CN103046099A - 一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，该工艺的处理流程为：铝带材放卷→碱洗银白工艺或碱蚀钛银工艺→水清洗→中和工艺→水清洗→阳极氧化工艺→水清洗→封孔工艺→烘干→收卷。本发明在采用了上述方案后，经本发明工艺处理过的铝带材，具有耐老化，耐空气腐蚀，装饰效果均比普通阳极氧化工艺好，产品纹理多变，色彩绚丽，工艺环保节能等特点。

Description

一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺

技术领域

本发明涉及铝及铝合金带卷材表面处理的技术领域，尤其是指一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺。

背景技术

铝材是有色金属中使用最大，应用面最广的金属材料之一，它具有一系列有力的物理、化学和加工性能，其用途广泛；高尖端的科技产品、高档的建筑装饰材料、交通运输、航空航天、灯具照明和电子电器产品等。

根据铝材的用途不同，有些性能还不够理想，如硬度、耐磨、耐老化、耐化学稳定性等表面防护性能及二次加工弯折成型性能，因此这些性能可以通过阳极氧化与光氧化复合工艺对其表面加工处理，在阳极氧化的性能基础上扩大铝材应用范围和延长使用寿命，起着重大意义。

随着时代的快速发展，人们对阳极氧化铝板及电解着色工艺的体验，并非完美，如表面的颜色，花纹、图案，都不尽人意。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐老化、耐化学稳定性好，装饰效果好，色彩艳丽、简单处理即可呈现所需的花纹图案与纹理效果的铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，该工艺的处理流程如下：

1）、铝带材放卷；

2）、碱洗银白工艺或碱蚀钛银工艺，碱洗银白工艺是将放卷后的铝材放入氢氧化钠为300-500g/L、Al3+＜30g/L的溶液中，同时，溶液需添加30-50g/L柠檬酸钠与50-80g/L长寿碱添加液，控制温度在60～70℃，处理时间30S，对铝材表面自然氧化膜进行溶解、对表面的机械纹整平、对表面油污进行除油，处理后板面为银白状态；碱蚀钛银工艺是将放卷后的铝材放入氢氧化钠为300-500g/L、Al3+为30～50g/L的溶液中，同时，溶液添加50-60g/L硝酸钠与50-80g/L长寿碱添加液，控制温度在85～95℃，处理时间为30S～45S，除去铝材表面天然氧化膜及污渍，使铝材表面达到雾面或砂面效果；

3）、中和工艺，将碱洗银白或碱蚀钛银后的铝材用水清洗后放入硝酸浓度 10%-25%的溶液中，室温处理30-180秒，清除不溶于碱的灰渍，并在铝材表面形成一层钝化膜；

4）、阳极氧化工艺，将中和后的铝材用水清洗后放入阳极氧化槽液中作为阳极连接到氧化电源的正极，氧化槽阴极连接到氧化电源的负极，在外加电压下通过电流以维持电化学反应；其中，所述氧化槽液包含180-230g/L硫酸、8-112g/L羟基乙酸和甘油，氧化温度为18-23⁰C，电流密度为1.0-5A/dm²，连续阳极氧化时间5-20分钟，以获得氧化膜保护层；

5）、封孔工艺，将阳极氧化后的铝材用水清洗后放在4-6g/L高温封孔剂中浸渍5-10分钟，其中，PH值为5.3-6.0，封孔剂溶液温度控制在75-85⁰C，烘干后得一次阳极氧化成品；

6）、收卷，得到所需的雾银色阳极光氧化复合工艺产品。

当成品需要纹理效果时，铝带材放卷后需经过拉丝工艺处理，采用机械方式对铝材进行磨削，加工出多款粗细长短不一的纹理效果后，再用水清洗才进行碱洗银白工艺或碱蚀钛银工艺。

当需要增加颜色时，经阳极氧化后的铝材用水清洗后可不进行封孔工艺，而进行纳米色光氧化封闭工艺处理，形成与铝基阳极氧化膜粘附力牢固的有金属光泽色薄膜层后，便可收卷，得到具有多种颜色的阳极光氧化复合工艺产品。

当需要增加雾银色阳极光氧化复合工艺产品的防护性能和二次加工折弯性能时，封孔工艺后的铝材需进行光氧化防护封闭工艺处理后才可收卷。

当需要增加阳极光氧化复合工艺产品的防护性能和二次加工折弯性能时，纳米色光氧化封闭工艺处理后的铝材需进行光氧化防护封闭工艺处理后才可收卷。

所述纳米色光氧化封闭工艺的处理方式为：将由丙稀酸酯35～45%、丙烯酸树脂水分散体8～10%、光催化剂5%、Tio2纳米级2～3%、无机与有机染料及分散载体混合物为5-15%、水与乙醇混合物为25～40%配比而成的混合液均匀雾化在阳极氧化后并用水清洗后的铝材表面上，混合液的PH值为5.5-6.0，混合液粘度＜18S，经10～20S的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，形成与铝基阳极氧化膜粘附力牢固的有金属光泽色薄膜层。

所述光氧化防护封闭工艺的处理方式为：将由丙稀酸酯35～45%、丙烯酸树脂水分散体8～10%、光催化剂5%、Tio2纳米级2～3%、气相SiO2及表面活性剂5-15%，水与乙醇混合物25～40%配比而成的混合液均匀雾化在经封孔工艺处理后并用水清洗后的铝材表面上，混合液的PH值为5.5-6.0，混合液粘度＜18S，经10～20S的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，使铝材达到所需的防护性能和二次加工折弯性能。

所述光氧化防护封闭工艺的处理方式为：将由丙稀酸酯35～45%、丙烯酸树脂水分散体8～10%、光催化剂5%、Tio2纳米级2～3%、气相SiO2及表面活性剂5-15%，水与乙醇混合物25～40%配比而成的混合液均匀雾化在经纳米色光氧化封闭工艺处理后并用水清洗后的铝材表面上，混合液的PH值为5.5-6.0，混合液粘度＜18S，经10～20S的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，使铝材达到所需的防护性能和二次加工折弯性能。

所述高温封孔剂为无镍金属盐。

工艺之间用水清洗时采用的是纯度为95%的纯净水。

本发明在采用了上述方案后，经本发明工艺处理过的铝带材，具有耐老化，耐空气腐蚀，装饰效果均比普通阳极氧化工艺好，产品纹理多变，色彩绚丽，工艺环保节能等特点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：本实施例所述铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，其处理流程为：铝带材放卷→拉丝工艺→水清洗→碱洗工艺→水清洗→中和工艺→水清洗→阳极氧化工艺→水清洗→封孔工艺→烘干→纳米色光氧化封闭工艺→光氧化防护封闭工艺→收卷。

所述铝带材可选用热轧铝卷带，或光面、镜面卷带材；厚度0.3-1.5mm；宽度1000-1250mm；外卷径≤1500mm；内卷径：430mm-500mm，重量≤5000kg。

拉丝处理工艺步骤，加工拉丝纹理效果，得到直纹或不规则纹理的表面，本发明方法可选择机械拉丝设备方式处理。机械拉丝处理中，采用不同的工况，可以使铝材表面变化多端，如直纹效果，长短纹效果，雪花纹效果等，纹理间距密度可调，且可以粗细不一等。铝材经过机械拉丝表面处理后；使铝材具有良好的表观条件，提高表面精饰质量；提高产品等级，产生线条层次的装饰效果。

所述碱洗工艺为碱洗银白工艺，其处理方式为：将放卷后的铝材放入氢氧化钠为300-500g/L、Al3+＜30g/L的溶液中，同时，溶液需添加一定量的缓蚀剂、络合剂和长寿剂，如：葡萄糖酸钠、柠檬酸钠等，具体是添加30-50g/L柠檬酸钠与50-80g/L长寿碱添加液，控制温度在60～70℃，处理时间30S，这种碱洗的作用是对卷材表面自然氧化膜进行溶解、对表面的机械纹轻微的整平、对铝卷材表面轻微的油污进行除油，处理后板面为银白状态。

所述中和工艺，用以除去附着铝材表面的灰状物和形成钝化表面，是一种出光、除灰的工艺，铝材经过酸或碱浸蚀后，通过中和可以除去附着在铝材表面的灰状物。在酸、碱浸蚀过程中，铝材中所含的金属间化合物的质点，几乎不参与酸碱的浸蚀反应，也不会溶解在槽液中，依然残留在铝材的表面，形成一层灰黑色、疏松的灰状物的表面层，中和工艺清除残留在铝材表面的灰物，使铝材表面获得清洁光亮的钝化表面，其处理方式为：硝酸浓度10%-25%，室温处理1-3分钟。另外，为了避免中和过程中因硝酸的分解而释放的氮氧化物和酸雾滴的危害，本实施例可以多种硝酸盐联合组成添加剂，其中含有过硫酸盐或硫酸氢盐。

所述阳极氧化工艺是一种电解氧化的过程，在该过程中铝材的表面转化为一层氧化膜，这层膜具有保护性、装饰性和其他一些功能。铝材在阳极氧化槽液中应该作为阳极连接到氧化电源的正极，氧化槽阴极连接到氧化电源的负极，在外加电压下通过电流以维持电化学氧化反应，使铝材表面生成一种永不脱落的膜层。铝在这种阳极氧化过程中同时存在氧化膜的形成和溶解的两个对立反应，最终氧化膜的形成是由两个反应速度的相对大小决定的。阳极氧化膜透明，膜层多孔，吸附性能强，易于染色或覆盖封闭层，色泽鲜艳不易退色具有很强的金属质感和装饰作用。所述阳极氧化工艺的处理方式为：180-230g/L硫酸，氧化温度为18-22⁰C，电流密度为1.5-5A/dm²，连续阳极氧化时间5-20分钟。

铝材的阳极氧化处理工艺基本上是生成氧化型阳极氧化膜，属多孔型阳极氧化膜，它是金属基体的阻挡层与多孔层膜两部分组成，这种多孔的性质虽然赋予氧化膜着色或染色成其他的功能，但是它的耐腐蚀性，耐候性，耐污染性等都不能适应实用的要求，所以铝阳极氧化膜的微孔必须进行封闭，未封孔的阳极氧化膜，由于大量微孔孔内面积，使暴露在 环境中的工件面积增加，相应的腐蚀面积也会增大，所以，封孔工艺是铝材阳极氧化一种很重要的工艺。本发明所述封孔工艺的处理方式为：是在4-6g/L高温封孔剂中浸渍5-10分钟，pH值5.30-6.0，封孔剂溶液温度为75-85⁰C，所述高温封孔剂为无镍金属盐，封孔后清洗烘干得一次阳极氧化成品；

 [0025] 上述产品是雾银色氧化产品，如需要增加其使用防护性能与二次加工折弯性能，可增加光氧化防护封闭工艺，涉及其工艺处理方式在实施例2中作出描述。

纳米色光氧化封闭工艺，一次氧化成品后其产品是雾银色，如产品表面需要光彩绚丽的颜色，采用本纳米色光氧化封闭工艺。

实施本纳米色光氧化封闭工艺时可不实施上述金属盐封孔工艺，即产品经阳极氧化工艺后，经水清洗确保洁净，经烘箱60⁰C干燥20秒后，将含有如下物料的混合液体均匀雾化在板面上(印刷转移方式也可)，经10～20S的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，形成与铝基阳极氧化膜粘附力牢固的环保型有金属光泽色薄膜层。混合液工艺如下：

丙稀酸酯                       35～45%

丙烯酸树脂水分散体             8～10%

光催化剂                       5%

Tio2纳米级                     2～3%

无机与有机染料及分散载体混合物  5-15%

水与乙醇混合物                  25～40%

混合液PH值5.5-6.0，混合液粘度＜18S(涂4）。

上述混合液通过压力雾化装置均匀覆盖铝材表面，液体覆盖厚度可控制在0.5-5UM，视所需的颜色深浅而设定厚度，液体雾化量视所需膜厚而定，其覆盖均匀性及雾化覆盖的量均由电脑喷雾设备数控方式控制。

上述覆盖层完成10-20秒进行后光催化，本发明光催化工艺采用混合液相应功率的UV紫外灯设备完成处理，光催化的时间为20-30秒。

上述工艺之间经纯度为95%的纯净水清洗后，确保板面洁净，各处理槽液不被板面沾附污染。

经上述工艺处理完成后可形成条纹清晰及色彩绚丽的阳极光氧化复合工艺产品，产品经封闭完成后可直接覆盖保护膜，完成拉丝纹理金属色彩产品的制作。

实施例2：与实施例1不同的是本实施例不实施拉丝工艺步骤，其工艺变化在碱洗工艺步骤与纳米色封闭工艺步骤有相应的变化，并增加光氧化防护封闭工艺，形成哑光，银光或多种金属色彩的阳极光氧化工艺产品。

所述碱洗工艺为碱蚀钛银工艺，除去铝板表面天然氧化膜及板面污渍，使铝板表面达到雾面或砂面效果，本发明的碱蚀工艺的处理方式如下：

氢氧化钠      50-80g/L

Al3+          30～50g/L

硝酸钠        50-60g/L

长寿碱添加液  50-80g/L

温度          85-95⁰C

时间          30S～45S

在碱性溶液中添加一定量的缓蚀剂、络合剂和长寿剂。如：硝酸钠，葡萄糖酸钠、柠檬酸钠，金属盐等。

经碱洗步骤后转到中和处理步骤及阳极氧化处理步骤，其工艺处理方式与实施例1相同，工艺间需用水清洗确保板面洁净，产品经上述实施例1中的封孔步骤后可以完成阳极氧化成品。

光氧化防护封闭工艺，因经上述封孔后的将阳极氧化膜层防护性能较差，后表面进行光氧化防护封闭处理，工艺处理机理与纳米色光氧化封闭工艺相同，但雾化的混合液工艺需作出变化，光氧化防护封闭工艺的处理方式如下：

丙稀酸酯                       35～45%

丙烯酸树脂水分散体             8～10%

光催化剂                       5%

Tio2纳米级                     2～3%

气相SiO2及表面活性剂          5-15%

水与乙醇混合物                  25～40%

混合液PH值5.5-6.0，混合液粘度＜18S(涂4）。

上述覆盖层完成10-20秒进行后光催化，本发明光催化工艺采用混合液相应功率的UV紫外灯设备完成处理，光催化的时间为20-30秒。

经上述工艺完成后产品表面呈漫反身状态的哑光产品，如产品需要有金属色彩则按实施例1所述工艺实施即可得出绚丽色彩多变的铝阳极光氧化复合工艺的卷带材。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，其特征在于：该工艺的处理流程如下：

1）、铝带材放卷；

2）、碱洗银白工艺或碱蚀钛银工艺，碱洗银白工艺是将放卷后的铝材放入氢氧化钠为300-500g/L、Al3+＜30g/L的溶液中，同时，溶液需添加30-50g/L柠檬酸钠与50-80g/L长寿碱添加液，控制温度在60～70℃，处理时间30S，对铝材表面自然氧化膜进行溶解、对表面的机械纹整平、对表面油污进行除油，处理后板面为银白状态；碱蚀钛银工艺是将放卷后的铝材放入氢氧化钠为300-500g/L、Al3+为30～50g/L的溶液中，同时，溶液添加50-60g/L硝酸钠与50-80g/L长寿碱添加液，控制温度在85～95℃，处理时间为30S～45S，除去铝材表面天然氧化膜及污渍，使铝材表面达到雾面或砂面效果；

3）、中和工艺，将碱洗银白或碱蚀钛银后的铝材用水清洗后放入硝酸浓度 10%-25%的溶液中，室温处理30-180秒，清除不溶于碱的灰渍，并在铝材表面形成一层钝化膜；

4）、阳极氧化工艺，将中和后的铝材用水清洗后放入阳极氧化槽液中作为阳极连接到氧化电源的正极，氧化槽阴极连接到氧化电源的负极，在外加电压下通过电流以维持电化学反应；其中，所述氧化槽液包含180-230g/L硫酸、8-112g/L羟基乙酸和甘油，氧化温度为18-23⁰C，电流密度为1.0-5A/dm²，连续阳极氧化时间5-20分钟，以获得氧化膜保护层；

5）、封孔工艺，将阳极氧化后的铝材用水清洗后放在4-6g/L高温封孔剂中浸渍5-10分钟，其中，PH值为5.3-6.0，封孔剂溶液温度控制在75-85⁰C，烘干后得一次阳极氧化成品；

6）、收卷，得到所需的雾银色阳极光氧化复合工艺产品。

2.根据权利要求1所述的一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，其特征在于：当成品需要纹理效果时，铝带材放卷后需经过拉丝工艺处理，采用机械方式对铝材进行磨削，加工出多款粗细长短不一的纹理效果后，再用水清洗才进行碱洗银白工艺或碱蚀钛银工艺。

3.根据权利要求1所述的一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，其特征在于：当需要增加颜色时，经阳极氧化后的铝材用水清洗后可不进行封孔工艺，而进行纳米色光氧化封闭工艺处理，形成与铝基阳极氧化膜粘附力牢固的有金属光泽色薄膜层后，便可收卷，得到具有多种颜色的阳极光氧化复合工艺产品。

4.根据权利要求1所述的一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，其特征在于：当需要增加雾银色阳极光氧化复合工艺产品的防护性能和二次加工折弯性能时，封孔工艺后的铝材需进行光氧化防护封闭工艺处理后才可收卷。

5.根据权利要求3所述的一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，其特征在于：当需要增加阳极光氧化复合工艺产品的防护性能和二次加工折弯性能时，纳米色光氧化封闭工艺处理后的铝材需进行光氧化防护封闭工艺处理后才可收卷。

6.根据权利要求3所述的一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，其特征在于：所述纳米色光氧化封闭工艺的处理方式为：将由丙稀酸酯35～45%、丙烯酸树脂水分散体8～10%、光催化剂5%、Tio2纳米级2～3%、无机与有机染料及分散载体混合物为5-15%、水与乙醇混合物为25～40%配比而成的混合液均匀雾化在阳极氧化后并用水清洗后的铝材表面上，混合液的PH值为5.5-6.0，混合液粘度＜18S，经10～20S的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，形成与铝基阳极氧化膜粘附力牢固的有金属光泽色薄膜层。

7.根据权利要求4所述的一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，其特征在于：所述光氧化防护封闭工艺的处理方式为：将由丙稀酸酯35～45%、丙烯酸树脂水分散体8～10%、光催化剂5%、Tio2纳米级2～3%、气相SiO2及表面活性剂5-15%，水与乙醇混合物25～40%配比而成的混合液均匀雾化在经封孔工艺处理后并用水清洗后的铝材表面上，混合液的PH值为5.5-6.0，混合液粘度＜18S，经10～20S的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，使铝材达到所需的防护性能和二次加工折弯性能。

8.根据权利要求5所述的一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，其特征在于：所述光氧化防护封闭工艺的处理方式为：将由丙稀酸酯35～45%、丙烯酸树脂水分散体8～10%、光催化剂5%、Tio2纳米级2～3%、气相SiO2及表面活性剂5-15%，水与乙醇混合物25～40%配比而成的混合液均匀雾化在经纳米色光氧化封闭工艺处理后并用水清洗后的铝材表面上，混合液的PH值为5.5-6.0，混合液粘度＜18S，经10～20S的吸附时间，让混合液渗透氧化孔隙，通过光催化原理对铝板表面混合液进行光氧化15-30秒，让表面混合液硬化，使铝材达到所需的防护性能和二次加工折弯性能。

9.根据权利要求1所述的一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，其特征在于：所述高温封孔剂为无镍金属盐。

10.根据权利要求1或2或3所述的一种铝带材的连续性阳极光氧化复合工艺，其特征在于：工艺之间用水清洗时采用的是纯度为95%的纯净水。