一種金屬表面顏色漸變的處理方法及由其得到的金屬材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種金屬表面處理方法，其主要包括以下步驟：陽極氧化處理、漸變噴涂處理、著色處理、去除油墨處理以及封孔處理。本發(fā)明通過漸變噴涂，將含有染料的水溶性油墨噴涂于陽極氧化膜層的表面，通過控制工件表面油墨的厚薄（即油墨的量）實現(xiàn)單色漸變效果或者采用多種顏色進行噴涂使工件表面實現(xiàn)多色漸變效果，其可以實現(xiàn)線性漸變、徑向漸變、菱形漸變等多種漸變效果，大大改善了金屬表面的裝飾效果。
【專利說明】—種金屬表面顏色漸變的處理方法及由其得到的金屬材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及表面處理領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬表面處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前金屬表面裝飾中，漸變色的實現(xiàn)主要是通過在金屬工件表面直接噴涂或者印刷來實現(xiàn)的。對于高檔數(shù)碼外殼裝飾的漸變又以噴涂最為常見，通過對噴涂設(shè)備的控制，得到一種或幾種顏色的漸變。其可以實現(xiàn)多種顏色的漸變，并且漸變形式多，但現(xiàn)有的噴涂表面裝飾層均為漆膜，由于漆膜與金屬結(jié)合力較差，使用過程中容易產(chǎn)生脫落現(xiàn)象；同時，由于漆膜的硬度較低使用的過程中很容易產(chǎn)生刮痕，磨損，其表面很容易失去光澤，這些因素的影響使得其在金屬數(shù)碼外殼表面裝飾的應(yīng)用受到了限制。
[0003]而對于金屬的陽極氧化產(chǎn)品可通過染色處理，使染料分子浸入其陽極氧化膜孔內(nèi)實現(xiàn)漸變效果。由于表面不同于漆膜，具有更好的金屬質(zhì)感和更好的表面性能。目前傳統(tǒng)的染色處理只能實現(xiàn)單色或雙色的直線型漸變，如一種顏色由深色到淺色、兩種顏色由一種顏色漸變到另一種顏色。但其只能實現(xiàn)直線型的漸變，無法實現(xiàn)由淺色到深色再到淺色的漸變效果、徑向的漸變、菱形漸變或者多種顏色同時在一片工件上的漸變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。
[0005]為此，本發(fā)明提供一種金屬表面顏色漸變的處理方法，其包括以下步驟:
51:陽極氧化處理:對經(jīng)過前處理的金屬工件進行陽極氧化處理，在金屬工件表面形成陽極氧化膜層；
52:漸變噴涂處理:將噴涂液噴涂在所述陽極氧化膜層上，使噴涂液的厚度成連續(xù)變化；所述噴涂液為含有染料的水溶性油墨；
53:著色處理:將步驟S2所得的金屬工件靜置l_30min以使著色完全；
54:去除油墨處理:將S3所得的金屬工件進行水洗處理，以去除陽極氧化膜層上的水溶性油墨；
55:封孔處理，將步驟S4所得的金屬工件進行封孔處理。
[0006]同時，本發(fā)明還提供一種金屬材料，所述金屬材料為經(jīng)過以上所述的處理方法處理后所得到的金屬材料。
[0007]本發(fā)明通過漸變噴涂，將噴涂液(水溶性油墨和染料的混合物)噴涂于陽極氧化膜層的表面，然后靜置，染料分子被吸附進金屬工件表面的陽極氧化膜層中的微孔中，實現(xiàn)染色。本發(fā)明通過漸變噴涂控制噴涂于金屬工件表面油墨的厚薄(即油墨的量)的漸變變化，使得金屬工件表面不同位置吸附進陽極氧化膜層微孔中的染料分子的量不同，形成漸變?nèi)旧?，進而實現(xiàn)漸變效果；或者采用多種顏色進行噴涂，在工件表面實現(xiàn)多色漸變效果。通過控制噴涂設(shè)備，可以實現(xiàn)線性漸變、徑向漸變、菱形漸變等多種漸變效果，大大改善了金屬表面的裝飾效果。[0008]
【具體實施方式】
[0009]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0010]一種金屬表面顏色漸變的處理方法，其包括以下步驟:
51:陽極氧化處理:對經(jīng)過前處理的金屬工件進行陽極氧化處理，在金屬工件表面形成陽極氧化膜層；
52:漸變噴涂處理:將噴涂液噴涂在所述陽極氧化膜層上，使噴涂液的厚度成連續(xù)變化；所述噴涂液為含有染料的水溶性油墨；
53:著色處理:將步驟S2所得的金屬工件靜置l_30min，以使著色完全；
54:去除油墨處理:將S3所得的金屬工件進行水洗處理，以去除陽極氧化膜層上的水溶性油墨；
55:封孔處理，將步驟S4所得的金屬工件進行封孔處理。
[0011]在本發(fā)明中，對金屬工件沒有特殊限定，可以為常規(guī)的能夠進行陽極氧化處理并在表面形成微孔的金屬工件，本發(fā)明優(yōu)選鋁金屬工件或鋁合金工件。
[0012]金屬工件在進行陽極氧 化前優(yōu)選進行前處理，對于不同的金屬工件，前處理工藝對于本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，在此不做詳細(xì)描述。以鋁或鋁合金為例，其前處理工藝一般包括:除油除蠟處理、堿蝕處理、中和處理、化學(xué)拋光處理、中和處理以及清洗等。
[0013]在本發(fā)明中，所述陽極氧化處理可以為常規(guī)的金屬陽極氧化處理，陽極氧化處理一般是指以金屬工件為陽極，以電解槽為陰極，將金屬工件置于電解液中進行氧化。電解液可以為硫酸、鉻酸、草酸等的水溶液中的一種或幾種。本發(fā)明優(yōu)選為硫酸陽極氧化，其具體操作為:將金屬工件置于濃度為150~210g/L的硫酸溶液中，在5~20V電壓下處理10~60min。經(jīng)過上述硫酸陽極氧化處理后，得到的陽極氧化膜層的厚度為5~20um，其孔隙率較高、耐腐蝕性和耐磨性能更佳。
[0014]在本發(fā)明中，采用漸變噴涂的方式將噴涂液噴涂在所述陽極氧化膜層上，使噴涂液的厚度成連續(xù)變化。此處“連續(xù)變化”可以理解為:將金屬表面的每個位置用坐標(biāo)(X，Y)表示，該點噴涂液的厚度Z用函數(shù)表示為Z=f ?，￥)，函數(shù)€ (X，Y)為連續(xù)函數(shù)。
[0015]本發(fā)明中噴涂液為含有染料的水溶性油墨。在進行漸變噴涂時，如果直接噴涂染料溶液，由于流平作用，噴涂在金屬工件表面的染料溶液會形成厚度一致的溶液膜，即噴涂后，金屬工件表面各個位置的染料含量一致，吸附進陽極氧化膜層微孔中的染料含量一致，無法實現(xiàn)漸變效果。
[0016]本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，將染料摻入水溶性油墨中形成噴涂液，在金屬工件表面進行噴涂后，其可以吸附在工件表面，且保持具有漸變效果的厚度不變，即可以在金屬工件表面實現(xiàn)厚度連續(xù)變化的油墨層，靜止一段時間，摻入水溶性油墨中的染料能夠被吸附進金屬工件表面的陽極氧化膜層微孔中，進而實現(xiàn)漸變效果。
[0017]發(fā)明人分析可能是因為水溶性油墨流動性較差，其吸附在金屬工件表面形成油墨層后不會產(chǎn)生擴散或流平，其可以保持油墨層的厚度不變；而染料分子中含有-SO3H和-COOH等陰離子基團，其與陽極氧化膜層存在化學(xué)及物理吸附作用，非常容易被吸附進入陽極氧化膜層的微孔中。同時，由于油墨層是水溶性的，在染料分子本充分的吸附進陽極氧化膜層的微孔中后，可以通過簡單的水洗步驟，使吸附在金屬工件表面的水溶性油墨溶解在水中，進而進行去除，且去除水溶性油墨后，金屬工件的表觀不會發(fā)生變化或變形。故，本發(fā)明采用水溶性油墨和染料的混合物進行噴涂，染料分子均勻分散在水溶性油墨中，由于水溶性油墨厚度的連續(xù)變化，金屬工件表面各個位置的染料分子的量也能呈現(xiàn)連續(xù)變化，吸附進陽極氧化膜層的微孔中的染料分子的量也呈連續(xù)變化，繼而實現(xiàn)漸變效果。[0018]在本發(fā)明中，水溶性油墨沒有特殊限定，可以為常規(guī)的水溶性油墨，本發(fā)明中，水溶性油墨包括溶劑和染料,優(yōu)選為醇類水溶性油墨、短鏈油脂類水溶性油墨、酮類水溶性油墨。所述醇類水溶性油墨為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，一般是指溶劑為醇類，例如溶劑為丙醇、丁醇等的水溶性油墨；所述短鏈油脂類水溶性油墨為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，一般是指溶劑為短鏈油脂類，例如溶劑為甘油的水溶性油墨；所述酮類水溶性油墨為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，一般是指溶劑為酮類，例如溶劑為丙酮、丁酮等的水溶性油墨。
[0019]在本發(fā)明中，水溶性油墨的主要成分為染料成分、溶劑成分。優(yōu)選的，以所述水溶性油墨的質(zhì)量為基準(zhǔn)，染料的濃度為10_20wt%，更加有利于染料被吸附進陽極氧化膜層的微孔中。
[0020]噴涂液中的染料優(yōu)選為偶氮類染料、蒽醌類染料、硝基類染料、酞菁類染料中的一種或幾種。偶氮類染料、蒽醌類染料、硝基類染料、酞菁類染料均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在此不做贅述。陽極氧化膜層壁呈正電性，所噴涂的噴涂液中的染料分子含有-SO3H和-COOH等陰離子基團，其與陽極氧化膜層存在化學(xué)及物理吸附作用，可使水溶性油墨中的染料被吸附進陽極氧化膜層中。噴涂后對工件做靜置處理，靜置l_30min基本可使得滲透性油墨中的染料分子完全進入陽極氧化膜層中。
[0021]在噴涂的過程中，可以根據(jù)所需要的漸變效果、形狀或圖案控制噴涂在陽極氧化膜層不同部位的噴涂液的厚度(即噴墨量)，如需要顏色變深時，控制噴涂液的厚度逐漸增加，則吸附進入陽極氧化膜層微孔中的染料的量逐漸增加，顏色逐漸變深；需要顏色變淺時，控制噴涂液的厚度逐漸減少，則吸附進入陽極氧化膜層微孔中的染料的量逐漸增減少，顏色逐漸變淺。
[0022]漸變噴涂的噴涂設(shè)備采用自動噴涂設(shè)備，其噴槍位于橫向和縱向兩根控制導(dǎo)軌上。通過計算機程序控制導(dǎo)軌電機的運動，使得設(shè)備中噴槍可以實現(xiàn)勻速或者勻加速的直線、圓形或者是矩形的運動。同時，通過計算機控制噴槍噴出的噴涂液的量的多少，從而在工金屬件表面噴涂上各種厚度和形狀的噴涂液層；通過更換噴涂液中染料的顏色種類，可以實現(xiàn)多種顏色的漸變效果。自動噴涂設(shè)備噴槍的口徑為0.1-0.3毫米，以便制作出細(xì)膩的漸變效果。
[0023]通過對噴涂設(shè)備的調(diào)節(jié)控制，可以實現(xiàn)多種漸變的效果，如單色漸變效果、雙色及多色漸變效果。漸變效果主要通過控制噴槍在工件表面噴涂的漸變的油墨厚度來實現(xiàn)。越厚的油墨中含有的染料分子多，則對應(yīng)的陽極氧化膜層可吸附更多的染料分子，陽極氧化膜層的顏色較深；反之噴涂較薄的油墨中含有的染料分子較少，對應(yīng)陽極氧化膜層的顏色則較淺，從而實現(xiàn)顏色的漸變效果。通過在工件表面噴涂兩種或者兩種以上的油墨，可以實現(xiàn)雙色及多色漸變的效果。同時，也可通過程序控制，在陽極氧化膜層表面形成具有漸變效果的特定圖案或形狀。
[0024]為了提高水溶性油墨層與陽極氧化膜層的親和性，促進著色的進行，本發(fā)明優(yōu)選對經(jīng)過陽極氧化處理的工件進行充分的水洗，并進行干燥處理。干燥處理不限于使用潔凈的壓縮空氣吹干，或者使用烤箱烘干，烘干的溫度為40-100°C，直至表面無明顯的水滴殘留。這樣利于后續(xù)水溶性滲透性油墨與陽極氧化膜層親密的接觸，有利于著色的進行。
[0025]本發(fā)明中，由于漸變噴涂的噴涂液中油墨為水溶性的，在著色完全后，可以通過簡單的水洗步驟去除油墨層。在充分水洗后，對金屬工件進行封孔處理，本發(fā)明對所述封孔處理沒有特殊限定，可以為常規(guī)的金屬陽極氧化膜封孔方法；例如，采用鎳封孔劑進行封孔處理。鎳封孔劑可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的鎳封孔劑，本發(fā)明優(yōu)選為醋酸鎳。封孔溶液的濃度一般為6-10g/L，溶液溫度為95-98°C，控制封孔的時間為15-40分鐘。
[0026]另外，本發(fā)明還提供一種金屬材料，所述金屬材料為經(jīng)過以上所述的處理方法處理后所得到的金屬材料。
[0027]本發(fā)明通過漸變噴涂，將水溶性油墨和染料的混合物噴涂于陽極氧化膜層的表面，通過控制噴涂于工件表面的噴涂液的厚薄(即噴涂液的量)實現(xiàn)漸變效果，或者采用多種顏色進行噴涂，在工件表面實現(xiàn)多色漸變效果。其可以實現(xiàn)線性漸變、徑向漸變、菱形漸變等多種漸變效果，大大改善了金屬表面的裝飾效果。
[0028]下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的描述。
[0029]實施例1
將鋁金屬工件置于濃度50g/L的合金除油粉中，溫度60±10°C下進行除油除蠟處理4分鐘，然后在濃度為60g/L，溫度為70±10°C的NaOH溶液中進行堿蝕處理15s，再將其放置于濃度為40%的硝酸溶液中 進行中和處理，充分的清潔表面。
[0030]然后將鋁合金工件陽極氧化溶液中進行陽極氧化處理；陽極氧化溶液中硫酸的濃度為180g/L，鋁離子濃度為6g/L，陽極氧化溶液的溫度為19-20°C，設(shè)定直流電壓為15V，氧化時間為40分鐘。
[0031]采用自動噴涂設(shè)備制作單色徑向漸變的樣品，在工件表面噴涂含有染料的水溶性油墨，其中染料的主要成分為奧野生產(chǎn)的型號為419的藍(lán)色染料，染料在水溶性油墨中的濃度為10wt%。噴涂完成后靜置15分鐘,然后進行充分水洗。
[0032]然后將工件浸入封孔溶液中進行封孔處理，所用的封孔劑為日本奧野生產(chǎn)的Topseal DX-500，溶液濃度為8g/L，封孔處理30分鐘。封孔后對表面進行充分的水洗并干燥處理，即可得到成品。通過肉眼觀察所得的成品，其顏色漸變效果均良好，漸變圖案連續(xù)、清晰。
[0033]實施例2
將鋁金屬工件置于濃度50g/L的合金除油粉中，溫度60±10°C下進行除油除蠟處理4分鐘，然后在濃度為60g/L，溫度為70±10°C的NaOH溶液中進行堿蝕處理15s，再將其放置于濃度為40%的硝酸溶液中進行中和處理，充分的清潔表面。
[0034]然后將鋁合金工件陽極氧化溶液中進行陽極氧化處理；陽極氧化溶液中硫酸的濃度為160g/L，鋁離子濃度為5g/L，陽極氧化溶液的溫度為19-20°C，設(shè)定直流電壓為13V，氧化時間為35分鐘。
[0035]采用自動噴涂設(shè)備制作單色徑向漸變的樣品，在工件表面噴涂含有染料的水溶性油墨，其中染料的主要成分為奧野公司生產(chǎn)的型號為102的紅色染料，染料在水溶性油墨中的濃度為15wt%。噴涂完成后靜置15分鐘,然后進行充分水洗。
[0036]然后將工件浸入封孔溶液中進行封孔處理，所用的封孔劑為日本奧野生產(chǎn)的Topseal DX-500，溶液濃度為8g/L，封孔處理30分鐘。封孔后對表面進行充分的水洗并干燥處理，即可得到成品。通過肉眼觀察所得的成品，其顏色漸變效果均良好，漸變圖案連續(xù)、清晰。
[0037]實施例3 將鋁金屬工件置于濃度50g/L的合金除油粉中，溫度60±10°C下進行除油除蠟處理4分鐘，然后在濃度為60g/L，溫度為70±10°C的NaOH溶液中進行堿蝕處理15s，再將其放置于濃度為40%的硝酸溶液中進行中和處理，充分的清潔表面。
[0038]然后將鋁合金工件陽極氧化溶液中進行陽極氧化處理；陽極氧化溶液中硫酸的濃度為200g/L，鋁離子濃度為10g/L，陽極氧化溶液的溫度為19-20°C，設(shè)定直流電壓為16V，氧化時間為30分鐘。
[0039]取出工件進行充分水洗，然后采用烤箱烘干，烤箱溫度為85°C，烘干處理6分鐘。
[0040]采用自動噴涂設(shè)備制作單色徑向漸變的樣品，在工件表面噴涂含有染料的水溶性油墨，其中染料的主要成分為奧野公司生產(chǎn)的型號為Green GM的綠色染料，染料在水溶性油墨中的濃度為20wt%。噴涂完成后靜置20分鐘,然后進行充分水洗。
[0041]然后將工件浸入封孔溶液中進行封孔處理，所用的封孔劑為日本奧野生產(chǎn)的Topseal DX-500，溶液濃度為8g/L，封孔處理30分鐘。封孔后對表面進行充分的水洗并干燥處理，即可得到成品。通過肉眼觀察所得的成品，其顏色漸變效果均良好，漸變圖案連續(xù)、清晰。
[0042]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，因此，只要運用本發(fā)明的說明書內(nèi)容所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬表面顏色漸變的處理方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:陽極氧化處理:對經(jīng)過前處理的金屬工件進行陽極氧化處理，在金屬工件表面形成陽極氧化膜層； 52:漸變噴涂處理:將噴涂液噴涂在所述陽極氧化膜層上，使噴涂液的厚度成連續(xù)變化；所述噴涂液為含有染料的水溶性油墨； 53:著色處理:將步驟S2所得的金屬工件靜置l_30min，以使著色完全； 54:去除油墨處理:將S3所得的金屬工件進行水洗處理，以去除陽極氧化膜層上的水溶性油墨； 55:封孔處理，將步驟S4所得的金屬工件進行封孔處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述水溶性油墨包括溶劑和染料，以所述水溶性油墨的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述染料的含量為10-20wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其特征在于，所述染料為偶氮類染料、蒽醌類染料、硝基類染料、酞菁類染料中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其特征在于，所述水溶性油墨為醇類水溶性油墨、短鏈油脂類水溶性油墨、酮類水溶性油墨中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其特征在于，所述溶劑為丙醇、丁醇、甘油、丙酮或丁酮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述陽極氧化處理為:將金屬工件置于濃度為150~210g/L的硫酸溶液中，電壓為5~20V，時間為10~60min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，在步驟S2前還包括對步驟SI所得的工件進行水洗干燥處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述封孔處理為采用鎳封孔劑進行封孔處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述金屬工件為鋁工件或鋁合金工件。
10.一種金屬材料，其特征在于，所述金屬材料為經(jīng)過權(quán)利要求1至權(quán)利要求9任意一項所述的處理方法處理后所得到的金屬材料。
【文檔編號】C25D11/02GK103540984SQ201210236388
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月10日
【發(fā)明者】高春楠, 陳梁 申請人:比亞迪股份有限公司