一种铝合金表面双层微结构薄膜干涉着色方法技术

一种铝合金表面双层微结构薄膜干涉着色方法，包括以下步骤：1)将铝合金试样分别放入碱蚀液和酸洗液中进行前处理；2)将前处理后的试样放入108～190g/L的硫酸溶液中进行阳极氧化；3)将氧化后的铝合金试样用蒸馏水水洗干净后，放入SnSO4和NiSO4为主盐的沉积液中进行交流电和直流电多重叠加电沉积；4)将电沉积后的试样放入环保型碱土盐封孔溶液中封孔处理15～20min。该技术不涉及有机染料的使用，操作便捷，环保无毒，且涂层耐蚀性和耐候性好，不易褪色。制备的多彩着色试样涂层结合力牢固、耐蚀性良好、色彩丰富多样，可用于建筑型材、电子设备、生活器具等。

An interferometric coloring method for double-layer microstructured thin films on aluminium alloy surface

An interference coloring method for double-layer micro-structure film on aluminium alloy surface includes the following steps: 1) pre-treatment of aluminium alloy samples in alkali etching solution and acid pickling solution; 2) anodization of pre-treated samples in 108-190g/L sulphuric acid solution; 3) cleaning of oxidized aluminium alloy samples with distilled water, and adding SnSO4 and NiSO4 as main salts in the deposition solution. The alternating current and direct current are overlapped and electrodeposited. 4) The electrodeposited samples are sealed in an environmentally friendly alkaline soil salt sealing solution for 15-20 minutes. The technology does not involve the use of organic dyes, is convenient to operate, environmentally friendly and non-toxic, and has good corrosion resistance and weather resistance, and is not easy to fade. The prepared multicolor colored sample coating has strong bonding force, good corrosion resistance and rich and diverse colors, and can be used for building profiles, electronic equipment, living appliances and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金表面双层微结构薄膜干涉着色方法
本专利技术涉及一种铝合金表面双层微结构薄膜干涉着色方法，属于功能化装饰材料

技术介绍
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，被广泛应用于建筑装饰、航空航天、电子设备、家电五金等领域。为提高铝合金产品的装饰性和服役寿命，多种表面处理技术被应用于铝合金表面。其中阳极氧化技术不仅可以提高铝合金型材的表面硬度和耐蚀性，而且为铝合金提供了良好的着色条件。电解着色的阳极氧化膜以其低成本和高性能，已经成为建筑铝型材行业的重要着色方法之一，遗憾的是色彩比较单调，局限于香槟色-古铜色-黑色。工业界和技术界追求多种颜色的努力由来已久，有机染色、复合着色染色与电解着色叠加等工艺可以达到表面多色彩的目的，但是前者室外使用缺乏耐久性，而后者批量生产稳定性较差，给大规模的工业化生产带来很大困难。虽然粉末喷涂也可以获得非常丰富的彩色外观，但是有机聚合物喷涂层掩盖了金属铝原有的金属质感，这不能不说是一个缺憾。据2011年专利CN102330137B报道，专利技术人通过在阳极氧化及电解着色工艺之间安排一个处理工序，通过调控电源电压输出模式，依次在阳极氧化膜涂层中生成3层氧化膜，实现了铝型材阳极氧化膜的无机彩色电解着色，制备的多彩电解着色试样性能指标符合国家标准要求。这为可见光范围内铝型材多色化电解着色工艺的发展奠定了基础。当前，国内外众多铝型材企业为提高铝合金产品的装饰性能，在封孔之前均需要进行着色处理，但仍旧存在难以兼顾铝合金制品的色彩与耐候性的问题，若要保证制品良好的耐候性，色彩种类受限，若要形成色彩丰富的制品，则耐候性差，容易造成铝合金产品的粉化，而且，化学染料染色需要多个槽子，工艺繁琐、容易造成环境污染。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有铝合金制品的色彩与耐候性的问题不能兼顾，着色微观机制不明，且铝合金显色不稳定等缺陷，提供一种铝合金表面双层微结构薄膜干涉着色方法，该技术提高铝合金多色化电解着色的稳定性，实现了铝合金制品色彩与耐候性不能兼顾的问题。从微观上解释了铝合金表面结构色显色机制，而且该方法满足了环保的要求，避免了传统化学染色的缺陷。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种铝合金表面双层微结构薄膜干涉着色方法，包括以下步骤：1)将铝合金试样分别放入碱蚀液和酸洗液中进行前处理，处理后保证试样表面平整和洁净，具有相同的表面状态；铝合金试样进行前处理后，试样具有相同的表面状态，这对阳极氧化膜的生成及电沉积过程中金属离子的放电有一定的影响；2)将前处理后的试样放入108～190g/L的硫酸溶液中进行阳极氧化，电流密度为1.2～1.8A/dm2；3)将氧化后的铝合金试样用蒸馏水水洗干净后，放入SnSO4和NiSO4为主盐的沉积液中进行交流电和直流电多重叠加电沉积；4)将电沉积后的试样放入环保型碱土盐封孔溶液中封孔处理15～20min。进一步，步骤2)中，阳极氧化的温度在10～28℃，这将进一步拓宽的多彩电解着色的温度范围，有利于目标试样的制备。进一步，步骤3)中阴极板为高纯石墨板，极板间距的设置要与溶液含量相匹配。进一步，步骤3)中，沉积液的组成为：硫酸亚锡：4～25g/L六水硫酸镍：14～35g/L硫酸：20～40g/L酒石酸：8～15g/L对苯二酚：5～20g/L丁基羟基茴香醚：5～18g/L单宁酸：5～12g/L水：余量。进一步，步骤3)中，此过程电源输出模式及电压变化依次如下：①输出模式：AC(交流)，输出电压：2～6V，输出时间：15～45s②输出模式：DC(直流)，输出电压：8～15V，输出时间：30～80s③输出模式：AC(交流)，输出电压：2～5V，输出时间：50～110s④输出模式：AC(交流)，输出电压：1～4V，输出时间：40～100s⑤输出模式：DC(直流)，输出电压：9～16V，输出时间：110～450s⑥输出模式：AC(直流)，输出电压：12～18V，输出时间：180～350s。上述过程中①③④使阳极氧化膜层的孔隙率变大，势垒层变薄，膜层电阻变小，有利于金属离子的在双层氧化膜的过渡区域沉积，形成光波反射层。过程中②有利于氧化膜中纳米孔道的清洗和阻挡层的减薄。过程中⑤使第二层较薄的氧化膜形成，该层氧化膜与阳极氧化过程形成的膜层具有不同的孔隙率。过程中⑥促使主盐中的着色离子在氧化膜孔道中的沉积。进一步，步骤4)中，封孔液为以NaSiO3、Na3PO4、Na2CO3为主盐的封孔剂，封孔温度70℃，属于中温封孔，时间为15～20min。铝合金表面氧化膜所形成的微结构具有两个较强的反射界面，能够满足可见光产生干涉的要求。该技术属于结构色着色的范畴，由光的波长变化引发的光泽及色彩变化，在轻合金表面具有较强的耐候性，其色彩不会被热水及部分化学品处理后变色。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术满足了铝合金制品在可见光范围内多色化和耐候性同时兼顾的需求；工艺操作方便，避免了多槽染色的繁琐操作；操作过程无污染性废水排放，环保无毒；电源输出波形容易控制，输出电压精度要求不高，便于工业化生产。电解槽液稳定，重复性好。在建筑型材、电子设备外壳、家具五金等领域具有较好的应用前景。采用该技术可以实现铝合金在可见光范围内的多种色系电解着色。其特征在于铝合金表面的显色状态由膜层微观结构(双层氧化膜)(微观结构如下图1所示)所决定，通过调整电解液组成、电解温度、电源参数等可稳定实现全光谱范围内的多色化电解着色，属于结构色着色的范畴。该技术不涉及有机染料的使用，操作便捷，环保无毒，且涂层耐蚀性和耐候性好，不易褪色。其中，前处理要求严格进行处理，保证试样表面状态相同；阳极氧化温度在10～28℃，电流密度为1.2～1.8A/dm2；电解着色过程采用多重交直流叠加的电解方法；封孔采用环保型封孔剂进行封孔处理。本专利技术所制备的多彩着色试样涂层结合力牢固、耐蚀性良好、色彩丰富多样，可用于建筑型材、电子设备、生活器具等。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制，在附图中：图1为薄膜微结构对光谱干涉示意图；当2dsinθ＝nλ时，光线干涉作用加强，人眼容易接收到干涉光颜色。其中，d是第二层氧化膜(嵌有纳米金属粒子)厚度，θ是是光线与薄膜平面的夹角，n为整数，λ为入射光线的波长。图2为铝合金基底附近氧化膜SEM截面一。图3为铝合金基底附近氧化膜SEM截面二。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1:1)将铝合金试样放在温度为60℃的45g/LNaOH、1g/LC12H25SO4Na的混合溶液中碱蚀3min。将碱蚀后的试样用纯水冲洗干净放入10％H2SO4、4％HNO3混合溶液中酸洗4min，处理后保证试样表面平整和洁净，具有相同的表面状态；2)将前处理后的试样放入108g/L的硫酸溶液中进行阳极氧化，氧化温度在10℃，电流密度为1.2A/dm2，且阴极板采用高纯石墨板；3)将氧化后的铝合金试样用纯水清洗干净后，放入SnSO4和NiSO4为主盐的沉积液中进行交流电(AC)和直流电(DC)多重叠加(AC-DC-AC-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金表面双层微结构薄膜干涉着色方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将铝合金试样分别放入碱蚀液和酸洗液中进行前处理，处理后保证试样表面平整和洁净，具有相同的表面状态；2)将前处理后的试样放入108～190g/L的硫酸溶液中进行阳极氧化，电流密度为1.2～1.8A/dm

【技术特征摘要】
1.一种铝合金表面双层微结构薄膜干涉着色方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将铝合金试样分别放入碱蚀液和酸洗液中进行前处理，处理后保证试样表面平整和洁净，具有相同的表面状态；2)将前处理后的试样放入108～190g/L的硫酸溶液中进行阳极氧化，电流密度为1.2～1.8A/dm2；3)将氧化后的铝合金试样用蒸馏水水洗干净后，放入SnSO4和NiSO4为主盐的沉积液中进行交流电和直流电多重叠加电沉积；4)将电沉积后的试样放入环保型碱土盐封孔溶液中封孔处理15～20min。2.根据权利要求1所述一种铝合金表面双层微结构薄膜干涉着色方法，其特征在于，步骤2)中，阳极氧化的温度在10～28℃。3.根据权利要求1所述一种铝合金表面双层微结构薄膜干涉着色方法，其特征在于，步骤3)中阴极板为高纯石墨板，极板间距的设置要与溶液含量相匹配。4.根据权利要求1所述一种铝合金表面双层微结构薄膜干涉着色技术，其特征在于，步骤3)中，沉积液的组成为：硫酸亚锡：4～25g/L六水硫酸镍：14～35g/L硫酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东初，魏红阳，常萌蕾，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44