專利名稱：一種表面具有多色氧化膜的材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種表面具有多色氧化膜的材料的制備方法以及由該方法制得的表面具有多色氧化膜的材料。
背景技術：
鋁和鋁合金等基材的表面的彩色氧化膜的制備方法是將鋁或鋁合金等基材在硫酸中陽極氧化形成氧化膜，然后在含有有機染料的溶液中進行染色處理，通過吸附作用，使得染料進入到氧化膜孔隙中，再經過封孔處理，使鋁和鋁合金等基材表面具有各種各樣的顏色。
但是這種方法只能形成單一的顏色，因此，為了豐富氧化膜的色彩，
CN2546462Y中公開了如下所述的可以獲得多色氧化膜的方法。
第一種方法包括(1)將鋁合金基體進行陽極處理，形成氧化膜；(2)通過激光雕刻除去部分氧化膜；(3)對鋁合金基體進行二次陽極氧化；(4)重復(2) (3)的步驟；(5)電解著色或吸附著色處理；(6)表面涂刷高分子材料使得表面平整。
第二種方法包括(1)將鋁合金基體進行陽極處理，形成氧化膜；(2)需要保留的氧化膜表面網板印刷耐酸堿油墨；(3)將鋁合金基體放入磷酸溶液，腐蝕除去未被油墨遮蓋的氧化膜；(4)除去油墨；(5)重復(1) (4)的步驟；(6)電解著色或吸附著色處理；(7)表面涂刷高分子材料使得表面平整。
第三種方法包括(1)對不需要進行陽極處理的鋁合金基體部分印刷耐酸堿油墨隔離層；(2)將鋁合金基體進行陽極處理，形成氧化膜；(3)除去油墨；(4)對鋁合金基體進行二次陽極氧化；(5)重復(1) (4)的步驟；(6)電解著色或吸附著色處理；(7)表面涂刷高分子材料使得表面平整。在上述方法中，由于受到二次陽極氧化的影響，首次形成的氧化膜的耐磨性以及耐腐蝕性均較差，因此，需要在最后涂布高分子材料，但是涂布高分子材料后，產品的表面喪失了氧化膜所具有的質感。另外，二次陽極氧化不能實施太長的時間，否則首次陽極氧化形成的氧化膜容易被擊穿而脫落。此外，上述方法工序繁多，均需通過兩次以上的陽極氧化處理，才能形成多色氧化膜，生產效率低。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的方法復雜、且形成的多色氧化膜耐磨性和耐腐蝕性差、需要涂布高分子材料的缺點，提供一種形成的多色氧化膜耐磨性和耐腐蝕性好且操作簡便的表面具有多色氧化膜的材料的制備方法以及由該方法制得的材料。
本發明提供了一種表面具有多色氧化膜的材料的制備方法，該方法包括將基材進行陽極氧化和染色，其中，所述基材的表面分為兩個或兩個以上部分，且相鄰兩部分由不同的金屬材料形成，該不同的金屬材料經相同的陽極氧化處理和相同的染色處理后，形成的陽極氧化膜的顏色不同。
本發明還提供了一種表面具有多色氧化膜的材料，其中，該材料由本發明的方法制備得到。
本發明通過使用表面至少分為兩部分、且相鄰兩部分由不同種金屬材料形成的基材，再通過陽極氧化處理和染色處理等工序，可以在基材上形成不同顏色的陽極氧化膜。根據本發明的方法，僅通過一次陽極氧化處理和一次染色處理即可實現多色氧化膜的目的，大大提高了具有多色氧化膜的產品的生產效率。而且由于氧化膜一次形成，不會發生現有技術中的二次陽極氧化引起的一次陽極氧化膜耐磨性和耐腐蝕性變差的問題。
5本發明制得的具有多色氧化膜的產品適合用于手機外殼、筆記本外殼等中，具有很高的應用價值。
具體實施例方式
本發明的表面具有多色氧化膜的材料的制備方法包括將基材進行陽極氧化和染色，其中，所述基材的表面分為兩個或兩個以上部分，且相鄰兩部分由不同的金屬材料形成，該不同的金屬材料經相同的陽極氧化處理和相同的染色處理后，形成的陽極氧化膜的顏色不同。
本領域技術人員根據本發明的教導可以容易地得到本發明所述的基材。具體地說，所述基材可以通過各種方法得到。例如，可以在金屬基底層的不同部位上形成至少一種金屬層來得到所述基材。所述金屬層可以根據需要預先形成不同的圖案。所述在金屬基底層的不同部位形成金屬層的方法例如可以是粘合或復合的方式。所述粘合可以采用適當的粘合劑，所述復合可以是固相復合的方法。
另外，為了使得獲得的圖案的精度更高，并能夠形成各種復雜的圖案，作為一種優選的實施方式，使所述基材的表面分為兩個或兩個以上部分的方法優選包括在金屬基底層的表面復合至少一層金屬層，其中，相鄰兩層由不同的金屬材料形成，然后通過蝕刻將該至少一層金屬層的一部分除去即可。所述蝕刻的方法可以是本領域技術人員所公知的常規的蝕刻的方法。例如，所述蝕刻的方法為化學蝕刻或激光蝕刻。化學蝕刻是指用油墨等對金屬層進行局部覆蓋保護后，用化學試劑對未進行保護的金屬層腐蝕除去，從而形成所需要的圖案。所述化學試劑根據金屬層材料的不同可以進行適當的選擇。例如，對于鋁或鋁合金，可以選擇含氫氧化鈉和硝酸鈉的水溶液。為了能夠
精確地蝕刻出所需要的圖案，該水溶液中氫氧化鈉的濃度優選為50-70克/升，硝酸鈉的濃度優選為40-60克/升，所選水溶液的溫度優選為60-80'C。另外，所述激光雕刻可以通過激光機來實現，即通過激光將不需要的部分金屬層除去，形成需要的圖案。所述激光雕刻的條件可以根據需要進行選擇。
例如，可以在如下的條件下來實施電流為2-20安，頻率為2000-50000赫茲，波長為5-1000納米，雕刻時的時間為2-30毫秒。
所述復合的方式優選為固相復合。所述固相復合的方法為本領域技術人員所公知。所述固相復合是指兩種或兩種以上的金屬材料在固態下經冶金結合而成為復合材料的復合加工工藝(《中國冶金百科全書(金屬塑性加工)》，P300，冶金工業出版社，1999)。
所述金屬層的厚度可以在較大的范圍內變動，但是為了方便蝕刻，所述金屬層的厚度優選為0.05-0.5毫米。
本發明所述金屬材料可以任意地選自進行陽極氧化處理后能形成陽極氧化膜的材料，本領域技術人員根據本發明的教導可以進行相應地選擇。其中，相鄰兩部分的金屬材料均優選為輕金屬材料，所述輕金屬材料可以是密度小于5g/cn^的金屬，例如，可以是鋁、鎂、鋰、銣、銫、鈹以及它們的合金。進一步優選情況下，本發明所述相鄰兩部分的金屬材料均選自鎂、鎂合金、鋁、鋁合金中的一種。為了增大在相同的陽極氧化和染色條件下得到的多色氧化膜的顏色差別，更進一步優選情況下，相鄰兩部分的的金屬材料均為選自純鋁以及型號為7075、 6061、 6063、 5053、 5053、 2036的鋁合金中的一種。其中，所述純鋁是指鋁含量大于等于99質量％以上的材料。該純鋁材料可以商購得到，例如可以是型號為1199的材料。上述純鋁以及鋁合金的型號為美國國家標準型號。
本發明所述陽極氧化處理的方法可以是常規的各種陽極氧化的方法，優選情況下，該方法包括以基材為陽極，以石墨板為陰極，將基材在電解液中進行氧化，所述電解液為濃度為150-210克/升的硫酸溶液，所述陽極氧化處理的電壓為10-15伏，電流密度為l-2A/dm2，溫度為18-22°C，時間為20-60
7分鐘。
本發明所述染色處理的方法可以是常規的用于陽極氧化膜染色的方法， 優選情況下，該方法包括將經陽極氧化的基材在染液中浸漬，所述染液為染 料的水溶液，所述染料為偶氮染料、蒽醌染料和肽菁染料中的一種或幾種，
所述染液中染料的濃度為0.1-10克/升，所述染液的溫度為30-55C，所述浸 漬的時間為1-15分鐘。
進一步優選情況下，該方法還包括在染色處理后將基材進行封孔，所述 封孔的方法可以是常規的各種用于陽極氧化膜的封孔方法。所述封孔優選包 括將經染色的基材在封孔劑的水溶液中浸漬，所述封孔劑為醋酸鎳、氟化鎳 和硫酸鎳中的一種或幾種，所述封孔劑的濃度為1-10克/升，所述封孔劑的 水溶液的溫度為50-95°C，所述浸漬的時間為10-50分鐘。
為了提高多色氧化膜的附著力，本發明提供的方法優選還包括在陽極氧 化處理的步驟前先對基材進行前處理。所述前處理的方法可以采用本領域公 知的方法，例如可以為機械拋光、噴砂、拉絲、除油除蠟、化學拋光、中和 中的一種或幾種。
下面通過實施例來對本發明作更詳細地說明。
實施例1
本實施例說明本發明的表面具有多色氧化膜的材料的制備方法。 將長120mmX寬92mmX厚lmm的鋁合金(TMI，型號7075)作為金
屬基底層，在該金屬基底層的表面固相復合一層厚度為O.lmm的純鋁(TMI，
型號1199)作為金屬層。
在該金屬層上絲網印刷一層油墨(深圳市嘉美德表面技術有限公司，型
號為JST)，使得未被油墨覆蓋的金屬層部分形成字母"ABC"的圖案。然
后將該金屬基底層在70。C的含氫氧化鈉和硝酸鈉的水溶液(氫氧化鈉的濃度為60克/升，硝酸鈉的濃度為50克/升)中浸漬3分鐘，使得金屬基底層的 表面露出，露出的部分形成"ABC"的圖案，從而制得基材。
然后將該基材浸漬在40克/升、溫度為6(TC的合金除油粉(購于深圳市 德盛化工有限公司的LD-208合金除油粉)溶液中，5分鐘后取出，用水清 洗基材表面的合金除油粉。
將上述進行除油除蠟后的基材浸漬于由濃度為700克/升的磷酸和濃度 為200克/升的硫酸組成的溶液中化學拋光5秒后，立即浸漬于水中以清洗基 材表面的殘留的酸，然后將基材浸漬于10克/升的氫氧化鈉溶液中2分鐘后， 立即浸漬于水中清洗基材表面的殘留的堿。
將經過上述處理后的基材浸入盛有濃度為150克/升硫酸水溶液的電解 槽中，以該基材作為陽極，在電壓為13伏、電流密度為1A/dm2、溫度為22 "C的條件下陽極氧化35分鐘，完成陽極氧化后取出并清洗干凈。
將陽極氧化后的基材浸入已配制好的染液(臺灣永光化學股份有限公 司，K160)中染色10分鐘，該酸性染料溶液的濃度為5克/升，pH值為5.6， 所述染液的溫度為50。C。完成后取出并清洗干凈。
將染色后的基材在封孔劑(硫酸鎳水溶液，濃度為10克/升)中浸漬10 分鐘，溫度為95。C，完成封孔后用9(TC的純水清洗干凈，并在6(TC條件下 烘烤15分鐘。
最終得到淺紅色的"ABC"圖案和深紅色背景的基材。 實施例2
本實施例說明本發明的表面具有多色氧化膜的材料的制備方法。 將長120mmX寬92mmX厚2mm的鋁合金(TMI，型號2036)作為金 屬基底層，在該金屬基底層的表面固相復合一層厚度為0.5mm的鋁合金 (TMI，型號1199)作為金屬層。用激光雕刻機(型號為HSLE-SP)，在電流為5安，頻率為5000赫茲， 波長為50納米，中間延遲為5毫秒條件下激光雕刻使得金屬基底層的表面 露出，且使得露出的部分形成字母"ABC"的圖案，從而制得基材。
然后將該基材浸漬在40克/升、溫度為60'C的合金除油粉(購于深圳市 德盛化工有限公司的LD-208合金除油粉)溶液中5分鐘后取出，用水清洗 基材表面的合金除油粉。
將上述進行除油除蠟后的基材浸漬于由濃度為700克/升的磷酸和濃度 為200克/升的硫酸組成的溶液中化學拋光5秒后，立即浸漬于水中以清洗基 材表面的殘留的酸,然后將基材浸漬于10克/升的氫氧化鈉溶液中2分鐘后， 立即浸漬于水中清洗基材表面的殘留的堿。
將經過上述處理后的基材浸入盛有濃度為210克/升硫酸水溶液的電解 槽中，以該基材作為陽極，在電壓為15伏、電流密度為2A/dm2、溫度為19 。C的條件下陽極氧化30分鐘，完成陽極氧化后取出并清洗干凈。
將陽極氧化后的基材浸入已配制好的染液(OKUMO (奧野)，型號 SKYBLUE-GLH (502))中染色10分鐘，該酸性染料溶液的濃度為5克/升， pH值為5.6，所述染液的溫度為5(TC。完成后取出并清洗干凈。
將染色后的基材在封孔劑(硫酸鎳水溶液，濃度為10克/升)中浸漬IO 分鐘，溫度為95'C，完成封孔后用9(TC的純水清洗干凈，并在60。C條件下 烘烤15分鐘。
最終得到淺藍色的"ABC"圖案和深藍色背景的基材。 實施例3
按照實施例2的方法來制備多色氧化膜，不同的是，將所述鋁合金(TMI， 型號6061)金屬層記作第一金屬層，在該第一金屬層上復合第二金屬層，該 第二金屬層的材料為鋁合金(TMI，型號2036)。且在實施例2的條件下進行激光雕刻，使得第一金屬層的表面露出，并使得露出的部分形成字母
"ABC"的圖案。然后再在上述激光雕刻的條件下，在基材的其它部位進行 雕刻，使得金屬基底層的表面露出，并使得露出的部分形成字母"EDF"的 圖案，從而制得基材。
最終得到淺藍色的"ABC"圖案、深藍色背景以及顏色深度介于上述兩 種藍色之間的藍色的"EDF"圖案的基材。
權利要求
1、一種表面具有多色氧化膜的材料的制備方法，該方法包括將基材進行陽極氧化和染色，其特征在于，所述基材的表面分為兩個或兩個以上部分，且相鄰兩部分由不同的金屬材料形成，該不同的金屬材料經相同的陽極氧化處理和相同的染色處理后，形成的陽極氧化膜的顏色不同。
2、 根據權利要求1所述的方法，其中，使所述基材的表面分為兩個或 兩個以上部分的方法包括在金屬基底層的表面復合至少一層金屬層，通過蝕 刻將該至少一層金屬層的一部分除去。
3、 根據權利要求2所述的方法，其中，所述蝕刻的方法為化學蝕刻或 激光雕刻。
4、 根據權利要求2所述的方法，其中，所述金屬層的厚度為0.05-0.5毫米。
5、 根據權利要求1或2所述的方法，其中，相鄰兩部分的金屬材料均 選自輕金屬材料。
6、 根據權利要求5所述的方法，其中，相鄰兩部分的金屬材料均選自 鎂、鎂合金、鋁、鋁合金中的一種。
7、 根據權利要求2所述的方法，其中，所述復合的方式為固相復合。
8、 根據權利要求1所述的方法，其中，所述陽極氧化處理的方法包括 以基材為陽極，以石墨板為陰極，將基材在電解液中進行氧化，所述電解液 為濃度為150-210克/升的硫酸溶液，所述陽極氧化處理的電壓為10-15伏，電流密度為l-2A/dm2，溫度為18-22'C，時間為20-60分鐘。
9、 根據權利要求1所述的方法，其中，所述染色處理包括將經陽極氧 化的基材在染液中浸漬，所述染液為染料的水溶液，所述染料為偶氮染料、 蒽醌染料和肽菁染料中的一種或幾種，所述染液中染料的濃度為0.1-10克/ 升，所述染液的溫度為30-55°C，所述浸漬的時間為l-15分鐘。
10、 根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括在染色后將基材 進行封孔，所述封孔包括將經染色的基材在封孔劑的水溶液中浸漬，所述封 孔劑為醋酸鎳、氟化鎳和硫酸鎳中的一種或幾種，所述封孔劑的濃度為1-10 克/升，所述封孔劑的水溶液的溫度為50-95°C，所述浸漬的時間為10-50分鐘。
11、 一種表面具有多色氧化膜的材料，其特征在于，該材料由權利要求 1-10中任意一項所述的方法制備得到。
全文摘要
本發明的表面具有多色氧化膜的材料的制備方法包括將基材進行陽極氧化和染色，其中，所述基材的表面分為兩個或兩個以上部分，且相鄰兩部分由不同的金屬材料形成，該不同的金屬材料經相同的陽極氧化處理和相同的染色處理后，形成的陽極氧化膜的顏色不同。根據本發明的方法，僅通過一次陽極氧化和一次染色即可實現多色氧化膜的目的，大大提高了具有多色氧化膜的產品的生產效率。
文檔編號C25D11/18GK101665971SQ20081014665
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月3日 優先權日2008年9月3日
發明者強 郭, 梁 陳, 婷 韓 申請人:比亞迪股份有限公司