阳极氧化膜染色稳定剂及阳极氧化膜染色方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202111629079.0 | 申请日 | 2021-12-28 | 公开(公告)号 | CN114369855B | 公开(公告)日 | 2024-05-14 |
| 申请人 | 博罗县东明化工有限公司; | 发明人 | 高健; 熊豪; 况金权; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 阳极 氧 化 膜 染色 稳定剂及阳极氧化膜染色方法，其中阳极氧化膜染色稳定剂，包括以下组分：pH值缓冲剂80～150g/L、防霉剂0.1～80g/L、均染剂10～200g/L、余量为 水 ，通过将pH值缓冲剂、防霉剂、均染剂复配使用，在特定的比例和用量下，三者协同作用，使阳极氧化膜染色稳定剂同时具有均染功能、pH值稳定、防霉变的功能，填补了市场空白，且该阳极氧化膜染色稳定剂使用方便，减少了生产线染液的管理难度，提高了阳极氧化膜染色的效率，降低了 工件 表面染色不均的不良率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种阳极氧化膜染色稳定剂，其特征在于， |
||||||
| 说明书全文 | 阳极氧化膜染色稳定剂及阳极氧化膜染色方法技术领域背景技术[0002] 铝合金阳极氧化工艺是铝合金制品常用的表面处理方式之一。利用铝合金工件在稀硫酸溶液中阳极电解处理铝制品表面生成氧化膜层，该膜层厚度从几微米到数百微米，膜层孔径约30‑70纳米，经过封闭处理后赋予工件高硬度、高耐磨、绝缘等保护功能；同时该膜层具有相对强的活性，能够吸附染料，得到绚丽多彩的装饰性外观，被大量应用到化妆品外包装、电子、数码产品外壳、汽车饰件等领域。 [0003] 但是由于工艺特性原因导致铝合金产品的外观颜色很难保持一致，对工业化、批量化生产带来一定困扰，因此需要特针染色不均的问题开展研究并针对性解决。 [0004] 影响铝合金阳极染色不稳定的因素主要有以下几点：(1)由于电解处理时，铝合金工件边缘的电流密度较高，相同工艺参数边缘位置生成的氧化膜厚度相对于产品中部会厚约1‑2微米，同时生成的膜孔隙率大，后续染色吸附染料的能力存在差异，最终导致颜色不均匀，在染浅色时更加明显；(2)染色液的pH值不稳定带来的影响。铝合金阳极氧化使用弱酸性偶氮染料，常规的染色液PH值范围5‑6之间。pH值的轻微波动即可导致氧化后的铝合金工件上色速度、颜色的色相产生较大的偏差。由于工件盲孔、夹具缝隙等位置残留化抛槽液、阳极槽液等外来杂质的现象无法避免。最终造成染色液的PH值波动，影响染色工艺稳定；(3)染色液发霉变质的影响。由于染色剂为有机物，工艺PH范围在5‑6的弱酸性工作环境。在一定的温、湿度条件下非常容易霉变。轻度霉变有菌斑吸附在铝合金工件表面形成脏污异常，重度霉变直接导致染色液报废失去染色功能。 [0005] 传统做法针对上述三种风险项采用加入相应的添加剂进行克服，但是由于市场产品种类复杂、添加剂的功能较为单一，无法同时克服以上三种风险，一般需要同时添加多种添加剂，且不同添加剂之间可能会相互影响使用功能和效果。因此为了满足市场需求，有必要开发一款能同时满足上述三项风险项改善，功能相辅相成，使用方便的新型染色添加剂。 发明内容[0006] 为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明目的首要目的是提供一种具有均染功能、pH值稳定、防霉变的阳极氧化膜染色稳定剂。 [0007] 本发明的另一目的是提供使用上述阳极氧化膜染色稳定剂的染色方法。 [0008] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案： [0009] 一种阳极氧化膜染色稳定剂，包括以下组分：pH值缓冲剂80～150g/L、防霉剂10～80g/L、均染剂10～200g/L、余量为水。 [0011] 进一步的，当所述pH值缓冲剂采用上述缓冲体系的其中一种时，所述苯甲酸/苯甲酸钠缓冲体系中所述苯甲酸与所述苯甲酸钠的质量比例为1∶10；所述醋酸/醋酸钠缓冲体系中所述醋酸与所述醋酸钠的质量比例为1.8∶10；所述酒石酸/酒石酸钠缓冲体系中所述酒石酸与所述酒石酸钠的质量比例为3.2∶6；所述氨基磺酸/氨基磺酸钠缓冲体系中所述氨基磺酸与所述氨基磺酸钠的质量比例为0.2∶6；所述硼酸/硼酸钠缓冲体系中所述硼酸与所述硼酸钠的质量比例为4∶6。 [0013] 进一步的，当所述均染剂采用上述均染剂中的其中一种时，所述硫酸钠在所述阳极氧化膜染色稳定剂中的含量在120‑200g/L；所述四硼化钠在所述阳极氧化膜染色稳定剂中含量60‑120g/L；所述十二烷基磺酸钠在所述阳极氧化膜染色稳定剂中含量在20‑30g/L；所述二萘磺酸钠在所述阳极氧化膜染色稳定剂中含量为10‑30g/L；所述醋酸镍在所述阳极氧化膜染色稳定剂中含量为120‑200g/L；所述平平加O‑15或平平加O‑25在所述阳极氧化膜染色稳定剂中含量为20‑30g/L。 [0014] 需要说明的是，当采用醋酸镍作为所述均染剂时，醋酸镍在具有均染作用之外还具备杀菌防霉的作用，其机理是含有正电荷的镍离子可以穿透微生物的外表面进入细胞核内部破坏或拟制细菌生存的空间，从而达到染色液防霉，延长使用寿命的功能。 [0015] 更优选的，所述均染剂为所述十二烷基磺酸钠和所述平平加0‑25的复配混合物；所述十二烷基磺酸钠与所述平平加O‑25的在所述阳极氧化膜染色稳定剂的质量浓度比为(6～15)∶(10～20)。 [0016] 需要说明的是，所述十二烷基磺酸钠为阴离子型表面活性剂，和所述平平加O‑25为非离子型表面活性剂，将阴离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂复配使用，能够起到协同增效的作用，提高均染效果。 [0017] 进一步的，所述防霉剂为乙醇、二氯酚、苯甲酸钠、双乙酸钠、脱氢乙酸钠、青霉素钠等中的至少一种；优选采用所述双乙酸钠和/或所述乙醇。 [0018] 进一步的，当所述防霉剂采用上述所述防霉剂中的其中一种时，所述乙醇在所述阳极氧化膜染色稳定剂中的含量为30‑60ml/L；所述二氯酚在所述阳极氧化膜染色稳定剂中的含量为10‑20g/L；所述苯甲酸钠在所述阳极氧化膜染色稳定剂中的含量为30‑70g/L；所述双乙酸钠在所述阳极氧化膜染色稳定剂中的含量为20‑80g/L；所述脱氢乙酸钠在所述阳极氧化膜染色稳定剂中的含量为20‑50g/L；所述青霉素钠在所述阳极氧化膜染色稳定剂中的含量为10‑30g/L。 [0019] 需要说明的是，当采用乙醇作为防霉剂时，所述乙醇在作为防霉剂的同时还具有均染的能力，其原理是乙醇可以改善液固界面的表面张力，使染色液均匀到达铝合金工件阳极膜孔内部，达到均染目的。 [0020] 需要说明的是，当采用所述双乙酸钠作为防霉剂时，所述双乙酸钠同时具有稳定染色液pH值的功能，其原理是所述双乙酸钠为乙酸钠和乙酸的分子复合物，具备一定的pH值稳定功能。 [0021] 本发明还提供一种阳极氧化膜染色方法，包括以下步骤： [0022] S1：对铝合金工件进行前处理； [0023] S2：将所述铝合金工件进行阳极氧化处理，使所述铝合金工件表面生成5～15μm的氧化膜； [0024] S3：将阳极氧化后的所述铝合金工件在添加了上述阳极氧化膜染色稳定剂的染色液中进行染色处理； [0025] S4：将染色完成的所述铝合金工件在封闭液锂进行封孔处理。 [0026] 进一步的，S3步骤中所述阳极氧化膜染色稳定剂在所述染色液中的添加量为1～10mL/L。 [0027] 进一步的，S3步骤中所述染色液的pH为5～6；所述的染色处理的条件为：在20～60℃条件下浸泡30～1200s。 [0028] 进一步的，在对所述铝合金工件染浅色时(染色深度L值在75以上)需控制所述铝合金工件的氧化膜厚度小于10μm、染色剂开槽浓度小于2g/L、染色时间大于2min，并在同时伴有较均匀的空气搅拌，能得到更好的染色效果。 [0029] 与现有技术相比，本发明具有以下有点： [0030] 本发明提供的阳极氧化膜染色稳定剂，包括以下组分：pH值缓冲剂80～150g/L、防霉剂0.1～80g/L、均染剂10～200g/L、余量为水，通过将pH值缓冲剂、防霉剂、均染剂复配使用，在特定的比例和用量下，三者协同作用，使阳极氧化膜染色稳定剂同时具有均染功能、pH值稳定、防霉变的功能，填补了市场空白，且该阳极氧化膜染色稳定剂使用方便，减少了生产线染液的管理难度，提高了阳极氧化膜染色的效率，降低了工件表面染色不均的不良率。进一步的，本发明提供的阳极氧化膜染色方法具有操作简答，染色时间段，染色条件温和的特点。附图说明 [0031] 图1为本发明提供的阳极氧化膜均匀染色方法的工艺路线图； [0032] 图2为本发明提供的阳极氧化膜染色稳定剂与市售稳定剂的pH稳定性比较图； [0033] 图3为本发明提供的阳极氧化膜染色稳定剂均染测试效果图； [0034] 图4为本发明提供的阳极氧化膜染色稳定剂均染测试效果图。 具体实施方式[0035] 下面结合附图用具体实施方式和实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。如无特别说明，本发明中所有原料和试剂均为市购常规的原料、试剂。实施例中各组分的用量以质量体积份计，g、mL。 [0036] 实施例1 [0038] S2：将经过前处理的铝合金工件在20％硫酸溶液内进行阳极氧化处理，使铝合金工件表面生成10μm的氧化膜； [0039] S3：将阳极氧化后的铝合金工件在含有0.5g/L奥野102染色剂和5mL/L阳极氧化膜染色稳定剂的染色液中进行染色处理，染色处理的条件为在33℃条件下浸泡200s； [0040] 其中阳极氧化膜染色稳定剂包括以下组分：100g/L pH缓冲剂(醋酸/醋酸钠体系，其中醋酸与醋酸钠的质量比例为1.8∶10)、15g/L平平加O‑25、10g/L十二烷基磺酸钠、15g/L双乙酸钠、以水为溶剂。 [0041] S4：将染色完成的铝合金工件在封闭液中进行封孔处理，封闭剂使用的是奥野的DX‑500高温封闭剂，使用浓度为10g/L，温度控制93±2℃，封闭时间30min。 [0042] 实施例1的工艺流程图见图1。 [0043] 实施例2 [0044] 与实施例1的区别在于，其中阳极氧化膜染色稳定剂包括以下组分：120g/LpH缓冲剂(醋酸/醋酸钠体系，其中醋酸与醋酸钠的质量比例为1.8∶10)、12g/L平平加O‑25、12g/L十二烷基磺酸钠、20g/L双乙酸钠、以水为溶剂。 [0045] 实施例3 [0046] 与实施例1的区别在于，其中阳极氧化膜染色稳定剂包括以下组分：130g/LpH缓冲剂(醋酸/醋酸钠体系，其中醋酸与醋酸钠的质量比例为1.8∶10)、8g/L平平加O‑25、15g/L十二烷基磺酸钠、25g/L双乙酸钠、以水为溶剂。 [0047] 实施例4 [0048] 与实施例1的区别在于，其中阳极氧化膜染色稳定剂包括以下组分：120g/LpH缓冲剂(醋酸/醋酸钠体系，其中醋酸与醋酸钠的质量比例为2.0∶10)、6g/L平平加O‑25、18g/L十二烷基磺酸钠、20g/L双乙酸钠、以水为溶剂。 [0049] 实施例5 [0050] 与实施例1的区别在于，其中阳极氧化膜染色稳定剂包括以下组分：120g/LpH缓冲剂(醋酸/醋酸钠体系，其中醋酸与醋酸钠的质量比例为2.5∶10)、4g/L平平加O‑25、20g/L十二烷基磺酸钠、30g/L双乙酸钠、以水为溶剂。 [0051] 实施例6 [0052] 与实施例1的区别在于，其中阳极氧化膜染色稳定剂包括以下组分：100g/LpH缓冲剂(苯甲酸/苯甲酸钠体系，其中苯甲酸与苯甲酸钠的质量比例为1∶10)、4g/L平平加O‑25、20g/L十二烷基磺酸钠、40mL/L乙醇、以水为溶剂。 [0053] 实施例7 [0054] 与实施例1的区别在于，其中阳极氧化膜染色稳定剂包括以下组分：100g/LpH缓冲剂(醋酸/醋酸钠体系，其中醋酸与醋酸钠的质量比例为1.8∶10)、15g/L平平加O‑25、10g/L十二烷基磺酸钠、15g/L双乙酸钠、以水为溶剂。 [0055] 实施例8 [0056] 与实施例1的区别在于，其中阳极氧化膜染色稳定剂包括以下组分：120g/LpH缓冲剂(酒石酸/酒石酸钠体系，其中酒石酸与酒石酸钠的质量比例为3.2∶6)、180g/L硫酸钠、15g/L双乙酸钠、以水为溶剂。 [0057] 实施例9 [0058] 与实施例1的区别在于，其中阳极氧化膜染色稳定剂包括以下组分：150g/LpH缓冲剂(醋酸/醋酸钠体系，其中醋酸与醋酸钠的质量比例为1.8∶10)、150g/L醋酸镍、40mL/L乙醇、以水为溶剂。 [0059] 对比例1 [0060] 与实施例1的区别在于，染色液中不添加阳极氧化膜染色稳定剂。 [0061] 对实施例1～5以及对比例1得到的染色液进行性能测试，具体结果见表1。其中染色液的pH值直接采用pH计测量；产品良率以100个铝合金工件计算，表面花斑、流痕、孔边异色等表面不均匀情况均计为不良；染色液寿命测试方法为采取静止放置，温度28‑33℃；湿度75‑90％RH，以染色液浑浊起泡或者有霉菌斑为止。 [0062] 表1不同实施例的染色液的性能测试结果 [0063]项目 染色液pH值 产品良率/％ 染色液寿命/d 对比例1 7.2 43％ 3 实施例1 5.68 97％ 9 实施例2 5.55 98％ 12 实施例3 5.52 99％ 14 实施例4 5.30 96％ 12 实施例5 5.20 92％ 15 [0064] 由表1数据可看出，染色液在添加了阳极氧化膜染色稳定剂后，其pH值均能保持在5～6之间，而未添加阳极氧化膜染色稳定剂的对比例1的pH值则明显超出此范围，且产品良率与染色液寿命与对比例1相比均有显著提高，综合比较来看实施例2为本发明的较佳实施例，能够将产品良率提高至98％，染色液寿延长至12d，实施例3为本发明的最佳实施例，能够将产品良率提高至99％，染色液寿延长至14d。实施例6～实施例9的阳极氧化膜染色稳定剂的性能与实施例1相近，以上可见本发明通过将pH值缓冲剂、防霉剂、均染剂复配使用，在特定的比例和用量下，三者协同作用，使阳极氧化膜染色稳定剂同时具有具有均染功能、pH值稳定、防霉变的功能，填补了市场空白。 [0065] 为了进一步验证阳极氧化膜染色稳定剂的性能，特针对染色液pH值缓冲能力、均染能力进行对比。以下测试染料均使用奥野TAC‑102红色染料，0.5g/L浓度测试。 [0066] pH缓冲能力的比较 [0067] A组：将TAC‑102红色染料溶于水中(染料含量0.5g/L)得到染色液A，采用pH剂测定染色液pH值(结果见图2‑A1)，然后向染色液A添加5mL/L奥野TAC‑pH5A，混合均匀后再次测定染色液A的pH值(结果见图2‑A2)。 [0068] B组：将TBC‑102红色染料溶于水中(染料含量0.5g/L)得到染色液B，采用pH剂测定染色液pH值(结果见图2‑B1)，然后向染色液B添加5mL/L阳极氧化膜染色稳定剂(130g/L pH缓冲剂,醋酸/醋酸钠体系，其中醋酸与醋酸钠的质量比例为1.8∶10、8g/L平平加O‑25、15g/L十二烷基磺酸钠、25g/L双乙酸钠、以水为溶剂),混合均匀后再次测定染色液B的pH值(结果见图2‑B2)。 [0069] 由测试结果可见，染色液A未添加pH缓冲添加剂时pH值为6.7，染色液A添加5mL/L奥野TAC‑PH5S缓冲添加剂后pH值为5.4；染色液B未添加阳极氧化膜染色稳定剂时pH值为6.8，染色液B添加5mL/L阳极氧化膜染色稳定剂后pH值为5.5，即由测试结果可知，本发明提供的阳极氧化膜染色稳定剂具备pH值调整和缓冲能力，可以将染色液控制在最佳pH值工作范围，其缓冲或调整能力与市售的奥野TAC‑PH5S相当。 [0070] 防霉效果测试 [0071] A组：将TBC‑102红色染料溶于水中(染料含量0.5g/L)得到染色液A，将染色液A置于温度28～33℃，湿度为75～90％RH的环境中进行观察，结果发现染色液A在放置3天后出现溶液浑浊的现象，放置7天后出现霉菌，悬浮在染液中间。 [0072] B组:将TBC‑102红色染料溶于水中(染料含量0.5g/L)得到染色液B，采然后向染色液B添加5mL/L阳极氧化膜染色稳定剂(120g/L pH缓冲剂(醋酸/醋酸钠体系，其中醋酸与醋酸钠的质量比例为1.8∶10)、12g/L平平加O‑25、12g/L十二烷基磺酸钠、20g/L双乙酸钠、以水为溶剂),混合均匀将染色液B置于温度28～33℃，湿度为75～90％RH的环境中进行观察，结果发现染色液B放置7天后，溶液依旧清澈透明，放置12天后溶液轻微浑浊，15天后染色出现霉变。 [0073] 经上述对比测试结果可以确认阳极氧化膜染色稳定剂具备杀菌防霉能力，能够延长染色液的使用寿命。 [0074] 均染效果对比测试 [0075] C1组 [0076] S1：采用220目的玻璃微珠对铝合金工件进行喷砂处理，然后对其进行化学抛光控制铝合金表面光泽度为60克勒斯； [0077] S2：将经过前处理的铝合金工件在20％硫酸溶液内进行阳极氧化处理，使铝合金工件表面生成10μm的氧化膜； [0078] S3：将阳极氧化后的铝合金工件在含有0.5g/L奥野102染色剂的染色液中进行染色处理，染色处理的条件为在28℃条件下浸泡120s； [0079] S4：将染色完成的铝合金工件在封闭液中进行封孔处理。均染效果见图3‑C1。 [0080] C2组： [0081] 与C1组的区别在于，S3步骤为将阳极氧化后的铝合金工件在含有0.5g/L奥野102染色剂和5mL/L阳极氧化膜染色稳定剂的染色液中进行染色处理，染色处理的条件为在28℃条件下浸泡120s； [0082] 其中阳极氧化膜染色稳定剂包括以下组分：100g/L pH缓冲剂(醋酸/醋酸钠体系，其中醋酸与醋酸钠的质量比例为1.8∶10)、15g/L平平加O‑25、10g/L十二烷基磺酸钠、15g/L双乙酸钠、以水为溶剂。均染效果见图3‑C2。 [0083] D1组： [0084] 与C2组的区别在于，S3步骤为将阳极氧化后的铝合金工件在含有奥野TAC‑413 5g/L、0.3g/L奥野102染色剂及5mL/L阳极氧化膜染色稳定剂的染色液中进行染色处理的染色液中进行染色处理，染色处理的条件为在28℃条件下浸泡3.5min。 [0085] 采用的阳极氧化膜染色稳定剂包括以下组分：100g/L pH缓冲剂(醋酸/醋酸钠体系，其中醋酸与醋酸钠的质量比例为1.8∶10)、4g/L平平加O‑25、40g/L十二烷基磺酸钠、15g/L双乙酸钠、以水为溶剂。均染效果见图4‑D1。 [0086] D2组： [0087] 与D1组的区别在于，阳极氧化膜染色稳定剂包括以下组分：100g/L pH缓冲剂(醋酸/醋酸钠体系，其中醋酸与醋酸钠的质量比例为1.8∶10)、15g/L平平加O‑25、10g/L十二烷基磺酸钠、15g/L双乙酸钠、以水为溶剂。均染效果见图4‑D2。 [0088] 经上述均染效果测试结果来看，使用相同的测试条件，不添加阳极氧化膜染色稳定剂(C1)或添加的阳极氧化膜染色稳定剂超出本发明的限定范围(D1)，工件表面容易出现染色液出端头、孔边异色、表面花斑等不良外观(如图3‑C1和图4‑D1)。而添加阳极氧化膜染色稳定添加剂的染色液对工件处理后，工件表面的颜色观均匀一致，说明本发明的阳极氧化膜染色稳定添加剂具备良好的均染能力(如图图3‑C2和图4‑D2)。 [0089] 上述实施例为本发明探索的最优实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈