一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝的製作方法
2024-02-15 19:27:15
專利名稱：一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋁及鋁合金帶卷材表面處理的技術領域，尤其是指一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝。
背景技術：
鋁材是有色金屬中使用最大，應用面最廣的金屬材料之一，它具有一系列有力的物理、化學和加工性能，其用途廣泛；高尖端的科技產品、高檔的建築裝飾材料、交通運輸、 航空航天、燈具照明和電子電器產品等。
根據鋁材的用途不同，有些性能還不夠理想，如硬度、耐磨、耐老化、耐化學穩定性等表面防護性能及二次加工彎折成型性能，因此這些性能可以通過陽極氧化與光氧化複合工藝對其表面加工處理，在陽極氧化的性能基礎上擴大鋁材應用範圍和延長使用壽命，起著重大意義。
隨著時代的快速發展，人們對陽極氧化鋁板及電解著色工藝的體驗，並非完美，如表面的顏色，花紋、圖案，都不盡人意。發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種耐老化、耐化學穩定性好，裝飾效果好，色彩豔麗、簡單處理即可呈現所需的花紋圖案與紋理效果的鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝。
為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，該工藝的處理流程如下1)、招帶材放卷；2)、鹼洗銀白工藝或鹼蝕鈦銀工藝，鹼洗銀白工藝是將放卷後的鋁材放入氫氧化鈉為 300-500g/L、A13+ < 30g/L的溶液中，同時，溶液需添加30_50g/L檸檬酸鈉與50_80g/L長壽鹼添加液，控制溫度在60 70°C，處理時間30S，對鋁材表面自然氧化膜進行溶解、對表面的機械紋整平、對表面油汙進行除油，處理後板面為銀白狀態；鹼蝕鈦銀工藝是將放卷後的鋁材放入氫氧化鈉為300-500g/L、A13+為30 50g/L的溶液中，同時，溶液添加50_60g/ L硝酸鈉與50-80g/L長壽鹼添加液，控制溫度在85 95°C，處理時間為30S 45S，除去鋁材表面天然氧化膜及汙潰，使鋁材表面達到霧面或砂面效果；3)、中和工藝，將鹼洗銀白或鹼蝕鈦銀後的鋁材用水清洗後放入硝酸濃度10%-25%的溶液中，室溫處理30-180秒，清除不溶於鹼的灰潰，並在鋁材表面形成一層鈍化膜；4)、陽極氧化工藝，將中和後的鋁材用水清洗後放入陽極氧化槽液中作為陽極連接到氧化電源的正極，氧化槽陰極連接到氧化電源的負極，在外加電壓下通過電流以維持電化學反應；其中，所述氧化槽液包含180-230g/L硫酸、8-112g/L羥基乙酸和甘油，氧化溫度為 18-23°C,電流密度為1. 0-5A/dm2，連續陽極氧化時間5_20分鐘，以獲得氧化膜保護層；5)、封孔工藝，將陽極 氧化後的鋁材用水清洗後放在4-6g/L高溫封孔劑中浸潰5-10分鐘，其中，PH值為5. 3-6. 0，封孔劑溶液溫度控制在75-85°C，烘乾後得一次陽極氧化成品；6)、收卷，得到所需的霧銀色陽極光氧化複合工藝產品。
當成品需要紋理效果時，鋁帶材放卷後需經過拉絲工藝處理，採用機械方式對鋁材進行磨削，加工出多款粗細長短不一的紋理效果後，再用水清洗才進行鹼洗銀白工藝或鹼蝕鈦銀工藝。
當需要增加顏色時，經陽極氧化後的鋁材用水清洗後可不進行封孔工藝，而進行納米色光氧化封閉工藝處理，形成與鋁基陽極氧化膜粘附力牢固的有金屬光澤色薄膜層後，便可收卷，得到具有多種顏色的陽極光氧化複合工藝產品。
當需要增加霧銀色陽極光氧化複合工藝產品的防護性能和二次加工折彎性能時， 封孔工藝後的鋁材需進行光氧化防護封閉工藝處理後才可收卷。
當需要增加陽極光氧化複合工藝產品的防護性能和二次加工折彎性能時，納米色光氧化封閉工藝處理後的鋁材需進行光氧化防護封閉工藝處理後才可收卷。
所述納米色光氧化封閉工藝的處理方式為將由丙稀酸酯35 45%、丙烯酸樹脂水分散體8 10%、光催化劑5%、Tio2納米級2 3%、無機與有機染料及分散載體混合物為 5-15%、水與乙醇混合物為25 40%配比而成的混合液均勻霧化在陽極氧化後並用水清洗後的鋁材表面上，混合液的PH值為5. 5-6. O,混合液粘度< 18S，經10 20S的吸附時間， 讓混合液滲透氧化孔隙，通過光催化原理對鋁板表面混合液進行光氧化15-30秒，讓表面混合液硬化，形成與鋁基陽極氧化膜粘附力牢固的有金屬光澤色薄膜層。
所述光氧化防護封閉工藝的處理方式為將由丙稀酸酯35 45%、丙烯酸樹脂水分散體8 10%、光催化劑5%、Tio2納米級2 3%、氣相Si02及表面活性劑5_15%，水與乙醇混合物25 40%配比而成的混合液均勻霧化在經封孔工藝處理後並用水清洗後的鋁材表面上，混合液的PH值為5. 5-6. O,混合液粘度< 18S，經10 20S的吸附時間，讓混合液滲透氧化孔隙，通過光催化原理對鋁板表面混合液進行光氧化15-30秒，讓表面混合液硬化， 使鋁材達到所需的防護性能和二次加工折彎性能。
所述光氧化防護封閉工藝的處理方式為將由丙稀酸酯35 45%、丙烯酸樹脂水分散體8 10%、光催化劑5%、Tio2納米級2 3%、氣相Si02及表面活性劑5_15%，水與乙醇混合物25 40%配比而成的混合液均勻霧化在經納米色光氧化封閉工藝處理後並用水清洗後的鋁材表面上，混合液的PH值為5. 5-6. 0，混合液粘度< 18S，經10 20S的吸附時間，讓混合液滲透氧化孔隙，通過光催化原理對鋁板表面混合液進行光氧化15-30秒，讓表面混合液硬化，使鋁材達到所需的防護性能和二次加工折彎性能。
所述高溫封孔劑為無鎳金屬鹽。
工藝之間用水清洗時採用的是純度為95%的純淨水。
本發明在採用了上述方案後，經本發明工藝處理過的鋁帶材，具有耐老化，耐空氣腐蝕，裝飾效果均比普通陽極氧化工藝好，產品紋理多變，色彩絢麗，工藝環保節能等特點。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
實施例1 :本實施例所述鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，其處理流程為鋁帶材放卷一拉絲工藝一水清洗一喊洗工藝一水清洗一中和工藝一水清洗一陽極氧化工藝—水清洗一封孔工藝一烘乾一納米色光氧化封閉工藝一光氧化防護封閉工藝一收卷。
所述鋁帶材可選用熱軋鋁卷帶，或光面、鏡面卷帶材；厚度O. 3-1. 5mm;寬度 1000-1250mm ;外卷徑彡 1500mm ;內卷徑430mm-500mm，重量彡 5000kg。
拉絲處理工藝步驟，加工拉絲紋理效果，得到直紋或不規則紋理的表面，本發明方法可選擇機械拉絲設備方式處理。機械拉絲處理中，採用不同的工況，可以使鋁材表面變化多端，如直紋效果，長短紋效果，雪花紋效果等，紋理間距密度可調，且可以粗細不一等。鋁材經過機械拉絲表面處理後；使招材具有良好的表觀條件，提聞表面精飾質量；提聞廣品等級，產生線條層次的裝飾效果。
所述鹼洗工藝為鹼洗銀白工藝,其處理方式為將放卷後的招材放入氫氧化鈉為 300-500g/L、A13+ < 30g/L的溶液中，同時，溶液需添加一定量的緩蝕劑、絡合劑和長壽劑， 如葡萄糖酸鈉、檸檬酸鈉等，具體是添加30-50g/L檸檬酸鈉與50-80g/L長壽鹼添加液，控制溫度在60 70°C，處理時間30S，這種鹼洗的作用是對卷材表面自然氧化膜進行溶解、對表面的機械紋輕微的整平、對鋁卷材表面輕微的油汙進行除油，處理後板面為銀白狀態。
所述中和工藝，用以除去附著鋁材表面的灰狀物和形成鈍化表面，是一種出光、除灰的工藝，鋁材經過酸或鹼浸蝕後，通過中和可以除去附著在鋁材表面的灰狀物。在酸、鹼浸蝕過程中，鋁材中所含的金屬間化合物的質點，幾乎不參與酸鹼的浸蝕反應，也不會溶解在槽液中，依然殘留在鋁材的表面，形成一層灰黑色、疏鬆的灰狀物的表面層，中和工藝清除殘留在鋁材表面的灰物，使鋁材表面獲得清潔光亮的鈍化表面，其處理方式為硝酸濃度 10%-25%，室溫處理1-3分鐘。另外，為了避免中和過程中因硝酸的分解而釋放的氮氧化物和酸霧滴的危害，本實施例可以多種硝酸鹽聯合組成添加劑，其中含有過硫酸鹽或硫酸氫鹽。
所述陽極氧化工藝是一種電解氧化的過程，在該過程中鋁材的表面轉化為一層氧化膜，這層膜具有保護性、裝飾性和其他一些功能。鋁材在陽極氧化槽液中應該作為陽極連接到氧化電源的正極，氧化槽陰極連接到氧化電源的負極，在外加電壓下通過電流以維持電化學氧化反應，使鋁材表面生成一種永不脫落的膜層。鋁在這種陽極氧化過程中同時存在氧化膜的形成和溶解的兩個對立反應，最終氧化膜的形成是由兩個反應速度的相對大小決定的。陽極氧化膜透明，膜層多孔，吸附性能強，易於染色或覆蓋封閉層，色澤鮮豔不易退色具有很強的金屬質感和裝飾作用。所述陽極氧化工藝的處理方式為180-230g/L硫酸， 氧化溫度為18-22°C，電流密度為1. 5-5A/dm2，連續陽極氧化時間5_20分鐘。
鋁材的陽極氧化處理工藝基本上是生成氧化型陽極氧化膜，屬多孔型陽極氧化膜，它是金屬基體的阻擋層與多孔層膜兩部分組成，這種多孔的性質雖然賦予氧化膜著色或染色成其他的功能，但是它的耐腐蝕性，耐候性，耐汙染性等都不能適應實用的要求，所以鋁陽極氧化膜的微孔必須進行封閉，未封孔的陽極氧化膜，由於大量微孔孔內面積，使暴露在環境中的工件面積增加，相應的腐蝕面積也會增大，所以，封孔工藝是鋁材陽極氧化一種很重要的工藝。本發明所述封孔工藝的處理方式為是在4-6g/L高溫封孔劑中浸潰 5-10分鐘，pH值5. 30-6. 0，封孔劑溶液溫度為75_85°C，所述高溫封孔劑為無鎳金屬鹽，封孔後清洗烘乾得一次 陽極氧化成品；
上述產品是霧銀色氧化產品，如需要增加其使用防護性能與二次加工折彎性能，可增加光氧化防護封閉工藝，涉及其工藝處理方式在實施例2中作出描述。
納米色光氧化封閉工藝，一次氧化成品後其產品是霧銀色，如產品表面需要光彩絢麗的顏色，採用本納米色光氧化封閉工藝。
實施本納米色光氧化封閉工藝時可不實施上述金屬鹽封孔工藝，即產品經陽極氧化工藝後，經水清洗確保潔淨，經烘箱60°C乾燥20秒後，將含有如下物料的混合液體均勻霧化在板面上(印刷轉移方式也可)，經10 20S的吸附時間，讓混合液滲透氧化孔隙，通過光催化原理對鋁板表面混合液進行光氧化15-30秒，讓表面混合液硬化，形成與鋁基陽極氧化膜粘附力牢固的環保型有金屬光澤色薄膜層。混合液工藝如下丙稀酸酯35 45%丙烯酸樹脂水分散體8 10%光催化劑5%Tio2納米級2 3% 無機與有機染料及分散載體混合物5-15%水與乙醇混合物25 40%混合液PH值5. 5-6. O,混合液粘度< 18S (塗4)。
上述混合液通過壓力霧化裝置均勻覆蓋鋁材表面，液體覆蓋厚度可控制在O.5-5UM，視所需的顏色深淺而設定厚度，液體霧化量視所需膜厚而定，其覆蓋均勻性及霧化覆蓋的量均由電腦噴霧設備數控方式控制。
上述覆蓋層完成10-20秒進行後光催化，本發明光催化工藝採用混合液相應功率的UV紫外燈設備完成處理，光催化的時間為20-30秒。
上述工藝之間經純度為95%的純淨水清洗後，確保板面潔淨，各處理槽液不被板面沾附汙染。
經上述工藝處理完成後可形成條紋清晰及色彩絢麗的陽極光氧化複合工藝產品， 產品經封閉完成後可直接覆蓋保護膜，完成拉絲紋理金屬色彩產品的製作。
實施例2 :與實施例1不同的是本實施例不實施拉絲工藝步驟，其工藝變化在鹼洗工藝步驟與納米色封閉工藝步驟有相應的變化，並增加光氧化防護封閉工藝，形成啞光，銀光或多種金屬色彩的陽極光氧化工藝產品。
所述鹼洗工藝為鹼蝕鈦銀工藝，除去鋁板表面天然氧化膜及板面汙潰，使鋁板表面達到霧面或砂面效果，本發明的鹼蝕工藝的處理方式如下氫氧化鈉 50-80g/L A13+30 50g/L硝酸鈉50-60g/L長壽鹼添加液50-80g/L 溫度85-95°C時間30S 45S在鹼性溶液中添加一定量 的緩蝕劑、絡合劑和長壽劑。如硝酸鈉，葡萄糖酸鈉、檸檬酸鈉，金屬鹽等。
經鹼洗步驟後轉到中和處理步驟及陽極氧化處理步驟，其工藝處理方式與實施例1相同，工藝間需用水清洗確保板面潔淨，產品經上述實施例1中的封孔步驟後可以完成陽極氧化成品。
光氧化防護封閉工藝，因經上述封孔後的將陽極氧化膜層防護性能較差，後表面進行光氧化防護封閉處理，工藝處理機理與納米色光氧化封閉工藝相同，但霧化的混合液工藝需作出變化，光氧化防護封閉工藝的處理方式如下丙稀酸酯35 45%丙烯酸樹脂水分散體8 10%光催化劑5%Tio2納米級2 3%氣相Si02及表面活性劑5-15%水與乙醇混合物25 40% 混合液PH值5. 5-6. O,混合液粘度< 18S (塗4)。
上述覆蓋層完成10-20秒進行後光催化，本發明光催化工藝採用混合液相應功率的UV紫外燈設備完成處理，光催化的時間為20-30秒。
經上述工藝完成後產品表面呈漫反身狀態的啞光產品，如產品需要有金屬色彩則按實施例1所述工藝實施即可得出絢麗色彩多變的鋁陽極光氧化複合工藝的卷帶材。
以上所述之實施例子只為本發明之較佳實施例，並非以此限制本發明的實施範圍，故凡依本發明之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，其特徵在於該工藝的處理流程如下 1)、招帶材放卷； 2)、鹼洗銀白工藝或鹼蝕鈦銀工藝，鹼洗銀白工藝是將放卷後的鋁材放入氫氧化鈉為300-500g/L、A13+ < 30g/L的溶液中，同時，溶液需添加30_50g/L檸檬酸鈉與50_80g/L長壽鹼添加液，控制溫度在60 70°C，處理時間30S，對鋁材表面自然氧化膜進行溶解、對表面的機械紋整平、對表面油汙進行除油，處理後板面為銀白狀態；鹼蝕鈦銀工藝是將放卷後的鋁材放入氫氧化鈉為300-500g/L、A13+為30 50g/L的溶液中，同時，溶液添加50_60g/L硝酸鈉與50-80g/L長壽鹼添加液，控制溫度在85 95°C，處理時間為30S 45S，除去鋁材表面天然氧化膜及汙潰，使鋁材表面達到霧面或砂面效果； 3)、中和工藝，將鹼洗銀白或鹼蝕鈦銀後的鋁材用水清洗後放入硝酸濃度10%-25%的溶液中，室溫處理30-180秒，清除不溶於鹼的灰潰，並在鋁材表面形成一層鈍化膜； 4)、陽極氧化工藝，將中和後的鋁材用水清洗後放入陽極氧化槽液中作為陽極連接到氧化電源的正極，氧化槽陰極連接到氧化電源的負極，在外加電壓下通過電流以維持電化學反應；其中，所述氧化槽液包含180-230g/L硫酸、8-112g/L羥基乙酸和甘油，氧化溫度為18-23°C,電流密度為1. 0-5A/dm2，連續陽極氧化時間5_20分鐘，以獲得氧化膜保護層； 5)、封孔工藝，將陽極氧化後的鋁材用水清洗後放在4-6g/L高溫封孔劑中浸潰5-10分鐘，其中，PH值為5. 3-6. 0，封孔劑溶液溫度控制在75-85°C，烘乾後得一次陽極氧化成品； 6)、收卷，得到所需的霧銀色陽極光氧化複合工藝產品。
2.根據權利要求1所述的一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，其特徵在於當成品需要紋理效果時，鋁帶材放卷後需經過拉絲工藝處理，採用機械方式對鋁材進行磨削，加工出多款粗細長短不一的紋理效果後，再用水清洗才進行鹼洗銀白工藝或鹼蝕鈦銀工藝。
3.根據權利要求1所述的一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，其特徵在於當需要增加顏色時，經陽極氧化後的鋁材用水清洗後可不進行封孔工藝，而進行納米色光氧化封閉工藝處理，形成與鋁基陽極氧化膜粘附力牢固的有金屬光澤色薄膜層後，便可收卷，得 到具有多種顏色的陽極光氧化複合工藝產品。
4.根據權利要求1所述的一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，其特徵在於當需要增加霧銀色陽極光氧化複合工藝產品的防護性能和二次加工折彎性能時，封孔工藝後的鋁材需進行光氧化防護封閉工藝處理後才可收卷。
5.根據權利要求3所述的一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，其特徵在於當需要增加陽極光氧化複合工藝產品的防護性能和二次加工折彎性能時，納米色光氧化封閉工藝處理後的鋁材需進行光氧化防護封閉工藝處理後才可收卷。
6.根據權利要求3所述的一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，其特徵在於所述納米色光氧化封閉工藝的處理方式為將由丙稀酸酯35 45%、丙烯酸樹脂水分散體8 10%、光催化劑5%、Tio2納米級2 3%、無機與有機染料及分散載體混合物為5_15%、水與乙醇混合物為25 40%配比而成的混合液均勻霧化在陽極氧化後並用水清洗後的鋁材表面上，混合液的PH值為5. 5-6. O,混合液粘度< 18S，經10 20S的吸附時間，讓混合液滲透氧化孔隙，通過光催化原理對鋁板表面混合液進行光氧化15-30秒，讓表面混合液硬化，形成與鋁基陽極氧化膜粘附力牢固的有金屬光澤色薄膜層。
7.根據權利要求4所述的一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，其特徵在於所述光氧化防護封閉工藝的處理方式為將由丙稀酸酯35 45%、丙烯酸樹脂水分散體8 10%、光催化劑5%、Tio2納米級2 3%、氣相Si02及表面活性劑5_15%，水與乙醇混合物25 40%配比而成的混合液均勻霧化在經封孔工藝處理後並用水清洗後的鋁材表面上，混合液的PH值為5. 5-6. O,混合液粘度< 18S，經10 20S的吸附時間，讓混合液滲透氧化孔隙，通過光催化原理對鋁板表面混合液進行光氧化15-30秒，讓表面混合液硬化，使鋁材達到所需的防護性能和二次加工折彎性能。
8.根據權利要求5所述的一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，其特徵在於所述光氧化防護封閉工藝的處理方式為將由丙稀酸酯35 45%、丙烯酸樹脂水分散體8 10%、光催化劑5%、Tio2納米級2 3%、氣相Si02及表面活性劑5_15%，水與乙醇混合物25 40%配比而成的混合液均勻霧化在經納米色光氧化封閉工藝處理後並用水清洗後的鋁材表面上，混合液的PH值為5. 5-6. O,混合液粘度< 18S，經10 20S的吸附時間，讓混合液滲透氧化孔隙，通過光催化原理對鋁板表面混合液進行光氧化15-30秒，讓表面混合液硬化，使鋁材達到所需的防護性能和二次加工折彎性能。
9.根據權利要求1所述的一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，其特徵在於所述高溫封孔劑為無鎳金屬鹽。
10.根據權利要求1或2或3所述的一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，其特徵在於工藝之間用水清洗時採用的是純度為95%的純淨水。
全文摘要
本發明為一種鋁帶材的連續性陽極光氧化複合工藝，該工藝的處理流程為鋁帶材放卷→鹼洗銀白工藝或鹼蝕鈦銀工藝→水清洗→中和工藝→水清洗→陽極氧化工藝→水清洗→封孔工藝→烘乾→收卷。本發明在採用了上述方案後，經本發明工藝處理過的鋁帶材，具有耐老化，耐空氣腐蝕，裝飾效果均比普通陽極氧化工藝好，產品紋理多變，色彩絢麗，工藝環保節能等特點。
文檔編號C25D11/16GK103046099SQ20131000458
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月7日 優先權日2013年1月7日
發明者歐海鋒, 蔣勝求, 顧湘, 周利民 申請人:佛山泰鋁新材料有限公司