微弧处理金属工件的染色方法技术

本发明专利技术提出微弧处理金属工件的染色方法，包含下列步骤：先对微弧处理金属工件进行前处理，使微弧处理金属工件的微弧氧化层形成多个电荷通道；然后再进行染色处理，使阴离子染料粒子被吸附于该微弧氧化层的电荷通道内，使该微弧处理金属工件具有第二颜色。通过前处理和染色处理两个步骤可使染料附着于微弧氧化层上，也就是说，使阴离子染料粒子被吸附于微弧氧化层的电荷通道内，以达到染色的效果。

Dyeing method of micro arc treated metal workpiece

The dyeing method of microarc treated metal workpiece, which comprises the following steps: first processing on micro metal workpiece pretreatment, micro arc oxidation layer to microarc treated metal workpiece to form a plurality of channel charge; and then make the channel charge dyeing processing, anionic dye particles are adsorbed on the micro arc oxidation layer, the micro processing of metal workpieces with second colors. Through the pretreatment and dyeing process of two steps can make the dye to the micro arc oxidation layer, that is to say, the channel charge of anionic dye particles are adsorbed on the micro arc oxidation layer, in order to achieve the effect of dyeing.

【技术实现步骤摘要】
微弧处理金属工件的染色方法
本专利技术涉及一种染色方法，特别涉及一种微弧处理金属工件的染色方法。
技术介绍
微弧氧化(Micro-arcoxidation，MAO)系在阳极氧化的基础上，利用高电压在微弧处理金属工件表面产生微弧放电现象，在铝、镁、钛等钝化型轻金属或其合金的表面上生成氧化膜经微弧氧化的金属表面，具有高硬度和良好的耐蚀性，是一新兴的电化学表面处理技术。各国对于此技术的认知不同，因而有不同的名称，如微弧放电氧化(Microarcdischargeoxidation，MDO)、微电浆氧化(Microplasmaoxidation，MPO)、阳极火花沉积(Anodicsparkdeposition)、火花放电阳极氧化(Anodischenoxidationunterfunkenentladung，ANOF-process)、火花放电氧化(Sparkdischargeoxidation)及电浆电解氧化(Plasmaelectrolyticoxidation，PEO)等。虽然微弧氧化所得的氧化层机械特性如表面硬度、耐磨性和结合力都优于传统阳极处理(Anodicaluminumoxide，AAO)的氧化层，但微弧氧化在装饰性应用上却远远不及传统阳极处理，主要是因为微弧氧化层伴随的孔洞尺寸属于微米尺度。若是以染料吸附的方式进行微弧氧化层的着色，这些微米尺度的孔洞无法让染料牢靠的吸附在其表面上。而传统阳极处理所形成于表面的氧化层有着六角形孔洞的堆积结构，这些纳米尺度的孔洞，具有良好的渗透性，可以将表面以有机或无机的染料浸泡，使之渗入毛细孔内，借由不同颜色的染料，可直接在铝合金上染出鲜艳的颜色。另外，钛金属则可透过发色处理，将钛金属放置于一些特殊的电解液中施以一定的电流或电压后，钛金属表面会被电解氧化生成一非常薄的膜而具干涉光波的特性，膜本身并不具颜色，但光照射于其上时由于某些特定波长的光互相抵消的结果，因而反射光遂使得钛金属表面具有颜色，随着膜厚度的增加，颜色由红转蓝而绿，产生不同的变化。金属发色主要为装饰作用，经发色处理所得的金属表面并不具特殊保护性质。微弧氧化的氧化膜层多以白色、灰白色、灰褐色和黑色系列为主。这种膜层虽然外观漂亮，综合性能良好，但是颜色种类受限，大大限制了轻合金的外观性应用，特别是电子产品外壳的合金压铸件。消费者对表面有色彩多样化的要求，如果能获取颜色均匀、色彩多样的陶瓷膜，同时还能兼有本质的优良机械保护性能，那么微弧氧化技术的应用将会被迅速推广。为此，世界各国无不费尽心力追求这方面的着色技术，其中中国大陆在微弧氧化工件的着色技术进行了相当多的尝试，在调制电解液来达成发色的主流中，主要采用钒酸盐电解液来进行微弧氧化，所得陶瓷膜颜色多为绿色系列，也可在电解液中添加一定量的偏钒酸铵(NH4VO3)来制得黑色陶瓷膜层。这种膜层虽然颜色均一，外观良好，但膜层的综合性能不佳，更重要的是，电解液中添加的钒酸盐若不经特殊处理随溶液任意排放，造成重金属污染，严重影响环境。另外，上述的实施方式还有其困难点，由于着色剂是直接添加入电解液，因此每当要换一种颜色制作微弧处理时，就必须更换电解液或再准备一个处理槽，因此就商业化的成本与其他考量，其并不符合大量生产的需求。另一类后处理着色的尝试可参阅中国专利技术(专利公开号第CN101376973A号及第CN103203915A号)，上述两前案分别提出真空溅镀结合电泳涂装加工微弧氧化工件工艺与铝合金微弧电泳复合膜层的技术，其主要实施的方法是先在铝、镁或钛等可钝化的金属或其合金先以微弧氧化制备氧化层，然后在微弧氧化层上镀金属层后再进行电泳涂装，或于微弧氧化层上直接电泳涂装，此时可根据工件所需要的颜色来选取对应颜色的电泳涂料，改善习知微弧氧化层成色效果不佳的情况。但是电泳涂装是利用电镀原理，使得水溶性中离子化的涂料树脂在电极上析出，从而形成不溶性涂层而覆盖在微弧氧化层上，虽为氧化层增添色彩效果，但却也同时失去微弧氧化层的陶瓷质感以及优越的机械性质。另外，经电泳涂装或喷涂的有色层除了附着性堪虑之外，因为有色层具有一定的厚度，若为外观组合件，是否会影响组装的精密度或牢靠度，对此仍存有相当的疑虑。
技术实现思路
专利技术目的，针对上述不足之处，本专利技术的目的在于提供一种微弧处理金属工件的染色方法，不仅获取颜色均匀及色彩多样的陶瓷氧化膜，同时还能兼有本质的优良机械保护性能之功效。技术方案：微弧处理金属工件的染色方法，包含下列步骤：(1)前处理(11)先向反应槽中加入前处理溶液，然后将微弧处理金属工件置入反应槽中，且将该微弧处理金属工件全部没入该前处理溶液内，其中：该微弧处理金属工件具有一金属基材以及一微弧氧化层，该微弧处理金属工件具有第一颜色；(12)连接该反应槽至阳极，且连接微弧处理金属工件的金属基材至阴极，使该反应槽、该前处理溶液及该微弧处理金属工件形成第一回路；(13)对该第一回路施以一逆向电压，使微弧处理金属工件的微弧氧化层形成多个电荷通道；(2)染色处理(21)向染色槽中加入染色溶液，然后取出步骤(13)得到的微弧处理金属工件并置于染色槽中，且将该微弧处理金属工件全部没入该染色溶液内，(22)连接该染色槽至阴极，且连接微弧处理金属工件的金属基材至阳极，使该染色槽、该染色溶液及该微弧处理金属工件形成第二回路；(23)对该第二回路施以一正向电压，且在微弧处理金属工件的金属基材与微弧处理金属工件的该微弧氧化层的交界处形成正电场，正电场吸引阴离子染料粒子后，阴离子染料粒子被吸附于微弧氧化层的电荷通道内，使该微弧处理金属工件具有第二颜色。进一步地，步骤(13)中的逆向电压为10至30伏特，逆向电压的维持时间为5至15秒。进一步地，步骤(23)中的正向电压为2至10伏特，正向电压的维持时间为60至300秒。进一步地，步骤(23)中对该第二回路施以该正向电压后，还包含维持一预定温度，该预定温度为20至60℃。进一步地，步骤(11)中的该前处理溶液为一电解质溶液，该电解质溶液为一可溶性盐类水溶液、一酸类水溶液及一碱类水溶液中的一种或几种。更进一步地，步骤(11)中该电解质溶液的工作温度为15至40℃。更进一步地，该电解质溶液为氯化钠水溶液，该氯化钠水溶液的摩尔浓度为0.01至0.1mol/L。进一步地，染色溶液的浓度为3至15克/升。进一步地，该染色溶液包含阴离子型有机染料。附图说明图1a至图1d为本专利技术公开的微弧处理金属工件的染色方法的前处理的示意图。图2a至图2d为本专利技术公开的微弧处理金属工件的染色方法的染色处理的示意图。图3为本专利技术公开的微弧处理金属工件染色前的状态示意图。图4a为经过红色阴离子型有机染料处理后的微弧处理金属工件的结果示意图。图4b为经过绿色阴离子型有机染料处理后的微弧处理金属工件的结果示意图。图4c为经过蓝色阴离子型有机染料处理后的微弧处理金属工件的结果示意图。其中：1-微弧处理金属工件11-微弧氧化层111-电荷通道12-金属基材2-反应槽21-前处理溶液3-染色槽31-染色溶液32-阴离子染料粒子1a-红色阴离子型有机染料处理后的微弧处理金属工件1b-绿色阴离子型有机染料处理后的微弧处理金属工件1c-蓝色阴离子型有机染料处理后的微弧处理金属工件具体实施方式：本文档来自技高网...

【技术保护点】
微弧处理金属工件的染色方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)前处理(11)先向反应槽中加入前处理溶液，然后将该微弧处理金属工件置入反应槽中，且将该微弧处理金属工件全部没入该前处理溶液内，其中：该微弧处理金属工件具有一金属基材以及一微弧氧化层，该微弧处理金属工件具有第一颜色；(12)连接反应槽至阳极，且连接微弧处理金属工件的金属基材至阴极，使该反应槽、该前处理溶液及该微弧处理金属工件形成第一回路；(13)对该第一回路施以一逆向电压，使微弧处理金属工件的微弧氧化层形成多个电荷通道；(2)染色处理(21)向染色槽中加入染色溶液，然后取出步骤(13)得到的微弧处理金属工件并置于染色槽中，且将该微弧处理金属工件全部没入该染色溶液内；(22)连接该染色槽至阴极，且连接微弧处理金属工件的金属基材至阳极，使该染色槽、该染色溶液及该微弧处理金属工件形成第二回路；(23)对该第二回路施以一正向电压，且在微弧处理金属工件的金属基材与该微弧氧化层的交界处形成正电场，正电场吸引阴离子染料粒子后，阴离子染料粒子被吸附于该微弧氧化层的电荷通道内，使该微弧处理金属工件具有第二颜色。

【技术特征摘要】
1.微弧处理金属工件的染色方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)前处理(11)先向反应槽中加入前处理溶液，然后将该微弧处理金属工件置入反应槽中，且将该微弧处理金属工件全部没入该前处理溶液内，其中：该微弧处理金属工件具有一金属基材以及一微弧氧化层，该微弧处理金属工件具有第一颜色；(12)连接反应槽至阳极，且连接微弧处理金属工件的金属基材至阴极，使该反应槽、该前处理溶液及该微弧处理金属工件形成第一回路；(13)对该第一回路施以一逆向电压，使微弧处理金属工件的微弧氧化层形成多个电荷通道；(2)染色处理(21)向染色槽中加入染色溶液，然后取出步骤(13)得到的微弧处理金属工件并置于染色槽中，且将该微弧处理金属工件全部没入该染色溶液内；(22)连接该染色槽至阴极，且连接微弧处理金属工件的金属基材至阳极，使该染色槽、该染色溶液及该微弧处理金属工件形成第二回路；(23)对该第二回路施以一正向电压，且在微弧处理金属工件的金属基材与该微弧氧化层的交界处形成正电场，正电场吸引阴离子染料粒子后，阴离子染料粒子被吸附于该微弧氧化层的电荷通道内，使该微弧处理金属工件具有第二颜色。2.根据权利要求1所述的微弧处理金属工件的染色...

【专利技术属性】
技术研发人员：何主亮，陈俊名，
申请(专利权)人：逢甲大学，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71