一种用于铝合金二次阳极氧化丝印前的处理剂及铝合金二次阳极氧化工艺

摘要

本发明公开了一种用于铝合金二次阳极氧化丝印前的处理剂，其特征在于：每千克处理剂溶液中包含有如下重量的原料：钴盐0.02-0.08g、钛盐0.01-0.08g、促进剂0.01-0.20g、硅烷0.01-0.20g、余量为水；本发明还公开了一种铝合金二次阳极氧化工艺，包括清洗，第一次碱蚀，第一次中和，第一次阳极氧化，第一次无机盐封闭，处理剂处理，丝印耐腐蚀油墨；第二次碱蚀，第二次中和，第二次阳极氧化等步骤；本发明的处理剂，可在铝材上形成反应性转化层，转化层可有效抵抗水及氧化物的浸透，提供优异的耐蚀性，也可以提高涂层对油墨、涂料等的附着性，防止经过后续处理过程中油墨的脱落或产生腐蚀斑点现象。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于铝合金二次阳极氧化丝印前的处理剂，本发明还涉及一种用该处理剂对铝合金进行处理的铝合金二次氧化工艺。

背景技术

随着铝合金阳极氧化工艺的广泛应用和不断发展，铝合金制品为增加其外观的装饰性效果，通常将装饰性阳极氧化和丝网印刷工艺结合对铝合金表面进行综合处理，特别是经过二次阳极氧化多次染色处理可形成凹凸形图案花纹，富有立体感，装饰效果很好，或阳极氧化封闭后再涂装UV涂料等。在实施现有技术方案的过程中，申请人发现上述现有技术存在如下问题：为保证油墨或涂料的附着性，现在铝合金一次阳极氧化后均采用半封闭方式，虽然这种方式的封闭时间短，通常为2-5min，可提高生产速度，但是这种处理方法的缺点是涂层的附着性在大生产中不能保证，而且由于封闭不完全，产品的综合性能也受到很大影响。为此，有必要对一次阳极氧化后的处理进行改进，提高整体的性能。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种用于铝合金二次阳极氧化丝印前的处理剂，以提高一次阳极氧化后的丝印表面性能。

本发明的另一个目的是要提供一种用该处理剂对一次阳极氧化后铝合金进行处理的铝合金二次氧化工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于铝合金二次阳极氧化丝印前的处理剂，其特征在于：每千克处理剂溶液中包含有如下重量的原料：钴盐0.02-0.08g、钛盐0.01-0.08g、促进剂0.01-0.20g、硅烷0.01-0.20g、余量为水。

所述钴盐可以是硫酸钴、醋酸钴、硝酸钴或碳酸钴。

所述钛盐可以是氟钛酸盐、四氯化钛、钛酸酯、硫酸钛或硝酸钛。

所述促进剂可以是氢氟酸、氟化氢铵、氟化铵、氟化钠或氟硅酸。

所述硅烷可以是环氧基硅烷、氨基硅烷化合物、氟代烷基硅烷、乙烯基硅烷、烷基硅烷或芳香基硅烷。

其中，环氧基硅烷可采用3-缩水甘油醚氧丙基三甲基硅烷、聚醚官能团三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲基硅烷；氨基硅烷化合物可采用3-氨丙基三乙基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷或2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；氟代烷基硅烷可采用十三氟辛基三乙氧基硅烷、氟烷基硅烷或改性氟烷基硅氧烷；乙烯基硅烷为乙烯基三氯硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷；烷基硅烷可采用十六烷基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷或辛基三乙氧基硅烷；芳香基硅烷可采用苯基三甲氧基硅烷等等。

本发明提供的一种铝合金二次阳极氧化工艺，其特征在于：其包括如下步骤：（1）清洗，以除去铝材表面的油污；（2）第一次碱蚀，以去除铝材表面天然的氧化膜，所述碱蚀槽液采用氢氧化钠、缓蚀剂和络合剂的溶液40-60g/l，在40-60℃下腐蚀30-120s；（3）第一次中和，用于除去铝材表面灰状物、污渍和氧化膜，将铝材放入10-30%HNO₃溶液，在10-35℃中和10-120s；（4）第一次阳极氧化，采用的电解槽液为150-250g/l硫酸溶液，温度18-22℃，电流密度1.0-2.5A/dm²，氧化15-40min；（5）第一次无机盐封闭，在5-10g/l乙酸镍封闭剂溶液中浸渍10-30min，pH值5.3-5.8，温度75-85℃；（6）处理剂处理，在10-35℃，pH值2.5-3.3条件下在处理剂中浸渍10-120s，其中，每千克处理剂溶液中包含有如下重量的原料：钴盐0.02-0.08g、钛盐0.01-0.08g、促进剂0.01-0.20g、硅烷0.01-0.20g、余量为水；（7）丝印耐腐蚀油墨；（8）第二次碱蚀，以去除铝材表面氧化膜，所述碱蚀槽液采用氢氧化钠、缓蚀剂和络合剂的溶液40-60g/l，在40-60℃下腐蚀30-120s；（9）第二次中和，用于除去铝材表面灰状物、污渍和氧化膜，将铝材放入10-30%HNO₃溶液，在10-35℃中和10-120s；（10）第二次阳极氧化，采用的电解槽液为150-250g/l硫酸溶液，温度18-22℃，电流密度1.0-2.5A/dm²，氧化15-40min；（11）第二次无机盐封闭，将阳极氧化生成的多孔型氧化膜用乙酸镍封闭，在5-10g/l乙酸镍封闭剂溶液中浸渍10-30min，pH值5.3-5.8，温度75-85℃，即得到经二次阳极氧化处理的铝合金。

上述碱蚀槽液和电解液可采用传统工艺中的配比。

为了获得最佳的表面处理效果，各工艺步骤之间用水清洗干净。在二次的阳极氧化后还可添加着色处理。

本发明的有益效果是：本发明的处理剂，可在铝材上形成反应性转化涂层，这个转化层可有效抵抗水及氧化物的浸透，提供优异的耐蚀性，同时也可以提高涂层对油墨、涂料等的附着性，防止经过后续处理过程中油墨的脱落或产生腐蚀斑点现象。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明应用生产工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

处理剂的配制：称取如下原料：

硫酸钴             0.025g

氟钛酸盐           0.070g

氢氟酸             0.200g

3-氨丙基三乙酸硅烷 0.010g

水                 999.695g

将上述成分按照顺序分别加入水中，搅拌直到全部溶解即得到1㎏用于铝合金二次阳极氧化丝印前的处理剂。

实施例2

处理剂的配制：称取如下原料：

醋酸钴             0.020g

四氯化钛           0.080g

氟化氢铵             0.150g

十三氟辛基三乙氧基硅烷 0.015g

水                 999.6g

将上述成分按照顺序分别加入水中，搅拌直到全部溶解即得到1㎏用于铝合金二次阳极氧化丝印前的处理剂。

实施例3

处理剂的配制：称取如下原料：

硝酸钴             0.03g

硫酸钛           0.060g

氟化铵             0.100g

十六烷基三甲氧基硅烷 0.050g

水                 999.76g

将上述成分按照顺序分别加入水中，搅拌直到全部溶解即得到1㎏用于铝合金二次阳极氧化丝印前的处理剂。

实施例4

醋酸钴                               0.06g

钛酸酯                               0.03g

氟化氢铵                             0.15g

3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷       　0.15g

水                                   999.61g

将上述成分按照顺序分别加入水中，搅拌直到全部溶解即得到1㎏用于铝合金二次阳极氧化丝印前的处理剂。

实施例5

硝酸钴　　　　　　　　　　　0.07g

硝酸钛　　　　　　　　　　　0.04g

氟化钠　　　　　　　　　　　0.15g

乙烯基三氯硅烷　　　　　　　0.20g

水               　　　　　999.54g

将上述成分按照顺序分别加入水中，搅拌直到全部溶解即得到1㎏用于铝合金二次阳极氧化丝印前的处理剂。

实施例6

碳酸钴　　　　　　　　　　　0.08g

硝酸钛　　　　　　　　　　　0.01g

氟硅酸　　　　　　　　　　　0.2g

3-氨丙基三乙基硅烷　　　　　0.20g

水               　　　　　999.51g

将上述成分按照顺序分别加入水中，搅拌直到全部溶解即得到1㎏用于铝合金二次阳极氧化丝印前的处理剂。

实施例7

（1）清洗，以除去铝材表面的油污，清洗液可采用本领域常用的物料；（2）第一次碱蚀，以去除铝材表面天然的氧化膜，所述碱蚀槽液采用氢氧化钠、缓蚀剂和络合剂的溶液40-60g/l，在40-60℃下腐蚀30-120s；（3）第一次中和，用于除去铝材表面灰状物、污渍和氧化膜，将铝材放入10-30%HNO₃溶液，在10-35℃中和10-120s；（4）第一次阳极氧化，采用的电解槽液为150-250g/l硫酸溶液，温度18-22℃，电流密度1.0-2.5A/dm²，氧化15-40min；（5）第一次无机盐封闭，在5-10g/l乙酸镍封闭剂溶液中浸渍10-30min，pH值5.3-5.8，温度75-85℃；（6）处理剂处理，在10-35℃，pH值2.5-3.3条件下在在实施例1制备的处理剂中浸渍10-120s；（7）丝印耐腐蚀油墨；（8）第二次碱蚀，以去除铝材表面氧化膜，所述碱蚀槽液采用氢氧化钠、缓蚀剂和络合剂的溶液40-60g/l，在40-60℃下腐蚀30-120s；（9）第二次中和，用于除去铝材表面灰状物、污渍和氧化膜，将铝材放入10-30%HNO₃溶液，在10-35℃中和10-120s；（10）第二次阳极氧化，采用的电解槽液为150-250g/l硫酸溶液，温度18-22℃，电流密度1.0-2.5A/dm²，氧化15-40min；（11）第二次无机盐封闭，将阳极氧化生成的多孔型氧化膜用乙酸镍封闭，在5-10g/l乙酸镍封闭剂溶液中浸渍10-30min，pH值5.3-5.8，温度75-85℃，即得到经二次阳极氧化处理的铝合金。

实施例8

（1）清洗，以除去铝材表面的油污，清洗液可采用本领域常用的物料；（2）第一次碱蚀，以去除铝材表面天然的氧化膜，所述碱蚀槽液采用氢氧化钠、缓蚀剂和络合剂的溶液40-60g/l，在40-60℃下腐蚀30-120s；（3）第一次中和，用于除去铝材表面灰状物、污渍和氧化膜，将铝材放入10-30%HNO₃溶液，在10-35℃中和10-120s；（4）第一次阳极氧化，采用的电解槽液为150-250g/l硫酸溶液，温度18-22℃，电流密度1.0-2.5A/dm²，氧化15-40min；（5）第一次无机盐封闭，在5-10g/l乙酸镍封闭剂溶液中浸渍10-30min，pH值5.3-5.8，温度75-85℃；（6）处理剂处理，在10-35℃，pH值2.5-3.3条件下在在实施例3制备的处理剂中浸渍10-120s；（7）丝印耐腐蚀油墨；（8）第二次碱蚀，以去除铝材表面氧化膜，所述碱蚀槽液采用氢氧化钠、缓蚀剂和络合剂的溶液40-60g/l，在40-60℃下腐蚀30-120s；（9）第二次中和，用于除去铝材表面灰状物、污渍和氧化膜，将铝材放入10-30%HNO₃溶液，在10-35℃中和10-120s；（10）第二次阳极氧化，采用的电解槽液为150-250g/l硫酸溶液，温度18-22℃，电流密度1.0-2.5A/dm²，氧化15-40min；（11）第二次无机盐封闭，将阳极氧化生成的多孔型氧化膜用乙酸镍封闭，在5-10g/l乙酸镍封闭剂溶液中浸渍10-30min，pH值5.3-5.8，温度75-85℃，即得到经二次阳极氧化处理的铝合金。

实施例9

（1）清洗，以硫酸或硝酸为基，添加少量润湿剂和乳化剂，

温度控制在45-55℃；（2）第一次碱蚀，碱洗剂的组成：氢氧化钠40-55g/l，碱洗添加剂10-15g/l；在40-55℃下处理30-60s；（3）化学抛光，抛光液的组成硝酸30-80g/l，磷酸750-800g/l，硫酸50g/l，在90-110℃温度下处理30-150s，（4）第一次中和，用100-150ml/l硝酸或高锰酸钾5-10%溶液中和；（5）第一次阳极氧化，以铝材为阳极氧化槽液作为阳极连接到氧化电源的正极，在外加电压的作用下使铝材表面形成多孔型的氧化膜，氧化条件：硫酸 150-220℃，温度18-22℃，电流密度1.2-1.4A/dm²，氧化10-20min；（6）染色，是在铝阳极氧化膜的膜孔中进行，一方面要求膜层具有足够的孔隙率，另一方面要求膜孔内壁保持一定的活性。电解着色得到的色调单调，使用染料染色的方法可满足装饰性的要求；（7）第一次无机盐封闭，将阳极氧化生成的多孔型氧化膜用乙酸镍封闭，在5-7g/l乙酸镍封闭剂溶液中浸渍15-30min，pH值5.3-5.8，温度80-85℃；（8）处理剂处理，在10-35℃，pH值2.5-3.3条件下在在实施例6制备的处理剂中浸渍10-120s；（9）丝印耐腐蚀油墨；（8）第二次碱蚀，碱洗剂的组成：氢氧化钠40-55g/l，碱洗添加剂10-15g/l；在40-55℃下处理30-60s；（9）化学抛光，抛光液的组成硝酸30-80g/l，磷酸750-800g/l，硫酸50g/l，在90-110℃温度下处理30-150s，（10）第二次中和，用100-150ml/l硝酸或高锰酸钾5-10%溶液中和；（11）第二次阳极氧化，以铝材为阳极氧化槽液作为阳极连接到氧化电源的正极，在外加电压的作用下使铝材表面形成多孔型的氧化膜，氧化条件：硫酸 150-220℃，温度18-22℃，电流密度1.2-1.4A/dm²，氧化10-20min；（12）染色，是在铝阳极氧化膜的膜孔中进行，一方面要求膜层具有足够的孔隙率，另一方面要求膜孔内壁保持一定的活性。电解着色得到的色调单调，使用染料染色的方法可满足装饰性的要求；（13）第二次无机盐封闭，将阳极氧化生成的多孔型氧化膜用乙酸镍封闭，在5-7g/l乙酸镍封闭剂溶液中浸渍15-30min，pH值5.3-5.8，温度80-85℃；再最后清洗即得到经二次阳极氧化处理的铝合金。

上述只是本发明列举的几种实施例，其并不是本发明具体实施例的穷举，本发明采用的钴盐、钛盐、促进剂和硅烷还可以采用技术方案中列举的其它及同类物质替换，只要其以基本相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。