專利名稱：：一種復合材料及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種復合材料及其制備方法，尤其涉及一種鋁合金復合材料及其制備方法。
背景技術：
：鋁或鋁合金等基材表面的彩色氧化物膜層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陽極氧化膜層，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物膜層的孔隙中，再經過封孔處理，使鋁或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，不能滿足人們對于多色彩的需求。目前鋁或鋁合金表面漸變色的氧化物膜層的制備主要通過噴涂或者印刷來實現，對于高檔數碼外殼的漸變色裝飾，又以噴涂最為常見。通過使用漸變色噴涂設備，得到一種或幾種顏色的漸變。單色漸變過程的實現，可以通過控制油墨的厚薄來控制，但是這樣會使表面膜層不均勻，多色的漸變也會有類似情況的發生。噴涂或印刷油墨處理后的表面，喪失了金屬光澤和手感的同時，在使用的過程中，很容易刮傷，磨損，使其表面失去光澤不能長久保持其精致外觀。
發明內容本發明的目的在于克服上述現有技術中鋁或鋁合金的氧化物膜層的漸變的多色彩效果存在的表面膜層不均勻、沒有金屬光澤、容易刮傷、容易磨損的缺陷，從而提供一種表面膜層均勻、具有金屬光澤、不易刮傷和不易磨損的表面具有漸變的多色彩效果的復合材料及其制備方法。—種復合材料，該復合材料包括基材，該基材的表面為多孔的陽極氧化膜層，所述基材為鋁或鋁合金，所述多孔的陽極氧化膜層的孔隙中填充有至少一種染料，至少部分所述多孔的陽極氧化膜層的孔隙中同種染料的含量呈梯度分布。本發明還提供一種復合材料的制備方法，該方法包括采用陽極氧化的方法在鋁或鋁合金基材表面形成多孔的氧化物膜層；對所述多孔的氧化物膜層進行染色，所述染色的方法是通過控制多孔的氧化物膜層不同區域進入染料中的時間，使多孔的陽極氧化膜層的孔隙中填充的染料的含量呈梯度分布。本發明的復合材料的顏色具有深淺漸變的效果。可以是單色的深淺漸變也可以是多色的漸變，過程的重復進行也可以得到幻彩的效果。豐富了鋁合金的表面色彩，滿足人們對個性的追求。同時還保留了金屬本來的光澤和質感，耐刮傷和耐磨損。本發明的制備的方法是利用對膜不同位置染色時間不同來控制其表面顏色的深淺，從而達到漸變的效果，因為此過程的實施過程對陽極氧化膜沒有任何的破壞作用，不會影響最終產品的性能。且過程原理簡單、成本較低、外觀漂亮、量產性強，在高檔電子產品外殼裝飾領域，比如手機、相機、筆記本等的裝飾上都具有非常廣闊的市場開發前景。圖1是實施例1的單色漸變的產品的示意圖。具體實施例方式—種復合材料，該復合材料包括基材，該基材的表面為多孔的陽極氧化膜層，所述基材為鋁或鋁合金，所述多孔的陽極氧化膜層的孔隙中填充有至少一種染料，至少部分所述多孔的陽極氧化膜層的孔隙中同種染料的含量呈梯度分布。所述梯度是指多孔陽極氧化膜層空隙中中染料含量的變化率，該多孔陽極氧化膜層中y處的染料含量為w，在與其垂直距離的dy處該參數為w+dw，則dw稱為該含量的梯度，也即含量的變化率。所述多孔的陽極氧化膜層的孔隙中填充有兩種染料，所述多孔的陽極氧化膜層的孔隙中一種染料的含量沿著一個方向呈梯度分布，另一種染料的含量沿著與所述方向相反的方向呈梯度分布。所述多孔陽極氧化膜層中也可以含有兩種以上的染料，只要所述多孔的陽極氧化膜層的孔隙中一種染料的含量沿著一個方向呈梯度分布，另一種染料的含量沿著和所述方向不同的方向呈梯度分布，第三種染料沿著第三個方向呈梯度分布，依次類推即可。所述多孔陽極氧化膜層隨著孔隙中同種染料含量的不同形成漸變色，所述漸變色是指一種顏色由深到淺或有淺到深的連續變化所形成的顏色。例如黃色的漸變色是由淺黃到深黃的漸變。如圖l所示，是單色漸變的復合材料。本發明所述的復合材料，可以是整個多孔陽極氧化膜層的表面都形成漸變色，可以是部分形成漸變色，其余部分就是一般的陽極氧化后的染單一顏色，優選為整個多孔陽極氧化膜層的表面都形成漸變色。沿著多孔的陽極氧化膜層的一個方向上同種染料的梯度可以相同也可以不同，只要能形成漸變色就可以，為了得到的漸變色效果好，優選為梯度相同。所述陽極氧化膜層的厚度是5-15微米。較薄的陽極氧化膜層不宜進行染色處理尤其是深顏色且表面的性能達不到要求，而過厚的陽極氧化膜所需要的氧化時間過長不利于生產的進行。對于本工藝選取的最佳工藝，膜厚優選為11-14微米。所述染料為本領域技術人員所公知的各種染料。所述染料是偶氮類、蒽醌類、硝基類、酞菁類中的一種或幾種。—種復合材料的制備方法，該方法包括采用陽極氧化的方法在鋁或鋁合金基材表面形成多孔的氧化物膜層；對所述多孔的氧化物膜層進行染色，所述染色的方法是通過控制多孔的氧化物膜層不同區域進入染料中的時間，使多孔的陽極氧化膜層的孔隙中填充的染料的含量呈梯度分布。所述染色的方法為控制多孔的氧化物膜層沿著一定方向勻速進入染料中，得到單色漸變的復合材料。將所述單色漸變的復合材料沿著所述方向相反的方向勻速進入另一種染料中，得到雙色漸變的復合材料。經過一次染色后，所述陽極氧化膜層的深色區域因為染料含量多，染料填充了這個區域內的多數孔隙，淺色區域的染料含量少，染料只填充了這個區域內的少量孔隙，因此將染過漸變的產品放入另一種染料中去，深色區域只能再填充少量的染料，而對淺色的部位容易著上這種顏色，因此將做過單色漸變的產品沿著多孔陽極氧化膜層的表面旋轉0-180度，為了得到均勻的雙色漸變色，優選為旋轉180度，用升降裝置緩慢浸入第二種顏色中，這樣之前的淺色部位則染上第二種顏色的深色，之前的深色受到的影響較小，中間部位因為兩種顏色的疊加形成過渡色，從而制作出雙色相的漸變產品。在此基礎上還可以進行第三第四次著色，這樣便可以制作出七彩的漸變效果。本發明的控制多孔陽極氧化膜層進入染料的時間是通過本領域技術人員所公知的各種方法，優選為可以控制多孔陽極氧化膜層進入染料中的速度的升降機構。本發明是通過升降裝置緩慢將工件逐步浸入染色液中，通過控制不同部位染色時間的不同來控制顏色的深淺，從而得到漸變色。所述染色的方法還包括控制染料的溫度為25-5(TC。此溫度適合染色過程的進行，同時通過對溫度的調節可以改善上色的速度，溫度越高上色越快，但是溫度過高會影響染色的質量。所述染色的方法還包括保持染料液面在同一高度。染色過程中隨著多孔陽極氧化膜層的進入，液面會隨之的升高，工件不同部位染色的時間將受到升降機構升降速度和液面升高速度兩者的影響，從而影響產品的穩定性。所以為了染色的穩定性要控制染料液面在同一高度。所述多孔陽極氧化膜層進入染料中的速度沒有特別的限制，只要能使其最先進入染料的部分多孔陽極氧化膜層的染色時間為4分鐘左右。例如一般的數碼產品工件尺寸為7厘米左右，所以速度可以為0.015-0.02米/分鐘。本發明所述的制備方法在所述染色之前要將氧化的產品充分水洗后，用壓縮氣吹干至無明顯水滴懸掛在表面。原因是濕潤的表面進入染料液中由于染料擴散的作用，會使得表面的漸變發花，為了減小擴散的影響需對其進行吹干處理。所用的壓縮空氣干燥處理的氣流的溫度需為室溫，所述氣流的速度為5-10m/s，所述氣流可以為潔凈的空氣流。本發明所述的制備方法還可以在染色后進行封孔處理。所述封孔為本領域技術人員所公知的封孔技術。如鎳封孔、高溫封孔等。將染色后的鋁或其合金放在在溫度為80-10(TC，濃度為5-10g/L的封孔劑(TOPDX-500,杭州奧野科技實業有限公司)中處理15-25min，并在55-65。C條件下烘烤10-20分鐘。所述鋁或鋁合金的陽極氧化工藝是本領域技術人員所公知的陽極氧化。將基材作為陽極浸入電解液中，同時將不銹鋼作為陰極，使陰極和陽極分別與電源的正極和負極電連接。采用由150-200克/升的硫酸、5-10克/升的硫酸鋁組成的溶液作為電解液，調節直流電壓為10-15伏特，進行陽極氧化20-40分鐘。鋁或鋁合金在進行陽極氧化之前還要進行前處理。所述鋁或鋁合金的前處理是本領域技術人員所公知的各種前處理方法。例如可以有下面兩步驟(1)除油除蠟將鋁或其合金基材浸漬在30-50克/升、溫度為50-70°C的合金除油粉溶液中3_8分鐘后取出，用水清洗基材表面的合金除油粉。所述除油粉可以商購，如深圳市德盛化工有限公司的LD-208合金除油粉。(2)化學拋光將上述進行除油除蠟后的鋁或鋁合金基材浸漬于由濃度為650-750克/升的磷酸5和濃度為150-250克/升的硫酸組成的溶液中化學拋光3-7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7-15克/升的氫氧化鈉溶液中5-15分鐘后，立即浸漬于水中清洗基材表面的殘留的堿。用本發明的方法制備的復合材料的外觀精美，保持了陽極氧化的表面效果。可以應用于大規模量產。實施例1該實施例說明本發明提供的復合材料及其制備方法。1、前處理(1)除油除蠟將具有浮雕效果的型號為6061的鋁合金基材浸漬在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。(2)化學拋光將上述進行除油除蠟后的鋁合金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IO分鐘后，立即浸漬于水中清洗基材表面的殘留的堿。2、陽極氧化將上述進行前處理后的基材作為陽極浸入電解液中，同時將不銹鋼作為陰極，使陰極和陽極分別與電源的正極和負極電連接。采用由180克/升的硫酸、8克/升的硫酸鋁組成的溶液作為電解液，調節直流電壓為13伏特，進行陽極氧化35分鐘。測得基材表面形成厚度為13微米的陽極氧化膜。將陽極氧化后的基材在IO(TC的烘箱中烘烤0.5小時。3、染色單色的漸變過程配制黃色染料(杭州奧野科技實業有限公司生產的Yellow4G)，濃度為5g/L，控制溫度為45-55°C，pH為4.5_5.5，將經過陽極氧化后并形成均勻陽極氧化膜層的工件(鋁材型號為6061)懸置于升降機構上，用壓縮氣將表面吹干后緩慢下降，控制顏色最深部位時間為3分鐘，最淺部位染色時間為5秒，迅速取出并進行水洗以防產生流痕，然后放入封孔槽中進行封孔處理15分鐘。從而得到金黃色由淺到深的漸變的復合材料B1。實施例2步驟1-2同實施例1.3、雙色的漸變過程配制紫色染料(杭州奧野科技實業有限公司生產的violetSLH)濃度為5g/L，控制溫度為45-55°C，pH為4.5_5.5;配制藍色染料(杭州奧野科技實業有限公司生產的Blue503)濃度為5g/L，控制溫度為45-55。C，pH為4.5-5.5。將經過陽極氧化后并形成均勻膜層的工件(鋁材型號為6061)懸置于升降機構上，用壓縮氣將表面吹干后緩慢下降，先著紫色，控制顏色最深部位時間為4分鐘，最淺部位染色時間為1秒，迅速取出并進行水洗以防產生流痕，并吹干處理，然后沿著多孔陽極氧化膜層的表面將陽極氧化膜層旋轉180度后用升降機控制進入染料中，著藍色，控制顏色最深部位時間為3min，最淺部位染色時間為1秒，迅速取出并進行水洗以防產生流痕，封孔處理15分鐘。從而得到6由藍色到紫色的雙色漸變的復合材料B2。對比例1步驟1-2同實施例1.3、采用自動噴涂機向經過上述處理后的多孔陽極氧化膜層的表面噴涂阿克蘇諾貝爾長誠涂料(廣東)有限公司生產的黃色涂料，控制噴涂時間，得到漸變的顏色的復合材料D1。性能測試按照下述方法分別對實施例1-2制備的復合材料Bl-B2以及對比例1制備的復合材料Dl進行光澤度測試、耐磨性測試、耐腐蝕性測試以及觀察外觀。結果分別如下表1所示。1、光澤度測試光澤度采用德國BYK公司生產的型號為A-4460的光澤儀進行6(TC檢測。儀器參數4mm光圈，D65光源，觀測角度10度，排除鏡面反射，記錄符合材料的光澤度，光澤度越大，說明具有多色氧化膜的材料的光澤度越好。測試結果如下表1所示。2、耐磨性測試采用佛山翁開爾貿易有限公司生產的型號為7-1BB的紙帶耐磨試驗機進行測試，記錄紙帶經過多少圈后符合材料表面露出基材。圈數越多，說明具有多色氧化膜的材料的耐磨性越好。測試結果如下表l所示。3、鹽霧測試(耐蝕性)采用無錫蘇南實驗設備有限公司生產的YWX/Q-250鹽霧腐蝕試驗箱進行測試。在35°〇下用濃度為5重量％的氯化鈉水溶液噴濺16小時后，取出后再將基材置于另外一個溫度為4(TC、相對濕度為80%的恒溫恒濕箱中，觀察基材，記錄在多長時間后基材表面出現異常，時間越長，說明膜層的耐腐蝕性越好。測試結果如下表1所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表1中可以看出實施例1和實施例2的光澤度、耐磨性及耐蝕性都比對比例1好，說明本發明得到的復合材料不僅有漸變色的效果，而且其綜合性能也很好，達到實用的要求。權利要求一種復合材料，其特征在于該復合材料包括基材，該基材的表面為多孔的陽極氧化膜層，所述基材為鋁或鋁合金，所述多孔的陽極氧化膜層的孔隙中填充有至少一種染料，至少部分所述多孔的陽極氧化膜層的孔隙中同種染料的含量呈梯度分布。2.根據權利要求1所述的復合材料，所述多孔的陽極氧化膜層的孔隙中填充有兩種染料，所述多孔的陽極氧化膜層的孔隙中一種染料的含量沿著一個方向呈梯度分布，另一種染料的含量沿著與所述方向相反的方向呈梯度分布。3.根據權利要求1所述的復合材料，其中，所述梯度相同。4.根據權利要求1所述的復合材料，所述陽極氧化膜層的厚度是5-15微米。5.根據權利要求1所述的復合材料，所述染料是偶氮類、蒽醌類、硝基類、酞菁類中的一種或幾種。6.—種復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括采用陽極氧化的方法在鋁或鋁合金基材表面形成多孔的氧化物膜層；對所述多孔的氧化物膜層進行染色，所述染色的方法是通過控制多孔的氧化物膜層不同區域進入染料中的時間，使多孔的陽極氧化膜層的孔隙中填充的染料的含量呈梯度分布。7.根據權利要求6所述的制備方法，其中，所述染色的方法為控制多孔的氧化物膜層沿著一定方向勻速進入染料中，得到單色漸變的復合材料。8.根據權利要求7所述的制備方法，其中，將所述單色漸變的復合材料沿著所述方向相反的方向勻速進入另一種染料中，得到雙色漸變的復合材料。9.根據權利要求7或8所述的制備方法，其中，所述勻速的速度為0.015-0.02米/分鐘。10.根據權利要求6所述的制備方法，其中，所述染料是偶氮類、蒽醌類、硝基類、酞菁類中的一種或幾種。11.根據權利要求6所述的制備方法，其中，所述染色的方法還包括控制染料的溫度為25-50°C。12.根據權利要求6所述的方法，其中，所述染色的方法還包括保持染料液面在同一高度。全文摘要本發明涉及一種復合材料及制備方法，屬于鋁合金領域。本發明是針對鋁合金表面漸變色膜層不均勻、無金屬光澤、易刮傷、易磨損的缺陷，從而提供一種復合材料，該復合材料包括基材，基材表面為多孔陽極氧化膜層，基材為鋁或鋁合金，多孔陽極氧化膜層的孔隙中填充至少一種染料，至少部分多孔陽極氧化膜層的孔隙中同種染料含量呈梯度分布。該復合材料制備方法包括用陽極氧化的方法在鋁或鋁合金表面形成多孔氧化物膜層；對多孔氧化物膜層染色，染色的方法是控制多孔氧化物膜層不同區域進入染料中的時間，使多孔陽極氧化膜層孔隙中填充的染料含量呈梯度分布。本發明的復合材料膜層均勻、具有金屬光澤、不易刮傷和不易磨損，主要應用在電子產品上。文檔編號C25D11/18GK101768770SQ20091010494公開日2010年7月7日申請日期2009年1月6日優先權日2009年1月6日發明者李愛華,陸平,陳梁,高春楠申請人:比亞迪股份有限公司