一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法

摘要

本发明公开了一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，属于表面处理技术领域。该方法包括前处理、阳极氧化、交流电解着色和封闭；电解着色液组成为SnSO410~15g/L、H2SO413~17g/L、NiSO410~20g/L、NiCl25~8g/L、酒石酸1~2g/L和硫酸铈0.1~0.2g/L；交流电解着黑色的着色工艺参数是：交流电电压为10~14V，着色液温度为16~24℃，着色时间16~22min。通过该方法得到铝合金阳极氧化后电解着黑色的膜色泽纯正均匀、细腻光洁；电解着色时得到细腻光洁黑色膜的电压范围加宽近一倍，黑色膜耐3.5%氯化钠腐蚀的能力提高30%。

说明书

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，主要涉及一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法；是关于铝合金阳极氧化膜电解着黑色工艺的改进。

背景技术

铝及其合金电解着色技术起源于上世纪四十年代的欧洲，是铝表面防护及装饰性处理的一种重要途径。在铝合金着色处理技术中，着真黑色膜层占据着重要地位，近年来已逐渐成为欧美市场的流行趋势。大量实践证明铝合金表面电解着色膜的耐腐性、耐候性、耐旋光性和使用寿命都比染色膜要好的多，但是黑色膜外观的色度、均匀性和耐候性等方面常常不尽人意，要获得均匀稳定的黑色膜尤其是深黑色膜难度很大。传统铝合金阳极氧化后电解着黑色的电压范围窄，着色得到的黑色膜常出现黑色不纯正、发灰或发褐色等缺点。

发明内容

发明目的：

本发明针对传统铝合金阳极氧化后电解着黑色的电压范围窄，着色得到的黑色膜常出现黑色不纯正、发灰或发褐色等缺点，提供一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，有效解决了上述问题。

技术方案为：

一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，该方法由前处理、阳极氧化、交流电解着色和封闭四个步骤构成；其特征在于：电解着色液组成为SnSO₄ 10~15g/L、H₂SO₄ 13~17g/L、NiSO₄ 10~20g/L、NiCl₂ 5~8g/L、酒石酸1~2g/L和硫酸铈0.1~0.2g/L；交流电解着黑色的着色工艺参数是：交流电电压为10~14V，着色液温度为16~24℃，着色时间16~22min，经阳极氧化后的铝合金作为阴极，铝电极作为阳极，阴阳极比1:1。

前处理步骤如下：

（1）、铝合金表面除氧化物后水洗；

（2）、 铝合金采用30g/L氢氧化钠和25g/L碳酸钠的混合溶液进行碱性除油，1min后取出水洗；

（3）、将铝合金浸入到50g/L氢氧化钠溶液中碱蚀，1min后取出水洗；

（4）、将铝合金浸入到200mL/L硝酸溶液中对残留碱进行中和出光，1min后取出水洗，烘干。

阳极氧化步骤如下：

经前处理后的铝合金作为阳极，石墨电极作为阴极，阴阳极比1:1，在室温下，于含有Al³⁺的170g/L硫酸的阳极氧化液中进行阳极氧化40min，氧化电压为直流15V。

封闭步骤如下：沸水封闭20min；取出、烘干。

具体实施方式：

一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，由前处理、阳极氧化、交流电解着色和封闭四个步骤构成：

首先按传统方式进行前处理，步骤如下：

(1) 铝合金表面除氧化物后水洗；(2)铝合金采用氢氧化钠(30g/L)、碳酸钠(25g/L)的混合溶液进行碱性除油，1min后取出水洗；(3)将铝合金浸入到氢氧化钠(50g/L)溶液中碱蚀，1min后取出水洗；(4)将铝合金浸入到硝酸溶液(200mL/L)中对残留碱进行中和出光，1min后取出水洗，烘干。 

前处理后，将铝合金试样作为阳极，石墨电极作为阴极，阴阳极比1:1，在室温下，于含有Al³⁺的170g/L硫酸的阳极氧化液进行阳极氧化40min，氧化电压为直流15V。

经阳极氧化后的铝合金作为阴极，铝电极作为阳极，阴阳极比1:1，在下述电解着黑色的着色工艺参数下，于电解着黑色的着色液中进行电解着色。

着色膜着色之后水洗，然后进行沸水封闭20min；取出、烘干。

上述电解着黑色的着色工艺参数为：交流电电压为10~14V，着色液温度为16~24℃，着色时间16~22min。

上述电解着黑色的着色液组成为：SnSO₄ 10~15g/L、H₂SO₄ 13~17g/L、NiSO₄ 10~20g/L、NiCl₂ 5~8g/L、酒石酸1~2g/L和硫酸铈0.1~0.2g/L。

上述铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法所涉及的电解着色液的配备方法是：将SnSO₄溶于加少量H₂SO₄的蒸馏水中，NiSO₄、NiCl₂、酒石酸和硫酸铈以蒸馏水为溶剂分别溶解，然后将各溶液均匀混合，在混合后的溶液中加入余量H₂SO₄，最后用蒸馏水补充余量即可。

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述，本发明并不局限于下述的具体实施例，在本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以作出多种形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围。

实验例1：

一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，首先将铝合金前处理：表面除氧化物后水洗，采用氢氧化钠(30g/L)、碳酸钠(25g/L)的混合溶液进行碱性除油，1min后取出水洗，浸入到氢氧化钠(50g/L)溶液中碱蚀，1min后取出水洗，浸入到硝酸溶液(200mL/L)中对残留碱进行中和出光，1min后取出水洗，烘干。前处理后，将铝合金试样作为阳极，石墨电极作为阴极，阴阳极比1:1，在室温下，于含有Al³⁺的170g/L硫酸的阳极氧化液进行阳极氧化40min，氧化电压为直流15V。经阳极氧化后的铝合金作为阴极，铝电极作为阳极，阴阳极比1:1，在电解着黑色的着色液中进行交流电解着色，着色膜着色之后用蒸馏水洗，然后进行沸水封闭20min，取出、烘干。

着色液由SnSO₄ 12g/L溶于加3 g/L H₂SO₄的蒸馏水中，NiSO₄ 15g/L、NiCl₂ 7g/L、酒石酸1.5g/L和硫酸铈0.15g/L以蒸馏水为溶剂分别溶解、然后将各溶液均匀混合，在混合后的溶液中加入H₂SO₄ 12g/L，最后用蒸馏水补充余量混合制备而成。得到的电解着色液组成为：SnSO₄ 12g/L、H₂SO₄ 15g/L、NiSO₄ 15g/L、NiCl₂ 7g/L、酒石酸1.5g/L和硫酸铈0.15g/L。

电解着黑色的着色工艺参数，其特征在于：交流电电压为13V，着色液温度为20℃，着色时间20min。

实验例2：

一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，首先将铝合金前处理：表面除氧化物后水洗，采用氢氧化钠(30g/L)、碳酸钠(25g/L)的混合溶液进行碱性除油，1min后取出水洗，浸入到氢氧化钠(50g/L)溶液中碱蚀，1min后取出水洗，浸入到硝酸溶液(200mL/L)中对残留碱进行中和出光，1min后取出水洗，烘干。前处理后，将铝合金试样作为阳极，石墨电极作为阴极，阴阳极比1:1，在室温下，于含有Al³⁺的170g/L硫酸的阳极氧化液进行阳极氧化40min，氧化电压为直流15V。经阳极氧化后的铝合金作为阴极，铝电极作为阳极，阴阳极比1:1，在电解着黑色的着色液中进行交流电解着色，着色膜着色之后用蒸馏水洗，然后进行沸水封闭20min，取出、烘干。

着色液由SnSO₄ 12g/L溶于加3 g/L H₂SO₄的蒸馏水中，NiSO₄ 18g/L、NiCl₂ 5g/L、酒石酸1.5g/L和硫酸铈0.20g/L以蒸馏水为溶剂分别溶解、然后将各溶液均匀混合，在混合后的溶液中加入H₂SO₄ 12g/L，最后用蒸馏水补充余量混合制备而成。得到的电解着色液组成为：SnSO₄ 12g/L、H₂SO₄ 15g/L、NiSO₄ 18g/L、NiCl₂ 5g/L、酒石酸1.5g/L和硫酸铈0.2g/L。

电解着黑色的着色工艺参数，其特征在于：交流电电压为12V，着色液温度为20℃，着色时间20min。

实验例3：

一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，首先将铝合金前处理：表面除氧化物后水洗，采用氢氧化钠(30g/L)、碳酸钠(25g/L)的混合溶液进行碱性除油，1min后取出水洗，浸入到氢氧化钠(50g/L)溶液中碱蚀，1min后取出水洗，浸入到硝酸溶液(200mL/L)中对残留碱进行中和出光，1min后取出水洗，烘干。前处理后，将铝合金试样作为阳极，石墨电极作为阴极，阴阳极比1:1，在室温下，于含有Al³⁺的170g/L硫酸的阳极氧化液进行阳极氧化40min，氧化电压为直流15V。经阳极氧化后的铝合金作为阴极，铝电极作为阳极，阴阳极比1:1，在电解着黑色的着色液中进行交流电解着色，着色膜着色之后用蒸馏水洗，然后进行沸水封闭20min，取出、烘干。

着色液由SnSO₄ 13g/L溶于加3 g/L H₂SO₄的蒸馏水中，NiSO₄ 15g/L、NiCl₂ 7g/L、酒石酸1.0g/L和硫酸铈0.2g/L以蒸馏水为溶剂分别溶解、然后将各溶液均匀混合，在混合后的溶液中加入H₂SO₄ 12g/L，最后用蒸馏水补充余量混合制备而成。得到的电解着色液组成为：SnSO₄ 13g/L、H₂SO₄ 15g/L、NiSO₄ 15g/L、NiCl₂ 7g/L、酒石酸1g/L和硫酸铈0.2g/L。

电解着黑色的着色工艺参数，其特征在于：交流电电压为12V，着色液温度为20℃，着色时间20min。

实验例4：

一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，首先将铝合金前处理：表面除氧化物后水洗，采用氢氧化钠(30g/L)、碳酸钠(25g/L)的混合溶液进行碱性除油，1min后取出水洗，浸入到氢氧化钠(50g/L)溶液中碱蚀，1min后取出水洗，浸入到硝酸溶液(200mL/L)中对残留碱进行中和出光，1min后取出水洗，烘干。前处理后，将铝合金试样作为阳极，石墨电极作为阴极，阴阳极比1:1，在室温下，于含有Al³⁺的170g/L硫酸的阳极氧化液进行阳极氧化40min，氧化电压为直流15V。经阳极氧化后的铝合金作为阴极，铝电极作为阳极，阴阳极比1:1，在电解着黑色的着色液中进行交流电解着色，着色膜着色之后用蒸馏水洗，然后进行沸水封闭20min，取出、烘干。

着色液由SnSO₄ 12g/L溶于加3 g/L H₂SO₄的蒸馏水中，NiSO₄ 15g/L、NiCl₂ 7g/L、酒石酸1.5g/L和硫酸铈0.15g/L以蒸馏水为溶剂分别溶解、然后将各溶液均匀混合，在混合后的溶液中加入H₂SO₄ 12g/L，最后用蒸馏水补充余量混合制备而成。得到的电解着色液组成为：SnSO₄ 12g/L、H₂SO₄ 15g/L、NiSO₄ 15g/L、NiCl₂ 7g/L、酒石酸1.5g/L和硫酸铈0.15g/L。

电解着黑色的着色工艺参数，其特征在于：交流电电压为14V，着色液温度为18℃，着色时间18min。

实验例5：

一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，首先将铝合金前处理：表面除氧化物后水洗，采用氢氧化钠(30g/L)、碳酸钠(25g/L)的混合溶液进行碱性除油，1min后取出水洗，浸入到氢氧化钠(50g/L)溶液中碱蚀，1min后取出水洗，浸入到硝酸溶液(200mL/L)中对残留碱进行中和出光，1min后取出水洗，烘干。前处理后，将铝合金试样作为阳极，石墨电极作为阴极，阴阳极比1:1，在室温下，于含有Al³⁺的170g/L硫酸的阳极氧化液进行阳极氧化40min，氧化电压为直流15V。经阳极氧化后的铝合金作为阴极，铝电极作为阳极，阴阳极比1:1，在电解着黑色的着色液中进行交流电解着色，着色膜着色之后用蒸馏水洗，然后进行沸水封闭20min，取出、烘干。

着色液由SnSO₄ 12g/L溶于加3 g/L H₂SO₄的蒸馏水中，NiSO₄ 18g/L、NiCl₂ 5g/L、酒石酸1.5g/L和硫酸铈0.20g/L以蒸馏水为溶剂分别溶解、然后将各溶液均匀混合，在混合后的溶液中加入H₂SO₄ 12g/L，最后用蒸馏水补充余量混合制备而成。得到的电解着色液组成为：SnSO₄ 12g/L、H₂SO₄ 15g/L、NiSO₄ 18g/L、NiCl₂ 5g/L、酒石酸1.5g/L和硫酸铈0.2g/L。

电解着黑色的着色工艺参数，其特征在于：交流电电压为10V，着色液温度为22℃，着色时间20min。

实验例6：

一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，首先将铝合金前处理：表面除氧化物后水洗，采用氢氧化钠(30g/L)、碳酸钠(25g/L)的混合溶液进行碱性除油，1min后取出水洗，浸入到氢氧化钠(50g/L)溶液中碱蚀，1min后取出水洗，浸入到硝酸溶液(200mL/L)中对残留碱进行中和出光，1min后取出水洗，烘干。前处理后，将铝合金试样作为阳极，石墨电极作为阴极，阴阳极比1:1，在室温下，于含有Al³⁺的170g/L硫酸的阳极氧化液进行阳极氧化40min，氧化电压为直流15V。经阳极氧化后的铝合金作为阴极，铝电极作为阳极，阴阳极比1:1，在电解着黑色的着色液中进行交流电解着色，着色膜着色之后用蒸馏水洗，然后进行沸水封闭20min，取出、烘干。

着色液由SnSO₄ 13g/L溶于加3 g/L H₂SO₄的蒸馏水中，NiSO₄ 15g/L、NiCl₂ 7g/L、酒石酸1.0g/L和硫酸铈0.2g/L以蒸馏水为溶剂分别溶解、然后将各溶液均匀混合，在混合后的溶液中加入H₂SO₄ 12g/L，最后用蒸馏水补充余量混合制备而成。得到的电解着色液组成为：SnSO₄ 13g/L、H₂SO₄ 15g/L、NiSO₄ 15g/L、NiCl₂ 7g/L、酒石酸1.0g/L和硫酸铈0.2g/L。

电解着黑色的着色工艺参数，其特征在于：交流电电压为12V，着色液温度为22℃，着色时间16min。

实验例7：

一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，首先将铝合金前处理：表面除氧化物后水洗，采用氢氧化钠(30g/L)、碳酸钠(25g/L)的混合溶液进行碱性除油，1min后取出水洗，浸入到氢氧化钠(50g/L)溶液中碱蚀，1min后取出水洗，浸入到硝酸溶液(200mL/L)中对残留碱进行中和出光，1min后取出水洗，烘干。前处理后，将铝合金试样作为阳极，石墨电极作为阴极，阴阳极比1:1，在室温下，于含有Al³⁺的170g/L硫酸的阳极氧化液进行阳极氧化40min，氧化电压为直流15V。经阳极氧化后的铝合金作为阴极，铝电极作为阳极，阴阳极比1:1，在电解着黑色的着色液中进行交流电解着色，着色膜着色之后用蒸馏水洗，然后进行沸水封闭20min，取出、烘干。

着色液由SnSO₄ 15g/L溶于加4 g/L H₂SO₄的蒸馏水中，NiSO₄ 10g/L、NiCl₂ 8g/L、酒石酸2.0g/L和硫酸铈0.1g/L以蒸馏水为溶剂分别溶解、然后将各溶液均匀混合，在混合后的溶液中加入H₂SO₄ 13g/L，最后用蒸馏水补充余量混合制备而成。得到的电解着色液组成为：SnSO₄ 15g/L、H₂SO₄ 17g/L、NiSO₄ 10g/L、NiCl₂ 8g/L、酒石酸2.0g/L和硫酸铈0.1g/L。

电解着黑色的着色工艺参数，其特征在于：交流电电压为10V，着色液温度为24℃，着色时间22min。

实验例8：

一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，首先将铝合金前处理：表面除氧化物后水洗，采用氢氧化钠(30g/L)、碳酸钠(25g/L)的混合溶液进行碱性除油，1min后取出水洗，浸入到氢氧化钠(50g/L)溶液中碱蚀，1min后取出水洗，浸入到硝酸溶液(200mL/L)中对残留碱进行中和出光，1min后取出水洗，烘干。前处理后，将铝合金试样作为阳极，石墨电极作为阴极，阴阳极比1:1，在室温下，于含有Al³⁺的170g/L硫酸的阳极氧化液进行阳极氧化40min，氧化电压为直流15V。经阳极氧化后的铝合金作为阴极，铝电极作为阳极，阴阳极比1:1，在电解着黑色的着色液中进行交流电解着色，着色膜着色之后用蒸馏水洗，然后进行沸水封闭20min，取出、烘干。

着色液由SnSO₄ 15g/L溶于加4 g/L H₂SO₄的蒸馏水中，NiSO₄ 10g/L、NiCl₂ 8g/L、酒石酸2.0g/L和硫酸铈0.1g/L以蒸馏水为溶剂分别溶解、然后将各溶液均匀混合，在混合后的溶液中加入H₂SO₄ 13g/L，最后用蒸馏水补充余量混合制备而成。得到的电解着色液组成为：SnSO₄ 15g/L、H₂SO₄ 17g/L、NiSO₄ 10g/L、NiCl₂ 8g/L、酒石酸2.0g/L和硫酸铈0.1g/L。

电解着黑色的着色工艺参数，其特征在于：交流电电压为14V，着色液温度为16℃，着色时间22min。

实验例9：

一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，首先将铝合金前处理：表面除氧化物后水洗，采用氢氧化钠(30g/L)、碳酸钠(25g/L)的混合溶液进行碱性除油，1min后取出水洗，浸入到氢氧化钠(50g/L)溶液中碱蚀，1min后取出水洗，浸入到硝酸溶液(200mL/L)中对残留碱进行中和出光，1min后取出水洗，烘干。前处理后，将铝合金试样作为阳极，石墨电极作为阴极，阴阳极比1:1，在室温下，于含有Al³⁺的170g/L硫酸的阳极氧化液进行阳极氧化40min，氧化电压为直流15V。经阳极氧化后的铝合金作为阴极，铝电极作为阳极，阴阳极比1:1，在电解着黑色的着色液中进行交流电解着色，着色膜着色之后用蒸馏水洗，然后进行沸水封闭20min，取出、烘干。

着色液由SnSO₄ 10g/L溶于加2 g/L H₂SO₄的蒸馏水中，NiSO₄ 20 g /L、NiCl₂ 6 g /L、酒石酸2.0g/L和硫酸铈0.2 g /L以蒸馏水为溶剂分别溶解、然后将各溶液均匀混合，在混合后的溶液中加入H₂SO₄ 11g/L，最后用蒸馏水补充余量混合制备而成。得到的电解着色液组成为：SnSO₄ 10 g /L、H₂SO₄ 13 g /L、NiSO₄ 20g/L、NiCl₂ 6g/L、酒石酸2.0g/L和硫酸铈0.2g/L。

电解着黑色的着色工艺参数，其特征在于：交流电电压为13V，着色液温度为24℃，着色时间16min。

实验例10：

一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，首先将铝合金前处理：表面除氧化物后水洗，采用氢氧化钠(30g/L)、碳酸钠(25g/L)的混合溶液进行碱性除油，1min后取出水洗，浸入到氢氧化钠(50g/L)溶液中碱蚀，1min后取出水洗，浸入到硝酸溶液(200mL/L)中对残留碱进行中和出光，1min后取出水洗，烘干。前处理后，将铝合金试样作为阳极，石墨电极作为阴极，阴阳极比1:1，在室温下，于含有Al³⁺的170g/L硫酸的阳极氧化液进行阳极氧化40min，氧化电压为直流15V。经阳极氧化后的铝合金作为阴极，铝电极作为阳极，阴阳极比1:1，在电解着黑色的着色液中进行交流电解着色，着色膜着色之后用蒸馏水洗，然后进行沸水封闭20min，取出、烘干。

着色液由SnSO₄ 10g/L溶于加2 g/L H₂SO₄的蒸馏水中，NiSO₄ 20 g /L、NiCl₂ 6 g /L、酒石酸2.0g/L和硫酸铈0.2 g /L以蒸馏水为溶剂分别溶解、然后将各溶液均匀混合，在混合后的溶液中加入H₂SO₄ 11g/L，最后用蒸馏水补充余量混合制备而成。得到的电解着色液组成为：SnSO₄ 10 g /L、H₂SO₄ 13 g /L、NiSO₄ 20g/L、NiCl₂ 6g/L、酒石酸2.0g/L和硫酸铈0.2g/L。

电解着黑色的着色工艺参数，其特征在于：交流电电压为12V，着色液温度为24℃，着色时间18min。

结论：经实验证明，通过本发明方法得到铝合金阳极氧化后电解着黑色的膜色泽纯正均匀、细腻光洁；电解着色时得到细腻光洁黑色膜的电压范围加宽近一倍，黑色膜耐3.5%氯化钠的能力提高30%，有效解决了传统铝合金阳极氧化后电解着黑色的电压范围窄，着色得到的黑色膜常出现黑色不纯正、发灰或发褐色等问题。

着色后的试样在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流对比如下（由Tafel极化曲线得到）：I₁为传统最佳工艺参数时；I₂为本实验工艺参数时。