[發明專利]鋁或鋁合金雙層陽極氧化膜的制備及其多色彩著色膜的制備

有效

• 申請號: 201110270915.0
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102330138A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 曠亞非;唐勝果;周海暉;劉書;黃鵬程
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C25D11/12
• 分類號: C25D11/12;C25D11/22
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 魏娟

技術領域

本發明屬于鋁及其合金表面處理技術，涉及在鋁及其合金表面采用電化學方法制備雙層陽極氧化膜，并經過電解著色后形成具有高裝飾性的鋁陽極氧化著色膜層的方法。屬鋁及其合金表面防護裝飾領域。

背景技術

鋁在硫酸中得到的陽極氧化膜無色而多孔，常用于電解著色，以提高鋁的裝飾性能。電解著色是由于多孔層孔底沉積的金屬粒子對入射光發生散射而顯色的。微孔中沉積物越多，由于多重散射則顏色越深。一般說來，從各種工業化電解著色液中得到的顏色都比較類似，都是從香檳色，淺與深的青銅色一直到黑色。

由于普通電解著色色彩單調，不能滿足現代社會人們審美要求。因此，人們開始追求電解著色的多色化。干涉光效應著色，就是在陽極氧化與普通電解著色之間增加一道工序，起到擴孔或調整阻擋層的作用，從而實現多色化處理。Sheasby等在上世紀70年代開發了三次電解著色技術，在鋁氧化膜上得到了五彩繽紛的色調，大大提高了其裝飾效果。隨后很多人對其著色效果作了研究。經檢索文獻發現，Plating?andSurface?Finishing，1997，84(6)：116刊登了Kawai?S等人采用硫酸直流陽極氧化的方法先在鋁表面形成直流氧化膜層，然后，在20℃陽極氧化槽中以1A/dm²、3-8V交流電對其處理2-6min使直流氧化膜達到擴孔的目的，再在Sn-Ni混合鹽中交流電解著色，得到從藍色、綠色和金黃色不同色彩的氧化鋁著色膜。Surface?&?Coatings?Technology，2011，205：4349刊登了De?Graeve等人采用硫酸直流陽極氧化的方法在鋁表面獲得直流氧化膜，然后再在100mL/L的磷酸溶液中浸泡5s-5min進行化學擴孔處理，經Sn鹽或Ni鹽交流電解著色后，得到多彩化氧化膜。總之，多色化電解著色彌補了普通電解著色顏色單調的不足，部分技術已應用于工業化生產，但往往工藝復雜、技術難度大、生產成本高、實際操作也不易掌握。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種鋁或鋁合金表面雙層陽極氧化膜，對其進行著色過程中無需調整原有交流電解著色槽液配方與工藝，就可獲得與普通電解著色膜不一樣的在表面呈現不同色彩的具有很高裝飾性的氧化鋁著色膜層。

發明人通過研究發現，可以通過調節不同的電解氧化過程在鋁或鋁合金表面可形成兩層結構與組成(其中，組成包括組分的改變，或是組分不變的情況下，組分含量的變化)明顯不同的多孔層氧化膜。如：在硫酸電解液中，直流陽極氧化鋁多孔膜和交流陽極氧化鋁多孔膜在組成及結構方面均存在較大差異。在組成上，直流陽極氧化膜由Al₂O₃、Al(OH)₃和Al₂(SO₄)₃組成，交流陽極氧化膜的組成除含有上述三種物質外，還含有一定量的S單質和硫化物；在結構上，直流陽極氧化膜的孔型較交流膜規則，在同等電解條件下形成膜的孔徑也更大。交流陽極氧化多孔膜孔壁結構的非晶態程度較直流氧化膜低。若是對氧化電源波形與電解參量特別是氧化時間、電流密度進行調整，會對氧化鋁膜結構產生明顯影響，并可能影響膜結構元素組成，因此，發明人利用以上氧化膜結構的差異使光在其中傳播途徑發生變化，同時利用對稱交流或不對稱交流或脈沖交流氧化對電解質的分解作用使氧化膜內成分發生變化(如鋁在硫酸電解液中交流氧化時，硫酸分解成S單質和硫化物，進入鋁氧化膜多孔層中并成為氧化膜的組成部分)，進而使具有雙層氧化膜結構的鋁及其合金材料經電解著色后在表面呈現不同色彩的具有很高裝飾性的氧化鋁著色膜層。

本發明的鋁或鋁合金雙層陽極氧化膜的制備方法是，將機械預處理、除油、拋光后的鋁或鋁合金工件在含有硫酸或草酸或兩種的混合的電解質溶液中先采用第一種電源波形以0.5-2A/dm²的電流密度氧化8-20min，然后在同一氧化槽中采用不同第一種電源波形的第二種電源波形以0.5-2A/dm²的電流密度繼續氧化8-20min；所述的電源波形選自直流、對稱交流、不對稱交流、脈沖交流中的一種或兩種，但兩種電源波形至少有一種為對稱交流或不對稱交流或脈沖交流；從而在鋁或鋁合金工件上電解得到不同結構與組成的雙層陽極氧化膜。

所述電源波形的脈沖頻率：0～100Hz，工作比即電流導通時間與整個脈沖周期的百分比：5％～100％。

優選硫酸濃度為150-200g/L，草酸濃度為3-30g/L。