專利名稱：：一種輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。
背景技術(shù)：
：輕金屬材料，例如鋁、鎂、鋅、鈦、鋁合金、鎂合金、鋅合金以及鈦合金等，具有密度小、導(dǎo)電導(dǎo)熱能力強、力學(xué)性能優(yōu)異及可二次加工等優(yōu)點，因此在國民經(jīng)濟中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，輕金屬材料一般易被腐蝕，因此為了能更好地利用輕金屬材料，通常需對輕金屬材料進行表面處理來避免輕金屬材料被腐蝕，目前使用較多的是對輕金屬材料進行陽極氧化。傳統(tǒng)的陽極氧化工藝流程為除油除蠟—化學(xué)拋光—陽極氧化—封孔—烘干(每步都需進行充分的水洗)，當(dāng)對輕金屬材料的顏色有要求時，可以在封孔之前對陽極氧化后的輕金屬材料進行染色。輕金屬材料的陽極氧化膜層為致密的多孔層，具有較高的吸附能力，容易吸附有害物質(zhì)從而導(dǎo)致輕金屬材料被污染或過早腐蝕，因此為了避免因吸附有害物質(zhì)而被污染或過早腐蝕，需對陽極氧化后的輕金屬材料進行封孔處理。工業(yè)上常用封孔方法有水合封孔、金屬鹽溶液封孔。(一)水合封孔水合封孔包括沸水封孔和常壓、加壓蒸汽封孔。鋁的陽極氧化膜在水中有兩種形式的反應(yīng)；一是，在80'C以下、pH〈4的水中，與水結(jié)合成拜耳體三水合氧化鋁，這種結(jié)合僅是物理結(jié)合、是可逆的。另一種是在8(TC以上的中性水中，氧化鋁與水化合成波米體型的一水合氧化鋁，這就是通常所指的水合封孔的反應(yīng)過程，由于一水合氧化鋁的密度(3014kg/立方米)比氧化鋁(3420kg/立方米)的小，體積增大33%左右，堵塞了氧化膜的孔隙。水合封孔的另一種方法是蒸汽封孔，其所處理的氧化膜抗蝕性、耐磨性與蒸汽壓力和封孔時間有關(guān)。一般來講，隨壓力升高、時間延長、抗蝕性提高、耐磨性降低，不能同時滿足抗蝕性和耐磨性的要求。為此，開發(fā)了金屬鹽溶液封孔。(二)金屬鹽溶液封孔在金屬鹽溶液中封孔，既發(fā)生氧化膜的水化反應(yīng)，又存在著鹽類水解生成氫氧化物或金屬離子與染料分子反應(yīng)生成新的金屬絡(luò)合物、從而在膜孔隙中沉淀析出的過程，它們共同作用使孔隙封閉。這種處理方法也稱為沉淀封孔。經(jīng)常使用的是鎳鹽溶液，其封孔效果好。例如專利CN1074956A中公開了一種鋁及鋁合金陽極氧化膜常溫封孔液及其配制方法，其中，該封孔液含有1.0-3.0克/升的硫酸鎳、1.5-4.5克/升的氟硼酸、0-4克/升的醋酸鎳、0.4-2.5克/升的氫氧化鈉；該常溫封孔液的配制方法包括以下幾個步驟(1)將含量為30%的氟硼酸放入耐酸缸中；(2)將碳酸鎳緩慢地加入到上述的氟硼酸溶液中，邊加邊攪拌，直至碳酸鎳完全溶解；(3)將上述溶液加入封孔槽中用水稀釋至鎳離子含量為0.5-1.5克/升；(4)用50%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)上述混合溶液的pH在5.0-7.0之間。上述封孔方法的封孔質(zhì)量較好，而其它的封孔方法都存在封孔不徹底的現(xiàn)象。但是由于鎳為重金屬材料，使用鎳鹽溶液封孔方法得到的輕金屬材料表面鎳含量較高，對人體有害，因此迫切需要幵發(fā)一種無鎳封孔技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服使用現(xiàn)有的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法封孔后的輕金屬材料含鎳的缺陷，提供一種效果好且不含鎳的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。本發(fā)明提供了一種輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法，其中，該方法包括對表面形成有陽極氧化膜的輕金屬材料進行油漆涂裝。從表1的數(shù)據(jù)可以看出，采用本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法封孔后的輕金屬材料經(jīng)過3300-3790小時后表面出現(xiàn)異常，采用現(xiàn)有的醋酸鎳封孔方法封孔后的輕金屬材料經(jīng)過3400小時后表面出現(xiàn)異常，由此說明了本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法封孔后的輕金屬材料既無鎳又可以達到較好的封孔效果。具體實施例方式本發(fā)明提供了一種輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法，其中，該方法包括對表面形成有陽極氧化膜的輕金屬材料進行油漆涂裝。本發(fā)明中所述油漆涂裝包括在陽極氧化膜上涂敷面漆并使面漆固化，形成厚度為15-65微米的面漆層。所述面漆可以為熱固化面漆和/或紫外固化面漆，所述固化可以為熱固化或UV固化；熱固化的方法可以包括將面漆加熱，加熱的溫度可以為100-250°C，加熱時間可以為15-40分鐘；UV固化的方法可以包括用紫外光照射面漆表面，照射的時間可以為1-3分鐘，紫外光的強度可以為1000-1300毫焦/平方厘米，波長可以為360-370納米，面漆與光源的距離可以為25-100厘米。所述面漆可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種功能性面漆，例如可以為具有耐磨、耐光、防腐蝕、抗磁或防輻射等功能的功能性面漆。本發(fā)明實施例中使用的是阿克蘇諾貝爾長誠涂料(廣東)有限公司抗UV透明漆。當(dāng)對輕金屬材料的顏色有要求時，所述油漆涂裝還可以包括在形成所述面漆層之前，在陽極氧化膜上涂敷色漆并使色漆固化，形成厚度為10-20微米的色漆層。固化色漆的方法可以包括加熱色漆，加熱的溫度可以為100-250°C，加熱的時間可以為15-40分鐘。所述色漆可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種顏色的色漆，一般可以為含有聚氨酯類化合物的色漆，例如可以為紅色、黃色、藍色、綠色、紫色、黑色或白色等各種顏色的色漆。本發(fā)明實施例中使用的是阿克蘇諾貝爾長誠涂料(廣東)有限公司SC-D-R24074牌號的淺紫色色漆。一般，為了增強金屬材料的表面裝飾效果，對金屬材料進行陽極氧化之前需對金屬表面進行拉絲、CD紋、噴砂以及鐳雕圖形等表面處理，但是由于色漆的流平性能，最終油漆涂裝后看不見金屬材料的表面紋理。因此，優(yōu)選情況下，當(dāng)對輕金屬材料的顏色有要求時，所述油漆涂裝還可以包括在形成所述面漆層之前，在陽極氧化膜上涂敷染料并烘干。在陽極氧化膜上涂敷染料的方法為將陽極氧化后的輕金屬材料浸漬于染料水溶液中。所述染料可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種顏色的染料，一般可以為水溶性有機染料，例如可以為紅色、黃色、藍色、綠色、紫色、黑色或白色等各種顏色的染料，浸漬的溫度可以為40-50°C，另外，可以根據(jù)所需顏色的深淺選擇適宜的浸漬時間，一般可以為0.5-6分鐘。所述烘干染料時的溫度可以為50-90'C，時間可以為5-25分鐘。染料水溶液中染料的濃度可以為1-15克/升。因為染料吸附在陽極氧化膜的微孔中，不會象色漆那樣因為流平性及不透明性而覆蓋金屬表面紋理的裝飾效果。進一步優(yōu)選烘干前，先在氣流中將染色后的輕金屬材料吹干。所述氣流的溫度可以為30-40'C，所述氣流的速度可以為5-10米/秒，所述氣流可以為不與輕金屬材料反應(yīng)的惰性氣體流，也可以為潔凈的空氣流。根據(jù)該優(yōu)選實施方式，烘干染料前先在氣流中將染色后的輕金屬材料表面的水分吹干，可以防止直接烘干染料時，較高的烘干溫度導(dǎo)致膜孔與水發(fā)生自封閉反應(yīng)，從而影響后續(xù)的涂敷面漆的進行的現(xiàn)象，因此可以進一步提高封孔后的輕金屬材料的耐腐蝕性。本發(fā)明中所述烘干為在烤箱進行烘烤。本發(fā)明中所述輕金屬材料可以為鋁、鎂、鋅、鈦、鋁合金、鎂合金、鋅合金或鈦合金。所述陽極氧化膜的厚度一般為0.5-18微米。下面將通過實施例對本發(fā)明作更詳細的描述。各實施例中，除非特殊說明，所用溶液的溶劑均為水。實施例中膜層的厚度用德國PHYNIX公司生產(chǎn)的Pocket-SurfixFN2.2型號的測厚儀測得。實施例中均用武漢市立智杰電子有限公司生產(chǎn)的靜電涂裝設(shè)備油漆噴槍NDL-Q2進行噴涂色漆和面漆，用深圳耐美特公司生產(chǎn)的NMT-1950型烤箱進行烘烤。實施例1該實施例說明本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。1、前處理(1)除油除蠟將具有浮雕效果的型號為6061的鋁合金基材浸漬在40克/升、溫度為6(TC的合金除油粉(購于深圳市德盛化工有限公司的LD-208合金除油粉)溶液中5分鐘后取出，用水清洗基材表面的合金除油粉。(2)化學(xué)拋光將上述進行除油除蠟后的鋁合金基材浸漬于由濃度為700克/升的磷酸和濃度為200克/升的硫酸組成的溶液中化學(xué)拋光5秒后，立即浸漬于水中以清洗基材表面的殘留的酸，然后將基材浸漬于10克/升的氫氧化鈉溶液中10分鐘后，立即浸漬于水中清洗基材表面的殘留的堿。2、陽極氧化將上述進行前處理后的基材作為陽極浸入電解液中，同時將不銹鋼作為陰極，使陰極和陽極分別與電源的正極和負極電連接。采用由180克/升的硫酸、8克/升的硫酸鋁組成的溶液作為電解液，調(diào)節(jié)直流電壓為13伏特，進行陽極氧化35分鐘。測得基材表面形成厚度為13微米的陽極氧化膜。將陽極氧化后的基材在100'C的烘箱中烘烤0.5小時。3、封孔用噴槍在上述進行陽極氧化后的基材表面噴涂阿克蘇諾貝爾長誠涂料(廣東)有限公司生產(chǎn)的抗UV透明漆，然后在UV固化箱中用1000毫焦/平方厘米、波長為360納米的紫外線在距離基材25厘米的地方從涂敷了抗UV透明漆的一面照射1分鐘完成UV固化，測得形成的面漆層的厚度為15微米。對比例1該對比例說明現(xiàn)有的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。用與實施例1相同的方法對具有浮雕效果的型號為6061的鋁合金基材進行前處理、陽極氧化和封孔，不同的是，用如下方法進行封孔。將50克碳酸鎳緩慢加到300毫升的30%的工業(yè)級氟硼酸中，邊加邊攪拌直至完全溶解，然后加水稀釋成500毫升封孔用濃溶液，上述濃溶液進一步稀釋，用50%的氫氧化鈉調(diào)pH值，用滴定法測量鎳離子濃度為0.6克/升，用氟離子電極測氟離子濃度為0.53克/升，用pH計測pH值為5.0，制成常溫封孔液。將經(jīng)過前處理和陽極氧化的基材浸入上述封孔液中10分鐘進行封孔。實施例2該實施例說明本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。用與實施例1相同的方法對具有浮雕效果的型號為AZ91D的鎂合金基材進行前處理、陽極氧化和封孔，不同的是，陽極氧化中，陽極氧化時間為l分鐘，測得基材表面形成厚度為0.5微米的陽極氧化膜；另外，封孔中，噴涂UV透明漆后，然后在UV固化箱中用1300毫焦/平方厘米、波長為370納米的紫外線在距離基材100厘米的地方從涂敷了抗UV透明漆的一面照射3分鐘完成UV固化，測得形成的面漆層的厚度為65微米。實施例3該實施例說明本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。用與實施例1相同的方法對具有浮雕效果的型號為鋅基材進行前處理、陽極氧化和封孔，不同的是，陽極氧化中，陽極氧化時間為40分鐘，觀lj得基材表面形成厚度為18微米的陽極氧化膜；另外，封孔中，噴涂UV透明漆后，然后在UV固化箱中用1100毫焦/平方厘米、波長為365納米的紫外線在距離基材55厘米的地方從涂敷了抗UV透明漆的一面照射2分鐘完成UV固化，測得形成的面漆層的厚度為40微米。實施例4該實施例說明本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。用與實施例1相同的方法對具有浮雕效果的型號為6061的鋁合金基材進行前處理、陽極氧化和封孔，不同的是，用如下方法進行封孔。用噴槍在進行陽極氧化后的基材表面噴涂阿克蘇諾貝爾長誠涂料(廣東)有限公司生產(chǎn)的SC-D-R24074的淺紫色色漆，然后在IO(TC的烤箱中烘烤40分鐘，測得形成的色漆層的厚度為IO微米。用噴槍在上述表面形成有色漆層的基材表面噴涂阿克蘇諾貝爾長誠涂料(廣東)有限公司生產(chǎn)的抗UV透明漆，然后在烘箱中在100'C下烘烤40分鐘完成熱固化，測得形成的面漆層的厚度為15微米。實施例5該實施例說明本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。用與實施例1相同的方法對具有浮雕效果的型號為TA2的鈦合金基材進行前處理、陽極氧化和封孔，不同的是，用如下方法進行封孔。用噴槍在進行陽極氧化后的基材表面噴涂阿克蘇諾貝爾長誠涂料(廣東)有限公司生產(chǎn)的SC-D-R24074的淺紫色色漆，然后在25(TC的烘箱中烘烤15分鐘，測得形成的色漆層的厚度為20微米。用噴槍在上述表面形成有色漆層的基材表面噴涂阿克蘇諾貝爾長誠涂料(廣東)有限公司生產(chǎn)的抗UV透明漆，然后在烘箱中在250'C下烘烤15分鐘完成熱固化，測得形成的面漆層的厚度為65微米。實施例6該實施例說明本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。用與實施例1相同的方法對具有浮雕效果的型號為6061的鋁合金基材進行前處理、陽極氧化和封孔，不同的是，用如下方法進行封孔。用噴槍在進行陽極氧化后的基材表面噴涂阿克蘇諾貝爾長誠涂料(廣東)有限公司生產(chǎn)的SC-D-R24074的淺紫色色漆，然后在150'C的烘箱中烘烤30分鐘，測得形成的色漆層的厚度為15微米。用噴槍在上述表面形成有色漆層的基材表面噴涂阿克蘇諾貝爾長誠涂料(廣東)有限公司生產(chǎn)的抗UV透明漆，然后在烘箱中在15(TC下烘烤25分鐘完成熱固化，測得形成的面漆層的厚度為40微米。實施例7該實施例說明本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。用與實施例1相同的方法對具有浮雕效果的型號為6061的鋁合金基材進行前處理、陽極氧化和封孔，不同的是，封孔中在涂敷面漆之前先用如下方法涂敷染料。將進行陽極氧化后的基材浸漬于4(TC的1克/升的紅色染料(購于深圳市遠東塑膠染料公司)水溶液中6分鐘，用流水清洗后，用30'C的速度為5米/秒的空氣流將基材吹干，然后在50°C的烤箱中烘烤25分鐘。實施例8該實施例說明本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。用與實施例1相同的方法對具有浮雕效果的型號為6061的鋁合金基材進行前處理、陽極氧化和封孔，不同的是，封孔中在涂敷面漆之前先用如下方法涂敷染料。將進行陽極氧化后的基材浸漬于50'C的15克/升的紅色染料(購于深圳市遠東塑膠染料公司)水溶液中0.5分鐘，用流水清洗后，用35'C的速度為10米/秒的空氣流將基材吹干，然后在90'C的烤箱中烘烤5分鐘。實施例9該實施例說明本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。用與實施例1相同的方法對具有浮雕效果的型號為6061的鋁合金基材進行前處理、陽極氧化和封孔，不同的是，封孔中在涂敷面漆之前先用如下方法涂敷染料。將進行陽極氧化后的基材浸漬于45i:的7克/升的紅色染料(購于深圳市遠東塑膠染料公司)水溶液中3分鐘，用流水清洗后，用40'C的速度為8米/秒的空氣流將基材吹干，然后在70'C的烤箱中烘烤15分鐘。實施例10該實施例說明本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法。用與實施例9相同的方法對具有浮雕效果的型號為6061的鋁合金基材進行前處理、陽極氧化和封孔，不同的是，封孔中在涂敷染料后未用空氣流吹干，直接在烘箱中烘烤。分別肉眼觀察實施例1-10中封孔后的輕金屬材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)看不到實施例4-6中封孔后的輕金屬材料表面的浮雕效果，能看到實施例1-3以及7-10中封孔后的輕金屬材料表面的浮雕效果。實施例11-20該實施例說明采用本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法封孔后的輕金屬材料的耐腐蝕性。采用如下方法分別測試實施例1-10的進行封孔后的輕金屬材料的耐腐蝕性。耐腐蝕性通過鹽霧試驗衡量，鹽霧試驗方法為基材置于無錫市蘇南試驗設(shè)備有限公司生產(chǎn)的YWX/Q-250型鹽霧腐蝕試驗箱內(nèi)，在35'C下用濃度為5重量％的氯化鈉水溶液噴濺16小時后，取出后再將基材置于另外一個溫度為40°C、相對濕度為80%的恒溫恒濕箱中，觀察基材，記錄在多長時間后基材表面出現(xiàn)異常，時間越長，說明膜層的耐腐蝕性越好。測試結(jié)果如下表1所示。對比例2該對比例用于說明對比例1的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法封孔后的輕金屬材料的耐腐蝕性。用與實施例11-20相同的方法分別測試對比例1的封孔后輕金屬材料的耐腐蝕性。測試結(jié)果如下表1所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>從表1的數(shù)據(jù)可以看出，采用本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法封孔后的輕金屬材料經(jīng)過3300-3790小時后表面出現(xiàn)異常，采用現(xiàn)有的醋酸鎳封孔方法封孔后的輕金屬材料經(jīng)過3400小時后表面出現(xiàn)異常，由此說明了本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法封孔后的輕金屬材料既無鎳又可以達到較好的封孔效果。權(quán)利要求1、一種輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法，其特征在于，該方法包括對表面形成有陽極氧化膜的輕金屬材料進行油漆涂裝。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述油漆涂裝包括在陽極氧化膜上涂敷面漆并使面漆固化，形成厚度為15-65微米的面漆層。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述面漆為熱固化面漆和/或紫外固化面漆，所述固化為熱固化或UV固化；熱固化的方法包括將面漆加熱，加熱的溫度為100-250'C，加熱時間為15-40分鐘；UV固化的方法包括用紫外光照射面漆表面，照射的時間為l-3分鐘，紫外光的強度為1000-1300毫焦/平方厘米，波長為360-370納米，面漆與光源的距離為25-100厘米。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述油漆涂裝還包括在形成所述面漆層之前，在陽極氧化膜上涂敷色漆并使色漆固化，形成厚度為10-20微米的色漆層。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，固化色漆的方法包括加熱色漆，加熱的溫度為100-250°C，加熱的時間為15-40分鐘。6、根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的方法，其中，所述油漆涂裝還包括在形成所述面漆層之前，在陽極氧化膜上涂敷染料并烘干。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在陽極氧化膜上涂敷染料的方法為將陽極氧化后的輕金屬材料浸漬于染料水溶液中，浸漬的溫度為40-50°C，浸漬時間為0.5-6分鐘，所述烘干染料時的溫度為50-90°C，時間為5-25分鐘，染料水溶液中染料的濃度為l-15克/升。8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述油漆涂裝還包括烘干前，在氣流中將染色后的輕金屬材料吹干。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述氣流的溫度為30-40'C，所述氣流的速度為5-10米/秒。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輕金屬材料為鋁、鎂、鋅、鈦、鋁合金、鎂合金、鋅合金或鈦合金，所述陽極氧化膜的厚度為0.5-18微米。全文摘要本發(fā)明提供了一種輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法，其中，該方法包括對表面形成有陽極氧化膜的輕金屬材料進行油漆涂裝。采用本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法封孔后的輕金屬材料經(jīng)過3300-3790小時后表面出現(xiàn)異常，采用現(xiàn)有的醋酸鎳封孔方法封孔后的輕金屬材料經(jīng)過3400小時后表面出現(xiàn)異常，由此說明了本發(fā)明提供的輕金屬材料的陽極氧化膜的封孔方法封孔后的輕金屬材料既無鎳又可以達到較好的封孔效果。文檔編號C25D11/18GK101597784SQ200810108699公開日2009年12月9日申請日期2008年6月4日優(yōu)先權(quán)日2008年6月4日發(fā)明者李愛華,沙明杰,平陸,高春楠申請人:比亞迪股份有限公司