一種金屬製品的複合氧化方法

2023-07-04 05:51:21

專利名稱：一種金屬製品的複合氧化方法
技術領域：
本發明涉及金屬製品的表面處理方法，特別是採用導電氧化和陽極氧化 相結合的方式處理金屬製品的方法。
背景技術：
金屬製品可由純金屬或合金製成。 一些使用金屬製品情況下，除需要用 到金屬製品自身具備的性能外，還希望金屬製品具備良好的特定性能如散熱 性、電磁兼容性、抗振動沖擊性和耐腐蝕性等等。為了使金屬製品具有這些 性能，通常會對金屬製品進行適當處理。實際應用中，經過處理的金屬製品 可保證受其覆蓋或保護的物體在惡劣的使用環境中正常工作。金屬製品實際 應用如用於製造軍用或工業用電子設備上的外殼。
在現有技術中，對金屬製品進行的表面處理工藝主要有以下兩種。
油漆塗覆工藝將油漆塗覆在金屬製品的表面，可以形成牢固附著在物 體表面的連續薄膜，保護物體使之不受環境中酸、鹼、鹽等腐蝕性物質的侵 蝕，延長被塗物體的使用壽命，美化裝飾被塗物體，使之長久保持亮麗、潔 淨。
氧化處理工藝氧化處理工藝一般有兩種，導電氧化處理和陽極氧化處 理。導電氧化通過化學氧化對金屬製品表面進行處理，所形成的氧化膜可以 使金屬表面具有較低的接觸電阻，導電性能良好，且具有較好的耐腐蝕性。 陽極氧化是指在電解質溶液中，具有導電錶面的製件置於陽極，在外電流的 作用下，在金屬製品表面形成氧化膜的過程。經陽極處理的金屬製品表面具 有較高的硬度、良好的耐腐蝕性能和很好的絕緣性能。經過陽極氧化的金屬 製品如果再用草酸等進行染色處理，可具有良好的外觀效果和較高的熱輻射
係數。
當前，對於電子設備機殼的表面處理，通常採用的一種工藝是導電氧化 和油漆塗覆相結合的工藝，比如機殼的內表面採用導電氧化處理，以保證各 個零件之間可以實現連續的導電連接，外表面用油漆塗覆工藝，以j更外觀的
工程設計和抵禦外部環境的-皮壞。 <旦是，這種方法的缺點在於油漆塗覆工 藝中所使用到的塗料屬於高熱阻材料，不利於電子模塊或電子設備的整體散 熱；油漆塗覆工藝對電子設備機殼表面粗糙度要求較高，且在裝配調試過程 中容易被劃傷；油漆塗覆工藝所使用的塗料和鋁合金的熱膨脹係數差異較 大，在環境溫度急劇變化的條件下容易出現裂紋；油漆塗覆工藝僅適合於大 批量生產，對於單臺或小批量生產而言，成本很高；油漆塗覆工藝屬於強汙 染的工藝。
另外，還有一種工藝就是陽極氧化處理和機加工去除區域陽極氧化層的 工藝，即，對機殼整體進行陽極氧化處理後，用機加工的方式對需要導電的 表面進行氧化層去除，以達到各個零件之間導電連接的效果。這種方法的缺 點在於零件在機加工時難以裝夾、定位，或出現局部強度不足而導致加工 誤差增大；在加工的工藝設計時，必須預留陽極氧化表面去除的尺寸餘量； 在機加工的過程中，裝夾、定位時很容易破壞零件外觀；機加工過程的成本 高、操作難度高，不利於批量生產；用機加工去除陽極氧化表面後的金屬表 面的接觸電阻要遠高於導電氧化表面的接觸電阻。
因此，現有金屬製品的表面處理技術存在如成本高、成品率低、不易按 照設計者製作金屬製品等缺陷。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種金屬製品的複合氧化方法，對金 屬製品的區域需要低接觸電阻的表面進行導電氧化，而需要高熱輻射係數、 高硬度、高耐腐蝕性的表面進行陽極氧化，從而可以容易按照設計者意圖， 低成本、高成品率製作金屬製品。
本發明的另一目的在於提供一種金屬製品，可以使金屬製品的表面同時 擁有導電氧化表面處理和陽極氧化處理的優良性能。
為了實現上述目的，本發明涉及
(1) 一種金屬製品的複合氧化方法，包括以下步驟 對待處理的金屬製品進行導電氧化處理；
對進行過導電氧化處理的金屬製品的需導電區域進行遮蔽處理； 對進行過遮蔽處理的金屬製品進行陽極氧化處理；以及 對遮蔽區域進行去遮蔽處理。
(2) 根據(1)中所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所述 遮蔽處理如下進行在金屬製品的需導電區域塗布由活性稀釋劑稀釋的遮蔽 材料，然後加熱固化，形成遮蔽保護層。
(3) 根據(2)中所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，在塗 布遮蔽材衝牛前對導電氧化處理後的金屬製品除油並晾乾。
(4) 根據(2)中所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，將金 屬製品放入100°C ~ 150°C的恆溫箱中烘烤30min ~ 60min來進行所述加熱固 化。
(5) 根據(2)中所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所述 遮蔽材料含有曱基丙烯酸羥乙酯和鄰苯二曱酸酐。
(6) 根據(2)中所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所述 活性稀釋劑為丙烯酸酯類單體。
(7) 根據(6)中所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所述 丙烯酸酯類單體包括烷氧基丙烯酸酯和碳酸單丙烯酸酯。
(8) 根據(1)中所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所述 去遮蔽處理中用去除劑來去除遮蔽保護層。
(9) 根據(8)中所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所述 去除劑為氯代碳氫化合物。
(10) 根據(9)中所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所
述氯代碳氬化合物為三氯乙烯。
(ll)根據(l)中所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所 述金屬製品為鋁或鋁合金製品。
(12)—種金屬製品，通過u) no)中任意一項所述方法進行處理 而得到。
根據本發明的金屬製品的複合氧化方法，可以用低成本、高成品率的方 式實現金屬製品的區域表面具有導電氧化表面優良的導電性能和抗腐蝕性 能的特性，同時其餘表面具有陽極氧化表面的高硬度、高耐磨度、高輻射系 數及豐富的色彩效果等特性。


圖1為本發明的金屬製品的複合氧化方法流程圖； 圖2為用於說明本發明的某鋁合金製品A的示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案更加清楚，以下參照附圖並舉實施例，對 本發明做進 一 步的詳細說明。
本發明涉及一種金屬製品的複合氧化方法，包括以下步驟對待處理的 金屬製品進行導電氧化處理；對進行過導電氧化處理的金屬製品的需導電區 域進行遮蔽處理；對進行過遮蔽處理的金屬製品進行陽極氧化處理；以及對 遮蔽區域進行去遮蔽處理。這樣，即使是結構複雜的金屬製品，也能夠容易 地按照設計者意圖進行金屬製品的表面處理，並且成本低廉、成品率高。
本發明涉及通過上述複合氧化方法得到的金屬製品。
圖1為本發明的金屬製品的複合氧化方法流程圖。從圖1可以看出，該 方法包括
S101:導電氧化處理步驟，對金屬製品進行導電氧化處理，形成導電氧 化膜；
S102:遮蔽處理步驟，對需要導電的區域進行遮蔽處理，保護導電區域；
S103:陽極氧化處理步驟，對需要導電的區域進行遮蔽處理的金屬製品 進行陽極氧化處理，在沒有進行遮蔽處理的區域形成陽極氧化膜；和
S104:去除遮蔽處理步驟，對進行遮蔽處理的區域進行去除遮蔽處理， 使導電氧化區域露出。
上述導電氧化處理和上述陽極氧化處理可以分別採用現有的導電氧化 和陽才及氧化工藝。
上述導電氧化處理除了基礎的化學氧化(S1014)外，還可以包括硝酸 出光(S1013)過程，該硝酸出光在硝酸、鉻酐和水配製而成的硝酸出光溶 液中進行。從而，可以保證經過導電氧化的氧化膜對金屬製品的附著性。另 外，上述導電氧化處理可以根據需要包括有機溶液除油(S1011)、鹼洗
(S1012)和烘烤固化(S1015)等步驟。
在上述遮蔽處理中，塗布遮蔽材料前對導電氧化處理後的金屬製品除油 並晾乾(S1021 ),塗布遮蔽材料(S1022)後將金屬製品;改入100°C ~ 150°C 的恆溫箱中烘烤30min 60min來進行加熱固化(S1023 )。塗布的遮蔽材料 含有曱基丙烯酸羥乙酯和鄰苯二曱酸酐。將該遮蔽材料用活性稀釋劑稀釋之 後塗布到金屬製品的需導電區域。遮蔽材料和活性稀釋劑的比例沒有特別限 制，可以根據不同的塗布工藝，按照所需的流動性、固化時間、固化溫度適 宜地以一定比例混合，例如採用刷塗工藝時為1:3 1:4，採用噴塗工藝時為 1:8 1:10。活性稀釋劑為丙烯酸酯類單體，如烷氧基丙烯酸酯、碳酸單丙烯 酸酯等。上述遮蔽材料塗布方法只要是能夠將遮蔽材料均勻塗覆到製品表面 上，則可以使用任意方法，如刷塗或噴塗等。從而，可以完全保護需要導電 的部分，使其不被後面陽極氧化步驟破壞。另外，上述遮蔽處理可以根據需 要包括有機溶液除油、衝洗和烘烤固化等步驟。
上述陽極氧化步驟除了在電解液中，外加電壓的作用下進行的陽極氧化
(S1032)過程外，可以根據需要包括有機溶液除油(S1031 )、衝洗(S1033 )、 染色、封孔固化(S1034)和衝洗晾乾(S1035 )等步驟。
上述去除遮蔽步驟除用去除劑溶解去除遮蔽材料(S1041),直到製品 導電氧化膜上無遮蔽材料為止的去除遮蔽材料過程外，可以根據需要包括衝 洗(S1042)等步驟。去除劑可以使用如三氯乙烯等氯化碳氫化合物。
本發明中所使用的金屬製品只要是能夠通過上述方法實現金屬製品表 面的複合氧化，則不作特別限制，可以為鋁或鋁合金、鎂或鎂合金、鐵或銅 等，其中，從遮蔽材料的附著能力和成本等方面考慮，優選為鋁或鋁合金制
口
口口 o
下面以金屬製品是鋁合金為例，參照圖2對本發明具體實施實施方式進 ^f亍詳細i兌明。
圖2為某鋁合金製品A的示意圖。表面201為導電氧化區域，表面202 為陽極氧化區域。
首先，用磷酸鈉50 ~ 70g/L、矽酸鈉25 ~ 35g/L、十二烷基磺酸鈉8 ~ 12g/L 和水配製而成的有機溶液對鋁合金製品A進行除油後晾乾。接著，在溫度 50 7(TC下，用氫氧化鈉20~35g/L、碳酸鈉20 ~ 30g/L和水配製而成的鹼 洗溶液浸泡0.5-2分鐘，直至工件表面油汙除淨，之後衝洗乾淨。接著， 在室溫下，用硝酸300- 500g/L、鉻酐5~ 15g/L和水配製而成的溶液清洗， 直至因工件表面氧化而形成的黑膜退淨為止。然後，在溫度25 35。C下， 用鉻酐3.5 4.0g/L、重鉻酸鈉3.0~3.5g/L、氟化鈉lg/L和水配製而成的溶 液，浸泡3 8min後用40 50。C的熱水沖洗0.5-lmin，自然晾乾。最後在 溫度40 50t:烘箱中固化10~ 15min，形成了所有表面進行導電氧化處理後 的鋁合金製品A。
然後，將導電氧化處理後的鋁合金製品A用上述有機溶液除油後晾乾， 在如圖2中的表面201雙點劃線區域、即需要導電的製品表面上均勻塗覆用 活性稀釋劑稀釋後的遮蔽材料。再將鋁合金製品A力t入100°C ~ 150。C的恆 溫箱中烘烤30min-60min,使遮蔽材料完全固化，形成區域表面被遮蔽保 護後的鋁合金製品A。
接著，用上述有機溶液對上述經過導電氧化處理和遮蔽處理的鋁合金制
品A清洗除油後晾乾。在碌u酸溶液中，溫度20-30。C、電壓12V條件下， 處理40 60min。之後，衝洗製品上的殘留液。然後放入用酸性毛元ATT20 ~ 30g/L、酸性湖藍2 ~ 3g/L和水配製而成的染色液中，在溫度50 ~ 70°C 、pH3 ~ 3.5或4.5~5.5條件下，浸泡時間10~ 15min，完成染色。如果製品沒有顏 色要求，則不需要進行染色。之後在溫度40 - 60'C下，在烘箱中固化 15 30min。之後再進行衝洗和晾乾。這樣，形成了經過陽極氧化處理後的鋁 合金製品A,製品A上有區域被遮蔽材料保護的表面201，也有形成硬質陽 極氧化膜的表面202。
最後，用去除劑溶解遮蔽材料使其去除，直至製品的導電氧化面上沒有 遮蔽材料殘留。對製品進行衝洗之後，得到了複合氧化表面處理後的鋁合金 製品A。去除劑可以使用如三氯乙烯等氯化碳氫化合物。
對於本發明中的衝洗過程，若無特別說明，均用水進行衝洗。
實施例
稱取磷酸鈉(Na3P04'12H20) 60g、矽酸鈉(Na2Si03) 30g、十二烷基磺 酸鈉10g加入到水中，配製1L的有機溶液。將如圖2所示鋁合金製品A放入 該有機溶液中除油後晾乾。稱取氫氧化鈉30g、碳酸鈉25g加入到水中，配製 1L的鹼洗溶液。在溫度60。C下，在該鹼洗溶液中將經過有機溶液除油後的上 述鋁合金製品A浸泡lmin,使工件表面油汙除淨後，沖洗乾淨。接著用硝酸 400g、鉻10g和水配製1L的溶液，在室溫下對通過上述有機溶液除油步驟和 鹼洗步驟的鋁合金製品A進行硝酸出光步驟，直到黑膜退淨為止。然後在室溫 下，在鉻酐4g、重鉻酸鈉3g、氟化鈉lg和水配成1L的溶液中浸泡8min後， 用50。C的熱水衝洗lmin,自然晾乾。最後在溫度50。C烘箱中固化15miii，形 成了所有表面導電氧化後的鋁合金製品A。
將導電氧化後的鋁合金製品A用上述有機溶液除油後晾乾，以10:1的比例 混合深圳嘉美德科技有限公司生產的JFT5011型活性稀釋劑和JFT301型油墨 (含有曱基丙烯酸羥乙酯和鄰苯二曱酸酐)，製成遮蔽材料。在如圖2雙點劃線 區域、即需要導電的製品表面上均勻噴塗該遮蔽材料。再將製品放入150。C的
恆溫箱中烘烤50min,使遮蔽材料完全固化，形成區域被遮蔽保護後的鋁合金 製品A。
接著，對經過上述過程得到的鋁合金製品A用上述有機溶液清洗除油後晾 幹。在室溫、外加電壓12V的條件下，在疏酸溶液中處理60min。之後，沖洗 製品上的殘留溶液。製備由酸性毛元ATT30g、酸性湖3g和水製成的1L溶液， 使該溶液的pH值保持在3~3.5，在溫度50。C下浸泡製品15min， /人而得到沒 有被遮蔽材料保護的區域為藍色的鋁合金製品A。之後在溫度50。C下，在烘箱 中固化30min。之後再進行衝洗和晾千。
最後，用三氯乙烯溶解去除遮蔽材料，直至鋁合金製品導電氧化面上無任 何殘留物質。對鋁合金製品進行衝洗，形成了複合氧化表面處理後的鋁合金制 品A。
通過本發明的複合氧化方法，可以使金屬製品的表面同時擁有導電氧化表 面處理和陽極氧化處理的所有優良性能，並可以按照金屬製品的設計意圖自由 選擇處理表面，從而實現在金屬製品的應用領域所提出的對金屬製品表面的導 電性能、硬度、耐磨度、耐腐蝕性、熱輻射係數等的性能要求；實施成本低， 過程簡單易控，成品率高。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發 明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發 明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種金屬製品的複合氧化方法，包括以下步驟:對待處理的金屬製品進行導電氧化處理；對進行過導電氧化處理的金屬製品的需導電區域進行遮蔽處理；對進行過遮蔽處理的金屬製品進行陽極氧化處理；以及對遮蔽區域進行去遮蔽處理。
2、 根據權利要求1所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所 述遮蔽處理如下進行在金屬製品的需導電區域塗布由活性稀釋劑稀釋的遮 蔽材料，然後加熱固化，形成遮蔽保護層。
3、 根據權利要求2所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，在 塗布遮蔽材料前對導電氧化處理後的金屬製品除油並晾乾。
4、 根據權利要求2所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，將 金屬製品放入100°C ~ 150。C的恆溫箱中烘烤30min 60min來進行所述加熱 固化。
5、 根據權利要求2所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所 述遮蔽材料含有曱基丙烯酸羥乙酯和鄰苯二曱酸酐。
6、 根據權利要求2所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所 述活性稀釋劑為丙烯酸酯類單體。
7、 根據權利要求6所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所 述丙烯酸酯類單體包括烷氧基丙烯酸酯和碳酸單丙烯酸酯。
8、 根據權利要求1所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所 述去遮蔽處理中用去除劑來去除遮蔽保護層。
9、 根據權利要求8所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所 述去除劑為氯代碳氫化合物。
10、 根據權利要求9所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所 述氯代碳氫化合物為三氯乙烯。
11、 根據權利要求1所述的金屬製品的複合氧化方法，其特徵在於，所 述金屬製品為鋁或鋁合金製品。
12、 一種金屬製品，通過權利要求1~11中任意一項所述方法進行處理 而得到。
全文摘要
本發明提供了一種金屬製品的複合氧化方法，包括以下步驟對待處理的金屬製品進行導電氧化處理；對進行過導電氧化處理的金屬製品的需導電區域進行遮蔽處理；對進行過遮蔽處理的金屬製品進行陽極氧化處理；以及對遮蔽區域進行去遮蔽處理。通過該方法，可以按照設計者意圖，低成本、高成品率方式製作金屬製品。
文檔編號C23C22/00GK101376999SQ200810223598
公開日2009年3月4日 申請日期2008年10月8日 優先權日2008年10月8日
發明者輝 張, 王西強, 黃志亮 申請人:北京創毅視訊科技有限公司