專利名稱：一種鋁帶材陽極氧化工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋁及鋁合金帶材表面處理技術領域，具體涉及鋁帶材陽極氧化工藝。
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、高檔的建筑裝飾材料、交通運輸、 航空航天、燈具照明和電子產品等。根據鋁材的用途不同，有些性能還夠理想，如硬度、耐磨、耐蝕等表面性能，這些性 能可以通過陽極氧化對其表面加工處理，擴大鋁材應用范圍和延長使用壽命，起著重大意 義。隨著時代的快速發(fā)展，人們對陽極氧化鋁板的體驗，并非完美，如表面的顏色，花 紋、圖案，都不盡人意。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對上述問題，之目的在于提供一種耐光、裝飾效果好，色彩艷麗、簡單處 理即可呈現(xiàn)所需圖案和花紋的鋁帶材陽極氧化工藝。本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)即一種鋁帶材陽極氧化工藝，其特征在于 包括如下步驟(1)鋁帶材亮面或鏡面處理步驟，以加工出鏡面鋁材；(2)中和步驟，用以除去附著鋁材表面的灰狀物和形成鈍化表面，所述中和步驟是 將鋁帶材放入10-30%硝酸溶液(ν/ν)在室溫中進行中和1-3分鐘；(3)第一陽極氧化步驟，將步驟(2)的鋁帶材表面進行陽極氧化處理而獲得氧化 膜保護層，鋁材在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氧化反應，所述電解液包含150-220g/ L硫酸、10-15g/L羥基乙酸和甘油，氧化溫度為18-20°C，電流密度為1. 5_5A/dm2，連續(xù)陽極 氧化時間5-30分鐘，形成第一氧化層；(4)封孔步驟，在5-10g/L高溫封孔劑中浸漬5-30分鐘，pH值5. 3-6. 0，封孔劑溶 液溫度為85-95°C，所述高溫封孔劑為堿金屬鹽，封孔后得一次陽極氧化成品；(5)油墨印刷步驟，用以形成花色；(6)堿蝕和霧面處理步驟，除去鋁板表面氧化后產生的氧化膜和使鋁板表面達到 霧面或砂面效果，所述堿蝕槽液為50-100g/L的氫氧化鈉，添加緩蝕劑、絡合劑和長壽劑為 20-50g/L,于 40-80°C反應 1-10 分鐘；上述步驟(6)所得鋁帶材依次重復步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)進行第二次陽極 氧化后，封孔、除油墨得成品。進一步，所述陽極氧化步驟與封孔步驟之間還包括染色工藝，是將陽極氧化后的 鋁帶材浸漬在以錫鹽和鎳鹽組成混合溶液的電解著色，所述溶液的組成為硫酸亞錫8-12g/L、硫酸鎳15-18g/L、硫酸15-18g/L，電解著色添加劑15_25g/L，余量為水，采用交流電，電流密度為0. 4-0. 8A/dm2，交流電壓為12-20V，電解液溫度為18 22 °C，槽液PH值為 1. 5-1. 8，電解著色時間為1-5分鐘。為獲得更豐富的色彩，經鋁帶材亮面或鏡面處理、中和、陽極氧化、染色、封孔得一 次陽極氧化成品，再經油墨印刷、堿蝕、霧面處理、中和、再次陽極氧化、染色、封孔、除油墨 得二次陽極氧化成品后可依次重復步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)工藝一次以上。為了獲得最佳的效果，工藝之間用水洗凈，部分工藝要經過酸或堿中和處理。本發(fā)明方法相比現(xiàn)有技術，耐光、上色快，操作簡便，種類繁多，色澤鮮艷，裝飾性 優(yōu)異。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于 此實施例1原材料鋁帶材厚度0. 1-1. 5mm ；寬度1000-1520mm ；卷徑彡1600mm ；重量 彡 6000Kg(1)亮面或鏡面處理步驟，加工出鏡面鋁材，得到亮面或鏡面的表面，本發(fā)明方法 可選擇機械拋光、化學拋光或電化學拋光等常規(guī)鏡面處理方法。機械處理使鋁材表面變化多端，如拋光(包括磨光，拋光、精拋或者鏡面精拋光)， 噴砂或拋丸、刷光、滾光等。鋁材經過機械表面處理后；使鋁材具有良好的表觀條件，提高表面精飾質量；提 高產品等級，產生美觀精致的裝飾效果；鋁材表面無油污、無銹蝕、顏色光澤均勻一致，充分 體現(xiàn)鋁材干凈的本質表面。本發(fā)明工藝方法可以選擇化學拋光與電化學拋光表面處理工藝；光亮的陽極氧化 鋁材選用精度較高的純鋁材，通過機械處理后，只由采用特殊的化學拋光或電化學拋光處 理，才能保證在陽極氧化后有著光亮或高鏡面的表面質量?；瘜W拋光使鋁材表面平整光滑，能除去鋁材表面較輕微的磨具痕跡和磨擦、劃傷 條紋，能除去機械拋光中可能產生的磨擦條紋，熱變行層、氧化膜層等，能將粗糙的表面趨 于光滑，同時能提高鋁材表面的鏡面反射性能，提高光亮度?；瘜W拋光通常以磷酸為基，如磷酸_硫酸、磷酸_硫酸_硝酸、磷酸_硝酸、磷 酸-乙酸-硝酸等。典型的化學拋光工藝；磷酸(P= 1.70—1. 75)65-85% [體積]硫酸(ρ= 1.84)14-22%硝酸(ρ= 1. 40)2-4%光亮添加劑0.1-0.25%溫度95_120°C在具體運用中，部分硝酸可能用硝酸鹽或氮化合物代替。重金屬鹽；如硝酸銅。另 夕卜，還可以在化學拋光工藝里適當添加一些煙霧抑制劑和潤濕劑。
電化學拋光表面處理是在以機械拋光表面光亮的前提下進行，通過電化學拋光能 使鋁材獲得更高光亮的表面，對于特殊的鋁材可以達到更高鏡面光亮的效果。電化學拋光 液有酸性和堿性兩種；1.酸性電化學拋光工藝；磷酸(P= 1. 70-1. 75)75%[質量]鉻酸(CrO3)6. 5%硫酸(ρ= 1. 84)4. 7%水余量溫度75—85 °C電流密度5_15A/dm22.堿性電化學拋光工藝無水碳酸鈉150g/L磷酸三鈉50g/L溫度75-85 °C電流密度4_15A/dm2(2)中和步驟，用以除去附著鋁材表面的灰狀物和形成鈍化表面。中和工藝是一種出光、除灰的工藝，鋁材經過酸或堿浸蝕后，通過中和可以除去附 著在鋁材表面的灰狀物。在酸、堿浸蝕過程中，鋁材中所含的金屬間化合物的質點，幾乎不 參與酸堿的浸蝕反應，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 松的灰狀物的表面層，中和步驟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，本發(fā)明中和工藝硝酸10-30% (ν/ν)溫度 室溫時間 1-3分還可以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，可 以多種硝酸鹽聯(lián)合組成添加劑，其中含有過硫酸鹽或硫酸氫鹽。(3)第一陽極氧化步驟，將步驟(2)的鋁帶材表面進行陽極氧化處理而獲得氧化 膜保護層，鋁材在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氧化反應。鋁材陽極氧化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，易于染色或著色，色澤鮮艷不易退色具有很 強的金屬質感和裝飾作用。
本發(fā)明直流硫酸陽極氧化工藝；硫酸150_220g/L溫度18_20°C
電流密度 1. 5-5A/dm2時間5-30 分(4)封孔步驟 鋁材的陽極氧化基本上是生成氧化型陽極氧化膜，這種多孔型陽極氧化膜的結 構，它是緊貼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于氧化膜 著色或染色成其他的功能，但是它的耐腐蝕性，耐候性，耐污染性等都不能適應實用的要 求，所以鋁材陽極氧化膜的微孔必須進行封閉，未封孔的陽極氧化膜，由于大量微孔孔內的 面積，使暴露在環(huán)境中的工件面積增加，相應的腐蝕面積也會增大，所以，封孔是鋁材陽極 氧化一種很重要的工藝。本發(fā)明是在5-10g/L高溫封孔劑中浸漬5-30分鐘，pH值5. 3-6. 0，封孔劑溶液溫 度為85-95°C，所述高溫封孔劑為堿金屬鹽，封孔后得一次陽極氧化成品；(5)油墨印刷步驟，用以形成花色；本步驟在氧化的鋁板面覆蓋一層油墨，形成一種花色，經過高溫烘干固化，再次對 鋁板進行氧化等各種工藝處理，氧化后的產品將其表面的油墨出除掉，鋁板上就會形成各 種圖案、花紋。在陽極氧化膜上印上一種顏色進行單色處理。也為了增加鋁板表面的花色 品種，利用多種工藝在鋁上形成兩種或兩種以上的顏色，稱為多色處理。油墨印刷工藝參數(shù)設備參數(shù)范圍標準參數(shù)烘烤的溫度120°C 180°C 150°C烘烤時間 10 50分鐘 30分鐘本發(fā)明方法多次氧化對使用的印刷油墨 可滿足已封閉的地方滲漏，可使用于陽極氧化工藝，有較高的耐酸及耐堿蝕，三酸拋光及 氟酸蝕；適應性要好，可制作任何細致的圖案，精細的網板上油墨也不能溢出；可用有機溶 液或氯化碳氫化合物脫落，如醇、醚、混合二甲苯、三氯乙烯等；在陽極氧化鋁上有良好的附 著能力。為了發(fā)揮最理想效果，在抵御過程進行前必須將工件的表面除油脂并清洗干凈。(6)堿蝕和霧面處理步驟，除去鋁板表面氧化后產生的氧化膜和使鋁板表面達到 霧面或砂面效果；堿蝕是為了除去鋁板表面氧化后產生的氧化膜，它也屬一種浸蝕工藝，它是以氫 氧化鈉為基堿性溶液，鋁材經過堿蝕后，能除去鋁材陽極氧化形成的膜，同時能徹底除去鋁 材表面在加工或空氣中形成的自然氧化膜層，形成均勻的活化表面，為獲得色澤均勻的表 面創(chuàng)造良好條件，能除去鋁材表面輕微的粗糙痕跡，使鋁材表面趨于平整、均勻一致。堿蝕 工藝；氫氧化鈉50_100g/L溫度40_80°C添加劑20_50g/L時間1-10分鐘在堿性溶液中添加一定量的緩蝕劑、絡合劑和長壽劑。如；葡萄糖酸鈉、檸檬酸鈉寸。為了鋁板表面達到霧面或砂面效果一般采用酸蝕進行處理，能使鋁材表面獲得一種平滑、細膩的霧面效果，工藝為；氟化氫銨25_80g/L硫酸銨15_50g/L 溫度30-55 °C時間 10-60 秒上述步驟(6)所得鋁帶材依次重復步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)進行第二次陽極 氧化后，封孔、除油墨得成品。除油墨則利用超聲波清洗機的原理，將氧化鋁板上覆蓋的保 護性油墨清洗干凈，顯露第一次氧化鋁的本色，整體上看就行了色差，而這種色差看起來是 很有規(guī)律，形成圖案和花紋。設備；超聲波清洗機溶劑；二甲苯或三氯乙烯溫度；常溫即整個工藝過程為原材料一亮面或鏡面處理一中和一陽極氧化一封孔得一次陽 極氧化成品一油墨印刷一堿蝕一霧面處理一中和一陽極氧化一染色一封孔一除油墨一二 次陽極氧化成品。各工藝之間用水洗凈，部分工藝要經過酸或堿中和處理實施例2與實施例1不同的是陽極氧化步驟與封孔步驟之間還包括染色工藝，是將陽極氧 化后的鋁帶材浸漬在以錫鹽和鎳鹽組成混合溶液的電解著色，陽極氧化膜的染色因為陽極氧化膜層為多孔層，孔隙率高，吸附能力強，易于染 色，各種方法都可以運用。染色方法是將陽極氧化后的鋁材清洗干凈，立即浸漬在含有染料 的溶液中，通過氧化膜孔隙吸附染料而染上各種顏色，這種方法上色快，操作簡便，種類繁 多，色澤鮮艷。染色后經封孔處理，染料能牢固地附在膜孔中，提高了膜層的防蝕能力、抗蝕 能力以及可以保護美麗的色澤，因此，這種染色方法得到了快速的發(fā)展和廣泛的應用。染色對陽極氧化膜有一定的要求，因為染色是在鋁陽極氧化膜的膜孔中間進行 的，一方面要求膜層具有足夠的孔隙率，另一方面要求膜孔內壁保持一定的活性。本發(fā)明提 供鋁帶材能滿足現(xiàn)有需要的各種色彩，形成陽極氧化膜為無色透明而多孔，并且必須具有 一定的厚度，用于各種色彩染色需要；氧化膜松孔和吸附性好，膜層完整，均勻，不能有任何 缺點，無砂眼，點濁等。本發(fā)明方法陽極氧化鋁帶材采用電解著色，電解著色的機理用多孔型陽極氧化 膜是有規(guī)律和可控制的微孔，通過電解著色在孔底部沉積非常細小的金屬或氧化膜顆粒， 由于光的反射效應可以反射不同顏色，這些顆粒的尺寸分布是任意的，對于一般的膜厚而 言，顏色深淺是與沉積顆粒的數(shù)量有關，與著色時間和外加電壓有關。本發(fā)明采用交流電， 電流密度為0. 4-0. 8A/dm2，交流電壓為12-20V，電解液溫度為18 22 °C，槽液PH值為 1. 5-1. 8，電解著色時間為1-5分鐘。以錫鹽和鎳鹽組成混合溶液的電解著色工藝硫酸亞錫8 12g/L硫酸鎳15 18g/L硫酸15 18g/L
純水余量電解著色添加劑 15 25g/L。本發(fā)明得到二次氧化成品后還可以再次油墨印刷、堿蝕、霧面處理、中和、陽極氧 化、染色、封孔得到多次氧化成品。實施例3
(1)鋁帶材亮面或鏡面處理，加工出鏡面鋁材；(2)中和步用以除去附著鋁材表面的灰狀物和形成鈍化表面將鋁帶材放入20% 硝酸溶液(ν/ν)，在室溫中進行中和3分鐘；(3)第一陽極氧化，將中和后鋁帶材表面進行陽極氧化處理而獲得氧化膜保護層， 鋁材在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氧化反應，所述電解液包含150g/L硫酸、10g/L羥 基乙酸和甘油，氧化溫度為18°C，電流密度為1. 5A/dm2，連續(xù)陽極氧化時間20分鐘，形成第
一氧化層；(4)封孔，在5g/L高溫封孔劑中浸漬5分鐘，pH值5. 3，封孔劑溶液溫度為85°C， 所述高溫封孔劑為堿金屬鹽，如氫氧化鉀，封孔后得一次陽極氧化成品；(5)油墨印刷，用以形成花色；(6)堿蝕和霧面處理步驟，除去鋁板表面氧化后產生的氧化膜和使鋁板表面達到 霧面或砂面效果，所述堿蝕槽液為50g/L的氫氧化鈉，添加緩蝕劑、絡合劑和長壽劑為20/ L，于40°C反應1-10分鐘；上述步驟(6)所得鋁帶材依次重復步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)進行第二次陽極 氧化后，封孔、除油墨得成品。實施例4(1)鋁帶材亮面或鏡面處理，以加工出鏡面鋁材；(2)中和，用以除去附著鋁材表面的灰狀物和形成鈍化表面，所述中和步驟是將鋁 帶材放入30%硝酸溶液(ν/ν)，在室溫中進行中和2分鐘；(3)第一陽極氧化，將步驟(2)的鋁帶材表面進行陽極氧化處理而獲得氧化膜保 護層，鋁材在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氧化反應，所述電解液包含150g/L硫酸、 15g/L羥基乙酸和甘油，氧化溫度為20°C，電流密度為5A/dm2，連續(xù)陽極氧化時間5分鐘，形
成第一氧化層；(4)染色，將陽極氧化后的鋁帶材浸漬在以錫鹽和鎳鹽組成混合溶液的電解著色， 所述溶液的組成為硫酸亞錫8g/L、硫酸鎳15g/L、硫酸15g/L，電解著色添加劑15g/L，余量 為水，采用交流電，電流密度為0. 4A/dm2，交流電壓為12，電解液溫度為18°C，槽液PH值為 1.5，電解著色時間為5分鐘。(5)封孔步驟，在10g/L高溫封孔劑中浸漬20分鐘，pH值6.0，封孔劑溶液溫度為 950C，所述高溫封孔劑為堿金屬鹽，封孔后得一次陽極氧化成品；(6)油墨印刷步驟，用以形成花色；(7)堿蝕和霧面處理步驟，除去鋁板表面氧化后產生的氧化膜和使鋁板表面達 到霧面或砂面效果，所述堿蝕槽液為100g/L的氫氧化鈉，添加緩蝕劑、絡合劑和長壽劑為50g/L，于80°C反應2分鐘；上述步驟(7)所得鋁帶材依次重復中和、第二次陽極氧化、染色和封孔、除油墨得 成品。實施例5(1)鋁帶材亮面或鏡面處理，以加工出鏡面鋁材；(2)中和步驟，用以除去附著鋁材表面的灰狀物和形 成鈍化表面，所述中和步驟是 將鋁帶材放入20%硝酸溶液(ν/ν)，在室溫中進行中和2分鐘；(3)第一陽極氧化，將步驟(2)的鋁帶材表面進行陽極氧化處理而獲得氧化膜保 護層，鋁材在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氧化反應，所述電解液包含280g/L硫酸、 15g/L羥基乙酸和甘油，氧化溫度為19°C，電流密度為3A/dm2，連續(xù)陽極氧化時間15分鐘， 形成第一氧化層；(4)染色，將陽極氧化后的鋁帶材浸漬在以錫鹽和鎳鹽組成混合溶液的電解著色， 所述溶液的組成為硫酸亞錫10g/L、硫酸鎳17g/L、硫酸17g/L，電解著色添加劑20g/L，余量 為水，采用交流電，電流密度為0. 6A/dm2，交流電壓為16V，電解液溫度為20°C，槽液PH值為 1.6，電解著色時間為3分鐘(5)封孔步驟，在7g/L高溫封孔劑中浸漬20分鐘，pH值5. 5，封孔劑溶液溫度為 900C，所述高溫封孔劑為堿金屬鹽，封孔后得一次陽極氧化成品；(6)油墨印刷步驟，用以形成花色；(7)堿蝕和霧面處理步驟，除去鋁板表面氧化后產生的氧化膜和使鋁板表面達 到霧面或砂面效果，所述堿蝕槽液為120g/L的氫氧化鈉，添加緩蝕劑、絡合劑和長壽劑為 35g/L，于60°C反應6分鐘上述步驟(7)所得鋁帶材依次重復中和、第二次陽極氧化、染色和封孔、除油墨得成品。
權利要求
鋁帶材陽極氧化工藝，其特征在于包括如下步驟(1)鋁帶材亮面或鏡面處理步驟，以加工出鏡面鋁材；(2)中和步驟，用以除去附著鋁材表面的灰狀物和形成鈍化表面，所述中和步驟是將鋁帶材放入10-30％硝酸溶液(v/v)，在室溫中進行中和1-3分鐘；(3)第一陽極氧化步驟，將步驟(2)的鋁帶材表面進行陽極氧化處理而獲得氧化膜保護層，鋁材在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氧化反應，所述電解液包含150-220g/L硫酸、10-15g/L羥基乙酸和甘油，氧化溫度為18-20℃，電流密度為1.5-5A/dm2，連續(xù)陽極氧化時間5-30分鐘，形成第一氧化層；(4)封孔步驟，在5-10g/L高溫封孔劑中浸漬5-30分鐘，pH值5.3-6.0，封孔劑溶液溫度為85-95℃，所述高溫封孔劑為堿金屬鹽，封孔后得一次陽極氧化成品；(5)油墨印刷步驟，用以形成花色；(6)堿蝕和霧面處理步驟，除去鋁板表面氧化后產生的氧化膜和使鋁板表面達到霧面或砂面效果，所述堿蝕槽液為50-100g/L的氫氧化鈉，添加緩蝕劑、絡合劑和長壽劑為20-50g/L，于40-80℃反應1-10分鐘；上述步驟(6)所得鋁帶材依次重復步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)進行第二次陽極氧化后，封孔、除油墨得成品。
2.如權利要求1所述鋁帶材陽極氧化工藝，其特征在于陽極氧化步驟與封孔步驟之 間還包括染色工藝，是將陽極氧化后的鋁帶材浸漬在以錫鹽和鎳鹽組成混合溶液的電解著 色，所述溶液的組成為硫酸亞錫8-12g/L、硫酸鎳15-18g/L、硫酸15-18g/L，電解著色添加 劑15-25g/L，余量為水，采用交流電，電流密度為0. 4-0. 8A/dm2，交流電壓為12-20V，電解液 溫度為18 22°C，槽液PH值為1.5-1. 8，電解著色時間為1-5分鐘。
3.如權利要求2所述鋁帶材陽極氧化工藝，其特征在于經鋁帶材亮面或鏡面處理、中 和、陽極氧化、染色、封孔得一次陽極氧化成品，再經油墨印刷、堿蝕、霧面處理、中和、再次 陽極氧化、染色、封孔、除油墨得二次陽極氧化成品后可依次重復步驟(2)、步驟(3)、步驟 ⑷工藝一次以上。
4.如權利要求1-3之一所述鋁帶材陽極氧化工藝，其特征在于每步驟結束后用水洗凈。
全文摘要
一種鋁帶材陽極氧化工藝，屬于鋁及鋁合金帶材表面處理技術領域，包括亮面或鏡面處理、中和、第一陽極氧化、封孔、油墨印刷、堿蝕和霧面處理步驟，并依此重復中和、陽極氧化和封孔，除油墨后即得二次氧化鋁帶材。本發(fā)明工藝處理后耐光、裝飾效果好，色彩艷麗、簡單處理即可呈現(xiàn)所需圖案和花紋。
文檔編號C25D11/18GK101845654SQ200910096909
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月23日 優(yōu)先權日2009年3月23日
發(fā)明者姜飛雄 申請人:浙江帝龍新材料股份有限公司