一種鋁合金表面陽極氧化膜的彩色封孔方法與流程

本發明涉及金屬表面處理方法領域，尤其是一種鋁合金表面陽極氧化膜的彩色封孔方法。

背景技術：

鋁合金具有比強度高、導電性和導熱性良好、裝飾性好、耐蝕性好等優點，是一種綜合性能優良的有色金屬材料。鋁合金以其優異的綜合性能，在航空航天、交通運輸、建筑橋梁、機電儀表、能源動力、冶金化工、機械制造、電器設備等各個領域獲得到了廣泛的應用。鋁合金自然形成的氧化膜很薄，且疏松多孔，耐腐蝕能力較弱，因此這層氧化膜不能作為良好的防護裝飾膜層。表面處理可以提高鋁合金的耐蝕性、耐磨損性及裝飾性等，鋁合金表面處理一般包括化學轉化、金屬鍍層、有機涂層及陽極氧化等，其中陽極氧化處理技術是提高鋁合金防護、裝飾及耐蝕的重要方法。

由于鋁合金陽極氧化膜為多孔結構，且孔洞的活性較高，膜層有很好的吸附性，尤其對染料表現出很強的吸附能力。因此，可以利用這個特點將鋁合金陽極氧化膜染成各種不同的顏色起到裝飾防腐的作用。目前，現有技術制備的鋁合金陽極氧化膜經染色和封孔處理后，其氧化膜表面染色不均勻，膜層厚度較小，且膜層顯微硬度較低，耐磨性差。一方面，電解液的組成和濃度以及陽極氧化工藝參數等對鋁合金陽極氧化膜的組織結構有很大影響，而氧化膜染色效果的好壞關鍵取決于鋁合金陽極氧化膜本身的組織結構。另一方面，鋁合金陽極氧化膜的厚度和硬度會影響氧化膜的耐蝕性和耐磨性，染色劑的組成和濃度對鋁合金陽極氧化膜的染色效果也有一定的影響。現有的染色技術存在操作復雜、生產效率低、染色劑廢液過度排放等問題，這些都是急需解決的。此外，鋁合金陽極氧化膜染色后，其膜層未經封孔處理，腐蝕介質很容易通過氧化膜的孔洞滲透到阻擋層和鋁基體，極易發生嚴重的腐蝕現象。

技術實現要素：

本發明旨在提供一種氧化膜表面染色均勻、膜層厚度較大、顯微硬度較高、耐磨性較好的鋁合金陽極氧化膜的制備工藝。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是這樣的：一種鋁合金表面陽極氧化膜的彩色封孔方法，包括依次進行的陽極氧化處理、染色和封孔三個步驟。

其中，所述的陽極氧化處理步驟為：將鋁合金放入150～300g/L硫酸、20～35g/L草酸、5～10ml/L甘油、2～5g/L硫酸鋁、2～5g/L蘋果酸的氧化槽中進行陽極氧化處理。

其中，在上述的陽極氧化處理步驟中，電流密度為1.0～3.0A/dm²、氧化時間為30～50分鐘、氧化溫度為10～50攝氏度。

其中，所述的染色步驟為：將鋁合金放入含有2～8g/L有機染料的染色槽中進行染色，染色溫度為30～80攝氏度、染色時間為3～8分鐘，將染色后的鋁合金洗凈。

其中，所述的有機染料為DLM2203、DLM2707中的一種或兩種，有機染料DLM2203和DLM2707均為偶氮染料。。

其中，所述的封孔步驟為：將鋁合金放入沸水中對其陽極氧化膜進行封孔處理，封閉30～50分鐘。

需要說明的是，在陽極氧化膜、染色和封孔三個步驟之前，還包括打磨、除油、堿蝕和酸洗步驟。

其中，所述的打磨步驟為：使用240#、600#、1000#水砂紙依次打磨鋁合金，再對鋁合金進行清洗。

其中，所述的除油步驟為：將鋁合金放入含有50～80g/L氫氧化鈉的除油槽中除油，除油溫度為50～70攝氏度，除油時間為2～3分鐘。

其中，所述的堿蝕步驟為：將鋁合金放入含有8～15g/L氫氧化鈉、50～65g/L磷酸鈉、15～30g/L碳酸鈉、2～3ml/L聚乙二醇單辛基苯基醚(OP-10表面活性劑)的堿蝕槽中進行堿蝕，堿蝕溫度為50～70攝氏度，堿蝕時間為2～3分鐘；將堿蝕后的鋁合金洗凈。

其中，所述的酸洗步驟為：將鋁合金放入含有180～250g/L硝酸、15～30％氫氟酸的酸洗槽中進行酸洗，酸洗溫度為20～30攝氏度，酸洗時間為1～2分鐘，將酸洗后的鋁合金洗凈。

本發明與傳統方法相比，具有以下優勢：

(1)混合酸制備的鋁合金陽極氧化膜的孔隙率較大，多孔結構的吸附能力較強，有機染料可以在鋁合金表面染上各種鮮艷的顏色，且膜層均勻致密，氧化膜的厚度為14.2～16.3um，膜層的顯微硬度為286.74～372.47HV，耐磨性較強。

(2)陽極氧化過程中的成膜速度快，電解液的使用壽命較長，染色膜經封孔處理后的耐蝕性較好。

(3)制備工藝簡單、節能環保、生產效率高且染色劑也排放較少，適用于大規模工業化生產。

附圖說明

圖1為實施例一鋁合金陽極氧化膜經DLM2203有機染料處理并封孔的外觀外貌；

圖2為實施例二鋁合金陽極氧化膜經DLM2707有機染料處理并封孔的外觀外貌。

具體實施例

下面結合具體實施方式對本發明的權利要求做進一步的詳細說明，但不構成對本發明的任何限制，任何在本發明權利要求范圍內所做的有限次的修改，仍在本發明的權利要求保護范圍內。

實施例1

本實施例中鋁合金為2024鋁合金，化學成分及含量(wt％)分別為：Cu 3.8～4.9、Mg 1.2～1.8、Mn 0.3～0.9、Fe≤0.5、Si≤0.5、Ni≤0.1、余量為Al。

鋁合金硬質陽極氧化膜的制備工藝由下述步驟完成：

(1)打磨

使用240#、600#、1000#水砂紙依次打磨鋁合金，再對鋁合金進行清洗。

(2)除油

將鋁合金放入含有下列溶液的除油槽中并按照下述工藝配方進行除油處理：

NaOH 50g/L

溫度 60℃

除油時間 3min

將除油后的鋁合金先用80～90℃熱水沖洗，然后洗凈。

(3)堿蝕

將鋁合金放入含有下列溶液的堿蝕槽中并按照下述工藝配方進行堿蝕處理：

將堿蝕后的鋁合金洗凈。

(4)酸洗

將鋁合金放入含有下列溶液的酸洗槽中并按照下述工藝配方進行酸洗活化處理：

將酸洗后的鋁合金洗凈。

(5)陽極氧化處理

將鋁合金放入含有下列溶液的氧化槽中并按照下述工藝配方進行陽極氧化處理：

(6)染色

將鋁合金分別放入含有下列溶液的染色槽中并按照下述工藝配方進行染色處理：

DLM2203有機染料 8g/L

處理溫度 50℃

處理時間 8min；

或：

DLM2707有機染料 5g/L

處理溫度 30℃

處理時間 5min

將染色后的鋁合金洗凈。

(7)封孔

采用沸水對鋁陽極氧化膜進行封孔處理，封閉30min。

圖1為本實施例的鋁合金陽極氧化膜經DLM2203有機染料處理并封孔的外觀外貌。

本發明制備的鋁合金陽極氧化膜經染色封孔后，外觀為金黃色或粉紅色，DLM2203有機染色膜的厚度為14.6μm，其膜層顯微硬度為372.47HV；DLM2707有機染色膜的厚度為15.3μm，其膜層顯微硬度為291.33HV，染色膜的耐蝕性良好。

實施例2

本實施例中鋁合金為2024鋁合金，化學成分及含量(wt％)分別為：Cu 3.8～4.9、Mg 1.2～1.8、Mn 0.3～0.9、Fe≤0.5、Si≤0.5、Ni≤0.1、余量為Al。

鋁合金硬質陽極氧化膜的制備工藝由下述步驟完成：

(1)打磨

使用240#、600#、1000#水砂紙依次打磨鋁合金，再對鋁合金進行清洗。

(2)除油

將鋁合金放入含有下列溶液的除油槽中并按照下述工藝配方進行除油處理：

NaOH 60g/L

溫度 70℃

除油時間 2min

將除油后的鋁合金洗凈。

(3)堿蝕

將鋁合金放入含有下列溶液的堿蝕槽中并按照下述工藝配方進行堿蝕處理：

將堿蝕后的鋁合金洗凈。

(4)酸洗

將鋁合金放入含有下列溶液的酸洗槽中并按照下述工藝配方進行酸洗活化處理：

將酸洗后的鋁合金洗凈。

(5)陽極氧化處理

將鋁合金放入含有下列溶液的氧化槽中并按照下述工藝配方進行陽極氧化處理：

(6)染色

將鋁合金放入含有下列溶液的染色槽中并按照下述工藝配方進行染色處理：

DLM2203有機染料 5g/L

處理溫度 80℃

處理時間 5min

或：

DLM2707有機染料 2g/L

處理溫度 50℃

處理時間 8min

將染色后的鋁合金洗凈。

(7)封孔

采用沸水對鋁陽極氧化膜進行封孔處理，封閉50min。

圖2為本實施例的鋁合金陽極氧化膜經DLM2707有機染料處理并封孔的外觀外貌。

本發明制備的鋁合金陽極氧化膜經染色封孔后，外觀為金黃色或粉紅色，DLM2203有機染色膜的厚度為14.2μm，其膜層顯微硬度為348.52HV；DLM2707有機染色膜的厚度為14.9μm，其膜層顯微硬度為286.33HV，染色膜的耐蝕性良好。

實施例3

本實施例中鋁合金為2024鋁合金，化學成分及含量(wt％)分別為：Cu 3.8～4.9、Mg 1.2～1.8、Mn 0.3～0.9、Fe≤0.5、Si≤0.5、Ni≤0.1、余量為Al。

鋁合金硬質陽極氧化膜的制備工藝由下述步驟完成：

(1)打磨

使用240#、600#、1000#水砂紙依次打磨鋁合金，再對鋁合金進行清洗。

(2)除油

將鋁合金放入含有下列溶液的除油槽中并按照下述工藝配方進行除油處理：

NaOH 80g/L

溫度 50℃

除油時間 2min

將除油后的鋁合金洗凈。

(3)堿蝕

將鋁合金放入含有下列溶液的堿蝕槽中并按照下述工藝配方進行堿蝕處理：

將堿蝕后的鋁合金洗凈。

(4)酸洗

將鋁合金放入含有下列溶液的酸洗槽中并按照下述工藝配方進行酸洗活化處理：

將酸洗后的鋁合金洗凈。

(5)陽極氧化處理

將鋁合金放入含有下列溶液的氧化槽中并按照下述工藝配方進行陽極氧化處理：

(6)染色

將鋁合金放入含有下列溶液的染色槽中并按照下述工藝配方進行染色處理：

DLM2203有機染料 2g/L

處理溫度 30℃

處理時間 3min

或：

DLM2707有機染料 8g/L

處理溫度 80℃

處理時間 3min

將染色后的鋁合金洗凈。

(7)封孔

采用沸騰的去離子水對鋁陽極氧化膜進行封孔處理，封閉40min。

本實施例制備的鋁合金陽極氧化膜經染色封孔后，外觀為金黃色或粉紅色，DLM2203有機染色膜的厚度為15.8μm，其膜層顯微硬度為360.27HV；DLM2707有機染色膜的厚度為16.3μm，其膜層顯微硬度為305.81HV，染色膜的耐蝕性良好。

以上所述的僅為本發明的較佳實施例，凡在本發明的精神和原則范圍內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍內。