CN106868567B - 一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺 - Google Patents

一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺，包括预处理机械加工步骤、上挂步骤、中性脱脂步骤、水洗步骤、中和步骤、阳极氧化步骤、水洗步骤、染色步骤、水洗步骤、封孔步骤、水洗步骤、热水洗步骤、烘烤步骤、镭射步骤、清洁步骤、图案喷涂步骤和烘烤步骤，本发明的工艺是易于实施，生产成本低，在铝材阳极氧化后的铝件表面得到色彩显著的深色图案，且最终形成在铝材表面的深色图案具有较高的耐磨性和耐刮性，不易掉色，能够在经过一次阳极氧化的铝材表面凸出显示深色图案，具有非常好的视觉对比效果。

Description

一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺
技术领域
本发明涉及铝材阳极氧化处理工艺技术领域，尤其是涉及一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺。
背景技术
对于铝材，由于铝自身易被酸和碱等侵蚀，为赋予其耐腐蚀性和耐磨耗性等，通常广泛进行阳极氧化处理，阳极氧化处理是在电解质溶液中将铝材作为阳极并通电，在铝材表面形成阳极氧化皮膜，即氧化铝皮膜。
经阳极氧化处理形成的阳极氧化皮膜为一布满细孔的且呈多孔层的多孔型皮膜，在阳极氧化处理后进行染色，最后再进行封孔处理，形成致密的氧化膜，经过封孔处理后的氧化膜则不具有吸附力。如果通过喷涂工艺或印刷工艺直接在氧化膜表面喷涂或印刷图案，存在以下问题，第一，形成在氧化膜的图案非常容易掉色，第二，若采用双色阳极，图案显著性差，色彩较差，且铝材表面制作图案的方法是无法得到深色的有深度图案的，第三，图案耐刮性极差，容易脱落。因此有必要予以改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺，工艺简单，在经过一次铝材阳极氧化后能够制作出色彩显著的深色图案，具有较高的耐磨性和耐刮性，且不易掉色。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺，包括以下步骤，
备料，选用经过机械加工的半成品铝件；
预处理机械加工步骤，对铝件表面经过若干次机械打磨抛光；
上挂步骤，将多个铝件固定在金属挂架上，下述的中性脱脂步骤至热水洗步骤中，通过将金属挂架沉放进入相应步骤中的槽体而将铝件分别放入相应步骤的槽体；
中性脱脂步骤，将铝件放入含有中性脱脂溶液的脱脂槽，摇晃或来回移动金属挂架5～8分钟，进行中性脱脂；
水洗步骤，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净；
中和步骤，将铝件放入含有中和溶液的中和槽，摇晃或来回移动金属挂架5～8分钟，进行中和处理；
阳极氧化步骤，将铝件放入含有电解液的氧化槽，金属挂架通电，铝件作为阳极，摇晃或来回移动金属挂架，对铝件进行阳极氧化处理，阳极氧化时间为20～60分钟，在铝件的表面形成一由细密的微孔组成的氧化膜，微孔的顶部呈敞开状态；
水洗步骤，经过至少两次清水清洗，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净；
染色步骤，将铝件放入含有染色溶液的染色槽，摇晃或来回移动金属挂架，对铝件进行染色处理，染色时间为5～20分钟；
水洗步骤，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净；
封孔步骤，在水洗后立即将铝件放入含有封孔剂的水槽40～50分钟，摇晃或来回移动金属挂架，槽液温度为70～100℃；使氧化膜的微孔的顶部封闭，将染色步骤中的着色染料封闭在氧化膜的微孔内；
水洗步骤，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净；
热水洗步骤，将铝件放入热水槽，热水槽内的热水温度为50～60℃，摇晃或来回移动金属挂架2～5分钟，通过热水将铝件清洗干净；
烘烤步骤，将完成热水清洗的铝件放入烘箱烘烤10～20分钟，烘烤温度为110～120℃；
镭射步骤，将各铝件分别固定于一定位治具，将定位治具及铝件移至镭射机工作台，通过镭射加工在铝件表面的图案区加工得到二维或三维的图案，图案的深度为0.02～2mm；在形成图案的同时去除图案区的微孔顶部的封闭材料和/或部分微孔的孔壁，使图案区的氧化膜表面形成若干细小的上部敞开的微型孔穴，图案的表面呈磨砂状效果；
清洁步骤，将铝件表面清洁干净；
图案喷涂步骤，采用遮蔽治具遮蔽后向图案区喷油墨，油墨填充在氧化膜的表面形成细小的微型孔穴中；
擦边步骤，烘烤后擦拭图案区边缘多余的油墨；
烘烤步骤，将完成喷涂有图案的铝件放入烘箱烘烤30～50分钟，烘烤温度为70～100℃，使氧化膜的微型孔穴中的油墨迅速固化并牢固附着在各微型孔穴内，且最终形成的油墨的表面低于微型孔穴的上边缘；
成品。
进一步的技术方案中，所述预处理机械加工步骤包括以下子步骤，砂布去伤痕，选用180目～600目的砂布丝对铝材表面进行打磨抛光，去除铝材表面的伤痕；麻轮抛光，选用抛光麻轮对铝材表面进行抛光；布轮收光，选用抛光布轮对铝材表面进行抛光。
进一步的技术方案中，所述中性脱脂溶液按有效物质重量百分比包括硝酸8％～20％，甲基咪唑3～5％，椰油酰胺1～3％和铬酸3～5％，余量为水。
进一步的技术方案中，所述中和溶液按有效物质重量百分比包括草酸10～20％、醋酸钠10～15％，异丙醇3～5％和乙酸乙酯1～3％，余量为水。
进一步的技术方案中，所述封孔步骤中，槽液中按有效物质重量百分比包括奥野DX-500封孔剂10～20％，椰油酰胺1～3％，甲基咪唑1～3％，过氧化甲乙酮3～5％和牛磺酸6～8％，余量为水。
进一步的技术方案中，所述阳极氧化步骤中，所述电解液选用浓度为10～15％的硫酸；阳极氧化过程中，电解液的温度控制在12～25℃，阳极电流密度3～4安/分米2，槽电压12～24伏。
进一步的技术方案中，所述镭射步骤步骤中，打标速度控制在100～2000mm/s，功率控制在75％～90％，Q释放控制在1～25US，Q频控制在5～30KHz，所述微型孔穴由1～10个所述微孔组成。
本发明和现有技术相比所具有的优点是：本发明的工艺是易于实施，生产成本低，在铝材阳极氧化后的铝件表面得到色彩显著的深色图案，且最终形成在铝材表面的深色图案具有较高的耐磨性和耐刮性，不易掉色，能够在阳极氧化的铝材表面凸出显示深色图案，具有非常好的视觉对比效果。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
实施例一
一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺，包括以下步骤，
备料，选用经过机械加工的半成品铝件。
预处理机械加工步骤，对铝件表面经过若干次机械打磨抛光；机械打磨抛光包括砂布去伤痕，麻轮抛光和布轮收光；
砂布去伤痕，选用180目～600目的砂布丝对铝材表面进行打磨抛光，去除铝材表面的伤痕；
麻轮抛光，选用抛光麻轮对铝材表面进行抛光；
布轮收光，选用抛光布轮对铝材表面进行抛光。
上挂步骤，将多个铝件固定在金属挂架上，下述的中性脱脂步骤至热水洗步骤中，通过将金属挂架沉放进入相应步骤中的槽体而将铝件分别放入相应步骤的槽体。
中性脱脂步骤，将铝件放入含有中性脱脂溶液的脱脂槽，摇晃或来回移动金属挂架5～8分钟，进行中性脱脂。
水洗步骤，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净。
中和步骤，将铝件放入含有中和溶液的中和槽，摇晃或来回移动金属挂架5～8分钟，进行中和处理。
阳极氧化步骤，将铝件放入含有电解液的氧化槽，金属挂架通电，铝件作为阳极，摇晃或来回移动金属挂架，对铝件进行阳极氧化处理，阳极氧化时间为20～60分钟；阳极氧化过程中，电解液的温度控制在12～25℃，阳极电流密度3～4安/分米2，槽电压12～24伏。阳极氧化过程中，在铝件的表面形成一细致及紧密的氧化膜，氧化膜由细密的微孔组成，微孔的顶部呈敞开状态。
水洗步骤，经过两次清水清洗，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净。
染色步骤，将铝件放入含有染色溶液的染色槽，摇晃或来回移动金属挂架，对铝件进行染色处理，染色时间为5～20分钟。
水洗步骤，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净。
封孔步骤，在水洗后立即将铝件放入含有封孔剂的水槽40～50分钟，摇晃或来回移动金属挂架，槽液温度为70～100℃；槽液中按有效物质重量百分比包括奥野DX-500封孔剂10～20％，椰油酰胺1～3％，甲基咪唑1～3％，过氧化甲乙酮3～5％和牛磺酸6～8％，余量为水。封孔步骤是在微孔的顶部形成封闭材料，使铝件表面的氧化膜的微孔的顶部封闭，氧化膜的表面变得平滑，将染色步骤中的着色染料封闭在氧化膜的微孔内，着色牢固。
水洗步骤，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净。
热水洗步骤，将铝件放入热水槽，热水槽内的热水温度为50～60℃，摇晃或来回移动金属挂架2～5分钟，通过热水将铝件清洗干净。
烘烤步骤，将完成热水清洗的铝件放入烘箱烘烤10～20分钟，烘烤温度为110～120℃。
镭射步骤，将各铝件分别固定于一定位治具，将定位治具及铝件移至镭射机工作台，通过镭射加工在铝件表面的图案区加工得到二维或三维的图案，图案的深度为0.02～2mm，其中，打标速度控制在100～2000mm/s，功率控制在75％～90％，Q释放控制在1～25US，Q频控制在5～30KHz。经过镭射加工在图案区成型出相应的图案后，在形成图案的同时破坏氧化膜的表面，在形成图案的同时去除图案区的微孔顶部的封闭材料和部分孔壁，使图案区的氧化膜表面形成若干细小的上部敞开的微型孔穴，一个微型孔穴由氧化膜的一个微孔组成，一个微型孔穴也可以由氧化膜的2～10微孔组成，图案区的各微型孔穴呈大小不一及深浅不一的分布状态，图案的表面呈磨砂状效果，图案区的微型孔穴的顶部呈细微凹凸不平状态。
清洁步骤，将铝件表面清洁干净。
图案喷涂步骤，采用遮蔽治具遮蔽后向图案区喷油墨，油墨填充在氧化膜的表面形成细小的微型孔穴中。
擦边步骤，擦拭图案区边缘多余的油墨。
烘烤步骤，将喷涂有图案的铝件放入烘箱烘烤30～50分钟，烘烤温度为70～100℃，使氧化膜的微型孔穴中的油墨迅速固化并牢固附着在各微型孔穴内，且最终形成的油墨的表面低于微型孔穴的上边缘。
成品。
本发明的工艺组成了多种现有工艺，本发明的工艺是易于实施，生产成本低，本发明将现有工艺进行有效、合理的组合及应用，并改进了中性脱脂步骤、中和步骤、封孔步骤、烘烤步骤和镭射步骤中的工艺条件，在铝材阳极氧化后的铝件表面得到色彩显著的深色图案，并且能够很好地凸出显示深色图案，具有非常好的视觉对比效果，且最终形成在铝材表面的深色图案具有较高的耐磨性和耐刮性，深色图案耐磨和耐刮，且不易掉色。
实施例二
一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺，包括以下步骤：
备料，选用经过机械加工的半成品铝件。
预处理机械加工步骤，对铝件表面经过若干次机械打磨抛光；机械打磨抛光包括砂布去伤痕，麻轮抛光和布轮收光；
砂布去伤痕，选用180目～600目的砂布丝对铝材表面进行打磨抛光，去除铝材表面的伤痕；
麻轮抛光，选用抛光麻轮对铝材表面进行抛光；
布轮收光，选用抛光布轮对铝材表面进行抛光。
上挂步骤，将多个铝件固定在金属挂架上，下述的中性脱脂步骤至热水洗步骤中，通过将金属挂架沉放进入相应步骤中的槽体而将铝件分别放入相应步骤的槽体。
中性脱脂步骤，将铝件放入含有中性脱脂溶液的脱脂槽，摇晃或来回移动金属挂架5～8分钟，进行中性脱脂；其中，中性脱脂溶液按有效物质重量百分比包括硝酸8％～20％，甲基咪唑3～5％，椰油酰胺1～3％和铬酸3～5％，余量为水。
水洗步骤，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净。
中和步骤，将铝件放入含有中和溶液的中和槽，摇晃或来回移动金属挂架5～8分钟，进行中和处理；其中，中和溶液按有效物质重量百分比包括草酸10～20％、醋酸钠10～15％，异丙醇3～5％和乙酸乙酯1～3％，余量为水。
阳极氧化步骤，将铝件放入含有电解液的氧化槽，金属挂架通电，铝件作为阳极，摇晃或来回移动金属挂架，对铝件进行阳极氧化处理，阳极氧化时间为20～60分钟；其中，电解液选用浓度为10～15％的硫酸，阳极氧化过程中，电解液的温度控制在12～25℃，阳极电流密度3～4安/分米2，槽电压12～24伏，阳极氧化时间为20～30分钟。阳极氧化过程中，在铝件的表面形成一细致及紧密的氧化膜，氧化膜由细密的微孔组成，微孔的顶部呈敞开状态。
水洗步骤，经过两次清水清洗，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净。
染色步骤，将铝件放入含有染色溶液的染色槽，摇晃或来回移动金属挂架，对铝件进行染色处理，染色时间为5～20分钟。
水洗步骤，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净。
封孔步骤，在水洗后立即将铝件放入含有封孔剂的水槽40～50分钟，摇晃或来回移动金属挂架，槽液温度为70～100℃；槽液中按有效物质重量百分比包括奥野DX-500封孔剂10～20％，椰油酰胺1～3％，甲基咪唑1～3％，过氧化甲乙酮3～5％和牛磺酸6～8％，余量为水。封孔步骤是在微孔的顶部形成封闭材料，使铝件表面的氧化膜的微孔的顶部封闭，氧化膜的表面变得平滑，将染色步骤中的着色染料封闭在氧化膜的微孔内，着色牢固。
水洗步骤，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净。
热水洗步骤，将铝件放入热水槽，热水槽内的热水温度为50～60℃，摇晃或来回移动金属挂架2～5分钟，通过热水将铝件清洗干净。
烘烤步骤，将完成热水清洗的铝件放入烘箱烘烤10～20分钟，烘烤温度为110～120℃。
镭射步骤，将各铝件分别固定于一定位治具，将定位治具及铝件移至镭射机工作台，通过镭射加工在铝件表面的图案区加工得到二维或三维的图案，例如商标、标志等图案或装图案，图案形状可以为二维的平面图案或三维立体的立体图案，图案的深度为0.02～2mm。其中，打标速度控制在100～2000mm/s，功率控制在75％～90％，Q释放控制在1～25US，Q频控制在5～30KHz。经过镭射加工在图案区成型出相应的图案后，在形成图案的同时破坏氧化膜的表面，在形成图案的同时去除图案区的微孔顶部的封闭材料和部分孔壁，使图案区的氧化膜表面形成若干细小的上部敞开的微型孔穴，一个微型孔穴由氧化膜的一个微孔组成，一个微型孔穴也可以由氧化膜的2～10微孔组成，图案区的各微型孔穴呈大小不一及深浅不一的分布状态，图案的表面呈磨砂状效果，图案区的微型孔穴的顶部呈细微凹凸不平状态。
清洁步骤，将铝件表面清洁干净。
图案喷涂步骤，采用遮蔽治具遮蔽后向图案区喷油墨，油墨填充在氧化膜的表面形成细小的微型孔穴中。
擦边步骤，烘烤后擦拭图案区边缘多余的油墨。
烘烤步骤，将完喷涂有图案的铝件放入烘箱烘烤40～50分钟，烘烤温度为90～100℃，使微型孔穴中的油墨迅速固化并牢固附着在各微型孔穴内，最终形成的油墨的表面低于微型孔穴的上边缘。
成品。
本发明的工艺组成了多种现有工艺，本发明的工艺是易于实施，生产成本低，本发明将现有工艺进行有效、合理的组合及应用，并改进了中性脱脂步骤、中和步骤、封孔步骤、烘烤步骤和镭射步骤中的工艺条件，在铝材阳极氧化后的铝件表面得到色彩显著的深色图案，并且能够很好地凸出显示深色图案，具有非常好的视觉对比效果，且最终形成在铝材表面的深色图案具有较高的耐磨性和耐刮性，深色图案耐磨和耐刮，且不易掉色。
对本发明工艺加工得到的铝件上的图案进行多种测试，测试结果如下表所示。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺，其特征在于：包括以下步骤，
备料，选用经过机械加工的半成品铝件；
预处理机械加工步骤，对铝件表面经过若干次机械打磨抛光；
上挂步骤，将多个铝件固定在金属挂架上，下述的中性脱脂步骤至热水洗步骤中，通过将金属挂架沉放进入相应步骤中的槽体而将铝件分别放入相应步骤的槽体；
中性脱脂步骤，将铝件放入含有中性脱脂溶液的脱脂槽，摇晃或来回移动金属挂架5～8分钟，进行中性脱脂；
水洗步骤，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净；
中和步骤，将铝件放入含有中和溶液的中和槽，摇晃或来回移动金属挂架5～8分钟，进行中和处理；
阳极氧化步骤，将铝件放入含有电解液的氧化槽，金属挂架通电，铝件作为阳极，摇晃或来回移动金属挂架，对铝件进行阳极氧化处理，阳极氧化时间为20～60分钟，在铝件的表面形成一由细密的微孔组成的氧化膜，微孔的顶部呈敞开状态；
水洗步骤，经过至少两次清水清洗，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净；
染色步骤，将铝件放入含有染色溶液的染色槽，摇晃或来回移动金属挂架，对铝件进行染色处理，染色时间为5～20分钟；
水洗步骤，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净；
封孔步骤，在水洗后立即将铝件放入含有封孔剂的水槽40～50分钟，摇晃或来回移动金属挂架，槽液温度为70～100℃；使氧化膜的微孔的顶部封闭，将染色步骤中的着色染料封闭在氧化膜的微孔内；
水洗步骤，将铝件放入清水槽内，摇晃或来回移动金属挂架1～5分钟，将铝件清洗干净；
热水洗步骤，将铝件放入热水槽，热水槽内的热水温度为50～60℃，摇晃或来回移动金属挂架2～5分钟，通过热水将铝件清洗干净；
烘烤步骤，将完成热水清洗的铝件放入烘箱烘烤10～20分钟，烘烤温度为110～120℃；
镭射步骤，将各铝件分别固定于一定位治具，将定位治具及铝件移至镭射机工作台，通过镭射加工在铝件表面的图案区加工得到二维或三维的图案，图案的深度为0.02～2mm；在形成图案的同时去除图案区的微孔顶部的封闭材料和/或部分微孔的孔壁，使图案区的氧化膜表面形成若干细小的上部敞开的微型孔穴，图案的表面呈磨砂状效果；
清洁步骤，将铝件表面清洁干净；
图案喷涂步骤，采用遮蔽治具遮蔽后向图案区喷油墨，油墨填充在氧化膜的表面形成细小的微型孔穴中；
擦边步骤，烘烤后擦拭图案区边缘多余的油墨；
烘烤步骤，将完成喷涂有图案的铝件放入烘箱烘烤30～50分钟，烘烤温度为70～100℃，使氧化膜的微型孔穴中的油墨迅速固化并牢固附着在各微型孔穴内，且最终形成的油墨的表面低于微型孔穴的上边缘；
成品。
2.根据权利要求1所述的一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺，其特征在于：所述预处理机械加工步骤包括以下子步骤，
砂布去伤痕，选用180目～600目的砂布丝对铝材表面进行打磨抛光，去除铝材表面的伤痕；
麻轮抛光，选用抛光麻轮对铝材表面进行抛光；
布轮收光，选用抛光布轮对铝材表面进行抛光。
3.根据权利要求2所述的一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺，其特征在于：所述中性脱脂溶液按有效物质重量百分比包括硝酸8％～20％，甲基咪唑3～5％，椰油酰胺1～3％和铬酸3～5％，余量为水。
4.根据权利要求3所述的一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺，其特征在于：所述中和溶液按有效物质重量百分比包括草酸10～20％、醋酸钠10～15％，异丙醇3～5％和乙酸乙酯1～3％，余量为水。
5.根据权利要求4所述的一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺，其特征在于：所述封孔步骤中，槽液中按有效物质重量百分比包括奥野DX-500封孔剂10～20％，椰油酰胺1～3％，甲基咪唑1～3％，过氧化甲乙酮3～5％和牛磺酸6～8％，余量为水。
6.根据权利要求4所述的一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺，其特征在于：所述阳极氧化步骤中，所述电解液选用浓度为10～15％的硫酸；阳极氧化过程中，电解液的温度控制在12～25℃，阳极电流密度3～4安/分米2，槽电压12～24伏。
7.根据权利要求4所述的一种铝材阳极氧化后制作深色图案的工艺，其特征在于：所述镭射步骤步骤中，打标速度控制在100～2000mm/s，功率控制在75％～90％，Q释放控制在1～25US，Q频控制在5～30KHz，所述微型孔穴由1～10个所述微孔组成。
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