以優選以下條件
所述步驟3)中的噴染墨水包括酸性染料、甘油、乙醇和去離子水，所述噴染墨水選自包括以下群組中的至少一種，其中的百分含量為體積百分含量
青色3-8%的酸性藍、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-90%的去離子水； 紅色1-5%的酸性紅、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-95%的去離子水； 黃色8-1 的酸性黃、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和80-85%的去離子水； 黑色13-17%的酸性黑、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和75-80%的去離子水。步驟3)中的平面打印設備和3D噴繪設備的噴嘴直徑為0. 010-0. 015mm。步驟2)中的所述陽極氧化是將鋁及鋁合金制品放入體積分數為15-25%的硫酸氧化槽液中進行陽極處理，時間為0. 5 -2小時。步驟1)中的所述打磨拋光采用布輪或尼龍輪；所述除油采用超聲波加除油水進行，時間10-20分鐘；所述化學拋光是將鋁及鋁合金制品放入體積分數為10-20%的化學拋光液中進行，時間為10-30秒。步驟5)中的封孔處理采用水封閉或高溫蒸汽封閉，所述水封閉的水溫為 80-100°C，時間為30-60分鐘，高溫蒸汽封閉的溫度為100-180°C，時間10-30分鐘。以下通過更具體的實施例對本發明作詳細介紹。實施例1
鋁或鋁合金制品的表面噴染方法包括如下步驟
1)將鋁或鋁合金制品用布輪或尼龍輪進行打磨拋光處理，除去砂孔，批鋒等，使產品表面達到光亮的效果。2)將經打磨拋光后的鋁或鋁合金制品采用超聲波加除油水進行除油，時間10-20分鐘。3)將經除油處理后的鋁或鋁合金制品放入體積濃度為10%的化學拋光液中進行化學拋光處理，時間為10-30秒。4)將經化學拋光后的鋁或鋁合金制品放入濃度為20%的硫酸氧化槽液中進行陽極氧化處理，時間為0. 5-2小時。5)將經陽極氧化后的鋁或鋁合金制品采用直徑為0. 010-0. 015mm噴嘴的平面打印設備或3D噴繪設備進行噴染處理，噴繪噴染墨水時，可根據產品的具體要求進行，如果是在產品的一個平面上進行圖案和/或色彩的噴染，即可采用平面打印設備將噴染墨水噴繪到產品表面，如果是在產品的非平面上進行圖案和/或色彩的噴染，可采用3D噴繪設備將噴染墨水噴繪到產品表面；其中，平面打印設備可以采用市場上常用的萬能打印機進行； 3D噴繪設備可采用市場上常用的噴涂機械手進行；噴染墨水選自包括以下群組中的至少一種，其中的百分含量為體積百分含量a)青色5%的酸性藍、2%的甘油、5%的乙醇和88% 的去離子水；b)紅色3%的酸性紅、2%的甘油、5%的乙醇和90%的去離子水；c)黃色10% 的酸性黃、洲的甘油、5%的乙醇和83%的去離子水；d)黑色15%的酸性黑、2%的甘油、5%的乙醇和78%的去離子水。噴染墨水的顏色與顏色之間可做混色效果，例如先噴染黃色后噴染青色，可產生綠色的效果，也可以噴染時繪制不同的圖案。6)將噴染好的產品進行過水，把殘留在氧化膜層毛孔以外多余的噴染墨水清洗干凈。7)采用水封閉或高溫蒸汽封閉處理，水封閉的常用水溫為80-100°C，時間為 30-60分鐘，高溫蒸汽封閉的溫度為100-180°C，時間10-30分鐘，將噴染的染料分子固定在產品表面的氧化膜層毛孔里，使產品表面氧化膜形成一定的圖案。實施例2
一種專用于上述任一實施例的鋁及鋁合金制品的表面噴染方法的噴染墨水，包括酸性染料、甘油、乙醇和去離子水，所述噴染墨水選自包括以下群組中的至少一種，其中的百分含量為體積百分含量
a)青色5%的酸性藍、2%的甘油、5%的乙醇和88%的去離子水；
b)紅色3%的酸性紅、2%的甘油、5%的乙醇和90%的去離子水；
c)黃色10%的酸性黃、2%的甘油、5%的乙醇和83%的去離子水；
d)黑色15%的酸性黑、2%的甘油、5%的乙醇和78%的去離子水。以上方案中的染料分子的孔徑小于形成的氧化膜的孔徑，在進行噴染時，染料分子更易進入孔內，現有的染料液體的粘度很小，如果在不加甘油的情況下，粘度< 1 CP，而本發明中以上含量的甘油能增加噴染墨水的粘度，使粘度在2-5CP范圍內，提高染料分子的附著力，又能保證噴染墨水的流動性，且能提升形成的顏色或圖案的亮度，使形成的顏色或圖案清晰細膩，乙醇的揮發性能較高，能加速噴染圖案或色彩的干燥，且能提高圖案的清晰度，應用上述的噴染墨水使得顏色或圖案與鋁及鋁合金制品的表面成一體，不增加任何的厚度。噴染墨水的顏色與顏色之間可做混色效果，例如先噴染黃色后噴染青色，可產生綠色的效果，也可以噴染時繪制不同的圖案。在另一些實施例中，所述噴染墨水也可以選自包括以下群組中的至少一種，其中的百分含量為體積百分含量青色3-8%的酸性藍、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-90%的去離子水；紅色1-5%的酸性紅、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-95%的去離子水；黃色 8-12%的酸性黃、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和80-85%的去離子水；黑色13-17%的酸性黑、 1-4%的甘油、3-7%的乙醇和75-80%的去離子水。實施例3
一種鋁及鋁合金制品，采用上述任意一個實施例的方法得到，包括鋁及鋁合金制品本體，以及與所述鋁及鋁合金制品本體的表面成一體的顏色和/或圖案。經過上述方法生產出來的產品，產品表面不產生任何厚度的顏色層，只是表面的氧化膜層形成圖案或顏色。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種鋁及鋁合金制品的表面噴染方法，其特征在于，包括如下步驟1)預處理將鋁及鋁合金制品經過打磨拋光、除油和化學拋光處理；2)陽極氧化將經所述步驟1)處理得到的鋁及鋁合金制品進行陽極氧化處理以在所述鋁及鋁合金制品的表面形成多孔的氧化膜；3)表面噴染將經所述步驟2)處理得到的鋁及鋁合金制品使用平面打印設備和/或 3D噴繪設備，將噴染墨水噴染到鋁及鋁合金制品的表面，使染料分子滲入所述氧化膜的孔中，形成色彩和/或圖案；4)清洗將經所述步驟3)噴染得到的鋁及鋁合金制品中殘留在所述氧化膜的孔外的噴染墨水清洗干凈；5)封孔處理將經所述步驟4)得到的鋁及鋁合金制品進行封孔處理。
2.如權利要求1所述的鋁及鋁合金制品的表面噴染方法，其特征在于所述步驟3)中的噴染墨水包括酸性染料、甘油、乙醇和去離子水，所述噴染墨水選自包括以下群組中的至少一種，其中的百分含量為體積百分含量青色3-8%的酸性藍、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-90%的去離子水；紅色1-5%的酸性紅、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-95%的去離子水；黃色8-1 的酸性黃、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和80-85%的去離子水；黑色13-17%的酸性黑、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和75-80%的去離子水。
3.如權利要求1或2所述的鋁及鋁合金制品的表面噴染方法，其特征在于所述步驟 3)中的噴染墨水選自包括以下群組中的至少一種，其中的百分含量為體積百分含量青色5%的酸性藍、2%的甘油、5%的乙醇和88%的去離子水；紅色3%的酸性紅、2%的甘油、5%的乙醇和90%的去離子水；黃色10%的酸性黃、2%的甘油、5%的乙醇和83%的去離子水；黑色15%的酸性黑、2%的甘油、5%的乙醇和78%的去離子水。
4.如權利要求1或2所述的鋁及鋁合金制品的表面噴染方法，其特征在于所述步驟 3)中的平面打印設備和3D噴繪設備的噴嘴直徑為0. 010-0. 015mm。
5.如權利要求1或2所述的鋁及鋁合金制品的表面噴染方法，其特征在于步驟2)中的所述陽極氧化是將鋁及鋁合金制品放入體積分數為15-25%的硫酸氧化槽液中進行陽極處理，時間為0. 5 -2小時。
6.如權利要求1或2所述的鋁及鋁合金制品的表面噴染方法，其特征在于步驟1)中的所述打磨拋光采用布輪或尼龍輪；所述除油采用超聲波加除油水進行，時間10-20分鐘； 所述化學拋光是將鋁及鋁合金制品放入體積分數為10-20%的化學拋光液中進行，時間為 10-30 秒。
7.如權利要求1或2所述的鋁及鋁合金制品的表面噴染方法，其特征在于步驟5)中的封孔處理采用水封閉或高溫蒸汽封閉，所述水封閉的水溫為80-100°C，時間為30-60分鐘，高溫蒸汽封閉的溫度為100-180°C，時間10-30分鐘。
8.一種用于權利要求1-7任一所述的鋁及鋁合金制品的表面噴染方法的噴染墨水，其特征在于所述噴染墨水包括酸性染料、甘油、乙醇和去離子水，所述噴染墨水選自包括以下群組中的至少一種，其中的百分含量為體積百分含量青色3-8%的酸性藍、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-90%的去離子水；紅色1-5%的酸性紅、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和85-95%的去離子水； 黃色8-1 的酸性黃、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和80-85%的去離子水； 黑色13-17%的酸性黑、1-4%的甘油、3-7%的乙醇和75-80%的去離子水。
9.如權利要求8所述的噴染墨水，其特征在于所述噴染墨水選自包括以下群組中的至少一種，其中的百分含量為體積百分含量青色5%的酸性藍、2%的甘油、5%的乙醇和88%的去離子水； 紅色3%的酸性紅、2%的甘油、5%的乙醇和90%的去離子水； 黃色10%的酸性黃、2%的甘油、5%的乙醇和83%的去離子水； 黑色15%的酸性黑、2%的甘油、5%的乙醇和78%的去離子水。
10.一種鋁及鋁合金制品，其特征在于采用權利要求1-7中任意一種方法得到，包括鋁及鋁合金制品本體，以及與所述鋁及鋁合金制品本體的表面成一體的顏色和/或圖案。
全文摘要
本發明公開了一種鋁及鋁合金制品的表面噴染方法及鋁及鋁合金制品、噴染墨水，表面噴染方法包括1)預處理將鋁及鋁合金制品經打磨拋光、除油和化學拋光處理；2)陽極氧化將經預處理的鋁及鋁合金制品進行陽極氧化處理以在表面形成多孔的氧化膜；3)表面噴染將經陽極氧化得到的鋁及鋁合金制品用平面打印設備和/或3D噴繪設備，將噴染墨水噴染到鋁及鋁合金制品的表面，形成色彩和/或圖案；4)清洗將經表面噴染得到的鋁及鋁合金制品中殘留在氧化膜的孔外的噴染墨水清洗干凈；5)封孔處理將清洗后的鋁及鋁合金制品進行封孔處理。本發明使鋁及鋁合金制品的表面能產生色彩豐富鮮艷的圖案，且不會在表面形成涂層，長期使用也不易褪色。
文檔編號B41J2/01GK102407702SQ20111027349
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者賴泱祥 申請人:深圳市寶安區福永祥興五金制品廠