用於著色陽極氧化的鋁表面的方法
2023-05-14 08:37:36
專利名稱：用於著色陽極氧化的鋁表面的方法
用於著色陽極氧化的鋁表面的方法
技術領域：
本發明涉及採用UV-活性的有機染料吸附著色陽極化的鋁表面的方法。
在鋁表面處理領域，彩色的以陽極方式產生的氧化層由於其對機械影響的保護作用以及為了實現裝飾作用而具有巨大的工業利益。著色層不可分離地與鋁連接。這是與其它著色方法，例如漆塗的重要區別。通常已知的用於鋁和鋁合金表面著色的方法被分為電解著色和吸附著色。吸附著色法通常概括為其中使有機或無機染料通過單次或多次浸漬到水性或非水性染料溶液中而滲透到陽極氧化層的孔中或者在其中通過化學反應而形成的著色技術。隨後通常將以陽極方式產生的氧化層在升高的溫度下於水溶液中封閉，其中封閉氧化層的孔並將顏料不可逆地固著在所述層中。採用有機染料的常規吸附著色法例如描述於CH 685119A5中。在該文獻中為了著色而認為有利的是介於55和65°C之間的溫度和存在緩衝物質，尤其是乙酸鹽緩衝劑。
DE 3825213A1中實施了採用本身UV活性的，即在UV光中發螢光的有機染料，例如螢光素或曙紅進行鋁表面的吸附著色，其中在陽極化的鋁板上獲得金黃色或者微紅色的著色。然而，如在實施例的後處理時所表明的那樣，所使用的染料的初始UV活性在著色的鋁板上消失。
因此，期望提供陽極氧化的鋁表面，其中染料不僅在保持金屬特性的情況下產生視覺上令人滿意的色彩，而且在UV光下在著色的鋁表面上產生螢光。另一目的在於提供能夠在保持所使用的染料的UV活性的情況下著色氧化鋁層的特別著色方法。此外，期望儘可能均勻地、無斑點地著色氧化鋁層。
該目的令人驚奇地通過下文描述的方法得以實現，其中改變或完全避免了某些現有技術中所推薦的用於鋁著色的措施。
本發明的主題是吸附著色陽極氧化的鋁和/或鋁合金表面的方法，其特徵在於，
a)提供水性染浴，所述染浴含有在採用波長介於300和400nm之間的UV光輻照時發螢光的有機染料，含有不多於0. 4g/升的鹼土金屬離子，和pH值介於4. 0和10之間，
b)將所述以陽極方式產生的表面在介於10和50°C之間的溫度下通過浸漬於染浴 (a)和/或採用染浴(a)噴塗來著色，和
c)封閉著色的表面。
根據本發明所使用的染料是UV活性的，即它們在採用介於300和400nm之間的波長的UV光輻照時，尤其是在366nm下發螢光。
這類染料的實例是
咕噸，例如C. I.酸性紅 52 (C. I. No. 45100)
芘，例如C. I.溶劑綠 7 (C. I. No. 59040)
甲川，例如鹼性品紅21 (C. I. No. 48030)
芪，例如C. I.直接黃 106 (C. I. No. 40300)
香豆素(例如C. I. No. 551100)
菁(例如C. I. No. 48016)
φ秦(例如 C. I. No. 51180)CN 102549199 A
螢光素鈉，例如C. I.酸性黃73，C. I. 45350
C. I.酸性黃 M5。
染浴中的染料濃度取決於期望的色調強度、氧化層的厚度和結構。優選的是每升染浴0. 1至10g，特別優選0. 5至7g，尤其是1至5g染料的濃度。
令人驚奇地發現，在鹼土金屬離子的存在下，如尤其在DE 3825213A1中推薦的那種，隨著降低的UV活性而產生不均勻的著色，從而在根據本發明的方法中要避免添加或存在每升染浴高於400mg，優選高於IOOmg的鹼土金屬離子。
與現有技術中推薦的60°C及以上的著色溫度相反，在根據本發明的方法中不能夠超過50°C的著色溫度，以防止UV活性的淬滅。優選的著色溫度介於20和40°C之間。
染浴的pH值介於4. 0和10之間，優選介於4. 5和9. 0之間，尤其是介於5. 0和 8. 0之間，非常特別優選介於5. 2和7. 0之間。
為調節和保持pH值，可以使用一價鹼，諸如Li0H、Na0H或Κ0Η、氨；以及酸，諸如硫酸或硝酸。
令人驚奇地發現，在採用乙酸根離子緩衝時，如現有技術中推薦的那種，僅產生非常弱且低耐光性的著色，從而在根據本發明的方法中應當避免以對有效緩衝而言的量必要的量添加乙酸鹽緩衝劑。尤其是發現應當含有每升染浴不大於60mg，優選不大於IOmg的乙酸根離子。
此外，要注意不使用添加劑，諸如酸、鹼、鹽或緩衝劑，所述緩衝劑含有由現有技術已知的破壞性離子，例如磷酸根、矽酸根、氯根、氟根和甲酸根。有利地，容許的濃度上限對磷酸根而言為20mg/l，對矽酸根而言為6. aiig/Ι，對氯根而言為10. Omg/1，對氟根而言為 0. 8mg/l，對甲酸根而言為10mg/l。
根據本發明的方法可以在表面活性劑存在或不存在下進行。然而可以有利地將陰離子和非離子型表面活性劑，優選非離子型有機矽表面活性劑，特別優選非離子型聚醚改性的聚二甲基矽氧烷添加到染浴中。有利地，每升染料溶液使用0. 1至10g，優選0. 25至 5g，尤其是0. 1至2. 5g的表面活性劑。
著色時間可以為5至45分鐘，有利地為10至30分鐘。優選的是浸漬法。
鋁不但被理解為純鋁，而且理解為其合金，所述合金在陽極氧化方面表現相同或類似的行為。在進行吸附著色之後，使氧化層經歷已知的封閉方法。在這樣的封閉時無水 Al2O3轉化為水合物，其佔據更大體積的並由此將孔封閉並防止色彩身處。
特別有利的是通過採用熱水(約95至100°C )或水蒸氣處理來封閉氧化層。使用已知的鎳鹽封閉法導致著色的表面的UV活性最小化，並因此應避免。
封閉時間通常為每微米層厚1至5分鐘。
通過根據本發明的方法獲得彩色的鋁表面，所述鋁表面在可見波長範圍內具有色彩，具有金屬光澤度效果和在UV光(300-400nm)下發螢光。
直到目前還沒有陽極化的、均勻著色的鋁表面的描述，該鋁表面還是UV活性的， 即在UV光下，尤其是在UV光(300-400nm)下發螢光。
因此，本發明還涉及物品，其包括採用在可見的光波長範圍內的色調吸附著色的、 以陽極方式產生的氧化鋁層，所述氧化鋁層在波長介於300和400nm之間的UV光下發螢光。在此，在可見光範圍內的色調可以是黃、橙、紅、藍、綠直到金色。
本發明進一步涉及物品，其包括根據前述方法採用在可見的光波長範圍內的色調吸附著色的、以陽極方式產生的氧化鋁層，所述氧化鋁層在介於300和400nm之間的波長的 UV光下發螢光。在此，在可見光範圍內的色調可以是黃、橙、紅、藍、綠直到金色。
這類物品尤其適合於實現相應的視覺或裝飾效果，例如在行動電話、化妝品、相機、玩具、手電筒、首飾、鈕扣、腰帶扣、迪斯科俱樂部設施的外殼，音響設備、相框、牆壁裝飾、禮品、飲料罐的外殼，而且還用於安全應用，例如在原始樣本上用作防偽的塗層，以及還有標牌、標誌、標籤。
螢光活性的光學評價通過視覺評估藉助於國際標準灰度色標按照DIN 54001和 DIN EN ISO 105A02進行，因為人眼對高反射表面上的色彩印象反應非常敏感。此外，根據灰度色標的評價標度獨立於各自的染料。該色標由五對灰色區域組成，它們每個顯示出可見的差別和亮度方面的對比度。最高的對比度具有評分1，而在評分5的情況下不再能辨認出對比度。如果將根據灰度色標的分級轉換為螢光活性，則意味著
評分1 非常強的UV活性
評分2:強的UV活性
評分3:中等UV活性
評分4:弱UV活性
評分5:沒有UV活性。
色標在測量時的使用
將著色的測試板和灰度色標彼此相鄰地放置在UV燈，例如366nm燈下，於平面襯墊之上。比較測試板的對比度級別(UV活性染料對「淬滅的」染料)與灰度色標的對比度級別之間的視覺差別。與測試板的對比度相一致的灰度色標的數被確定為評分。
灰度色標以具有在封套中的滑動元件的輕便規格的形式商購獲得，例如Beuth Verlag GmbH, Berlin。
在以下實施例中，將按照DIN 1725T. 1的由Alife1材料第3. 3315號構成的板在含有5重量％的鹼性清洗劑AnodarDA-5的水溶液中於50°C的溫度下脫脂2分鐘。隨後的陽極化處理按照直流-硫酸法進行1. 4A/dm2，於19°C的溫度下，處理時間^min，層厚約11 至13μπι。將所述板用去離子水衝洗。
著色隨後如以下實施例中所描述那樣將所述板著色。
封閉著色的表面的封閉在含有ani/1阻垢劑(Anoda 1 SH-1)，PH 5.6的水浴中，於98°C的溫度下進行約30min。
實施例1
C. I.溶劑綠 7，C. I. 59040，例如SanoIinePyranine Green，Clariant)，
pH = 5. 5 (未緩衝)
著色溫度25°C
著色時間IOmin (浸漬)
染料濃度的影響
0. 5g/l，均勻著色，UV活性4
l.Og/Ι，均勻著色，UV活性3
2. Og/Ι，均勻著色，UV活性4
5. Og/Ι，均勻著色，UV活性4
實施例2
C. I.酸性紅 52，C. I. 45100)，例如SanOlin Rhodamine B, Clariant,
pH = 5. 6 (未緩衝)
著色溫度25°C
著色時間IOmin (浸漬)
染料濃度的影響
1.25g/l，均勻著色，UV活性3
2. 5g/l，均勻著色，UV活性4
5. Og/Ι，均勻著色，UV活性4
實施例3
C. I.酸性黃 245，例如Duasyn Fluorescent Yellow T 液體，Clariant ；
pH =5.6(未緩衝)
著色溫度25°C
著色時間IOmin (浸漬)
染料濃度的影響
0. 5g/l，均勻著色，UV活性3
l.Og/Ι，均勻著色，UV 活性 2-3
2. Og/Ι，均勻著色，UV活性2
5. Og/Ι，均勻著色，UV活性2
實施例4
Sanolin Pyranine Green, 5. Og/1
添加選自非離子型聚醚改性的聚二甲基矽氧烷的表面活性劑，例如BYK 346
pH = 5. 6 (未緩衝)
著色溫度25 °C
著色時間IOmin (浸漬)。
表面活性劑BI 346濃度的影響
0. lg/Ι，均勻著色，UV 活性 3-4
0. 5g/l，均勻著色，UV活性3
l.Og/Ι，均勻著色，UV活性2
2. Og/Ι，均勻著色，UV 活性 1-2
5. Og/Ι，均勻著色，UV活性2
10. Og/Ι，均勻著色，UV 活性 2-3
實施例5
Duasyn Fluorescent Yellow T 液體，5. Og/1,
pH = 5. 6(未緩衝)
著色溫度25°C
著色時間IOmin (浸漬)
表面活性劑BI 346濃度的影響
Og/Ι，均勻著色，UV活性2
2. Og/Ι，均勻著色，UV 活性 1-2
實施例6:
Sanolin Pyranine Green, 5. Og/1
著色溫度25°C
著色時間IOmin (浸漬)
pH值的影響
pH = 4. 0 (未緩衝)；均勻著色，UV活性4-5 ；
pH = 5.6(未緩衝)；均勻著色，UV活性3 ；
pH = 7.0(未緩衝)；均勻著色，UV活性2 ；
pH = 9.0(未緩衝)；均勻著色，UV活性2 ；
pH = 5. 6，採用乙酸鈉緩衝；均勻，但非常弱的著色，UV活性2，若干天后消失；
pH = 5. 6，採用乙酸銨緩衝；均勻，但非常弱的著色，UV活性2-3，若干天后消失。
實施例7:
Sanolin Rhodamine B，2. 5g/l
著色溫度25 °C
著色時間IOmin (浸漬)
pH = 5.6(未緩衝)；均勻著色，UV活性4 ；
pH = 5. 6，採用乙酸鈉緩衝；不均勻著色，UV活性5 ；
實施例8(對比實施例)存在鹼土金屬離子
Sanolin Rhodamine B 5g/l+硝酸鋇添加劑
pH =5.6(未緩衝)
著色溫度25°C
著色時間IOmin
硝酸鋇0. 5g/l ；不均勻著色，UV活性5
硝酸鋇lg/Ι ；不均勻著色，UV活性5
硝酸鋇5g/l ；不均勻著色，UV活性5
實施例9 (對比實施例)在60°C下著色
Sanolin Pyranine Green, 5. Og/1
T = 25°C，均勻著色，UV活性3
T = 30"C，均勻著色，UV活性3
T = 600C，均勻著色，UV活性5
pH =5.5(未緩衝)
著色時間IOmin
權利要求
1.吸附著色陽極氧化的鋁和/或鋁合金表面的方法，其特徵在於，a)提供水性染浴，所述染浴含有在採用波長介於300和400nm之間的UV光輻照時發螢光的有機染料，含有不多於0. 4g/升的鹼土金屬離子，和pH值介於4. 0和10之間，b)將所述以陽極方式產生的表面在介於10和50°C之間的溫度下通過浸漬於染浴(a) 和/或採用染浴(a)噴塗來著色，和c)封閉著色的表面。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於，所述有機染料選自咕噸、芘、甲川、芪、香豆素、 菁、碌嗪、螢光素鈉和C. I.酸性黃M5。
3.根據權利要求1或2的方法，其特徵在於，染浴的pH值介於5.2和7. 0之間。
4.根據權利要求1至3中一項或多項的方法，其特徵在於，在所述染浴中含有每升染浴不多於60mg的乙酸根離子。
5.根據權利要求1至4中一項或多項的方法，其特徵在於，所述染浴含有陰離子型或非離子型表面活性劑。
6.根據權利要求1至5中一項或多項的方法，其特徵在於，染浴含有選自聚醚改性的聚二甲基矽氧烷的非離子型表面活性劑。
7.根據權利要求1至6中一項或多項的方法，其特徵在於，著色的表面的封閉通過採用熱水或採用水蒸氣處理來進行。
8.物品，其包括以在可見的光波長範圍內的色調吸附著色的、以陽極方式產生的氧化鋁層，所述氧化鋁層在介於300和400nm之間的波長的UV光中發螢光。
9.根據權利要求8的物品，其特徵在於，在可見光範圍內的色調為黃、橙、紅、藍、綠或金色。
10.根據權利要求8或9的物品在行動電話、化妝品、相機、玩具、手電筒、首飾、鈕扣、腰帶扣、迪斯科俱樂部設施的外殼方面，在音響設備、相框、牆壁裝飾、禮品、飲料罐的外殼方面，在標牌、標誌和標籤的情況下作為防偽塗層的用途。
全文摘要
本發明涉及吸附著色陽極氧化的鋁和/或鋁合金表面的方法，其特徵在於，a)提供水性染浴，所述染浴含有在採用波長介於300和400nm之間的UV光輻照時發螢光的有機染料，含有不多於0.4g/升的鹼土金屬離子，和pH值介於4.0和10之間，b)將所述以陽極方式產生的表面在介於10和50℃之間的溫度下通過浸漬於染浴(a)和/或採用染浴(a)噴塗來著色，和c)封閉著色的表面。
文檔編號C25D11/24GK102549199SQ201080040996
公開日2012年7月4日 申請日期2010年9月9日 優先權日2009年9月30日
發明者E·溫本德爾, H·奧斯沃德, M·克雷尼特, O·羅齊 申請人:科萊恩金融(Bvi)有限公司