专利名称：在铝及铝合金表面一步生成彩色氧化膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种在铝及铝合金表面生成彩色氧化膜的工艺。
背景技术：
本发明是在铝及铝合金表面直接氧化制备彩色氧化膜层的方法。铝及铝合金表面彩色氧化膜的制备方法是先将铝及铝合金在硫酸电解液中阳极氧化，然后在含有金属的盐溶液中进行电解处理，在电场的作用下，使金属离子进入并沉积到氧化膜的孔隙中，从而使铝及铝合金表面着色。这种着色方法目前广泛应用于建筑用铝型材的表面着色。
一般的电解着色的工艺流程主要包括除油脱脂、碱蚀、中和、阳极氧化、电解着色过程。铝合金阳极氧化——着色工艺能够在铝合金表面形成颜色多样的具有装饰性的保护膜，提高了铝的表面性能。
阳极氧化后的铝合金电解着色方法有多种，有镍盐电解着色、锡盐电解着色、银盐电解着色、高锰酸盐电解着色、亚硒酸盐电解着色。中国专利CN96119133.3在铝合金阳极氧化后，用10～180克/升硫酸或50～300克/升磷酸在室温下浸泡进行扩孔处理，然后用由硒盐着色添加剂和硫酸等组成的溶液在电压为8～12伏下进行电解着色，着色时间为2～5分钟，所制成的氧化膜为金黄色。中国专利CN89105774.9在硫酸溶液中阳极氧化后，利用含硫酸镍、硫酸铵、硫酸锰、柠檬酸铵及硼酸的水溶液中采用50赫兹的交流电进行电解着色，着色2～10分钟可以得到由琥珀色向黑色过渡的不同颜色氧化膜。但是这种方法氧化和着色分为两步完成，工艺复杂，对前处理要求严格。因此，采用一种环保的新方法，在铝合金表面一步生成具有高耐蚀性和高耐磨性的彩色氧化铝合金膜具有现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在铝及铝合金表面一步生成彩色氧化膜的方法，该方法将氧化和着色两个步骤合二为一，在铝及铝合金表面一步形成彩色氧化膜。采用本发明的方法处理铝及铝合金，对前处理要求不严格，处理液为弱碱性，操作温度范围宽，处理过程中对环境没有污染。
本发明的铝及铝合金一步彩色氧化方法，其工艺流程为上架→直接氧化着色→水洗→风干→包装。
此方法的
具体实施例方式将铝或铝合金直接置于含有成膜剂和添加剂的电解液中，铝或铝合金工件连接到电源的正极，作为阳极，不锈钢容器同时作为电解槽和阴极，接到电源的负极上，采用氧化电源进行氧化。
本发明采用恒电流氧化，氧化电流密度为0.08～2安/厘米2，用循环水冷却系统将电解液温度控制在10～50℃范围内，氧化时间为0.5～3小时，氧化结束后水洗、烘干即可在铝及铝合金表面生成黄色-褐色-黑色的氧化膜。
本发明所述的成膜剂组成为硅酸钠2～10克/升、氢氧化钠0.5～2克/升、钼酸钠0.2～4克/升、氟硅酸钠0.1～9克/升；添加剂为钨酸钠0.2～10克/升、高锰酸钾0.5～4克/升。
本发明所述采用的氧化电源为一种非正弦波的脉冲电源，其正向输出峰值电压为220～1000伏，负向输出峰值电压为0～100伏，其输出波形为斜三角形。
本发明所述的一种在铝及铝合金表面一步生成彩色氧化膜的方法，随着氧化时间不同，表面的颜色可以是黄色、褐色或黑色。当氧化时间为0.5～1小时，表面颜色为黄色；氧化时间为1～1.5小时，表面颜色为褐色；当氧化时间大于1.5小时，表面颜色为黑色。
本发明氧化过程中在铝或其合金表面产生放电火花。
本发明的有益效果是生成的彩色氧化膜厚度可达20～200微米，氧化膜在铝及铝合金表面原位生长，表面均匀致密，具有高的耐磨性和耐蚀性。该工艺具有工艺简单、成本低、无污染的特点。
具体实施例方式
实施例1将纯铝直接置于含有硅酸钠浓度3克/升、氢氧化钠浓度1克/升、高锰酸钾浓度2克/升、钼酸钠浓度0.9克/升、氟硅酸钠浓度3克/升、钨酸钠浓度2克/升的水溶液中进行氧化。氧化电流密度为0.1安/厘米2，温度40℃，氧化时间为0.5小时，即可在纯铝表面生成黄色氧化膜。
实施例2将纯铝直接置于含有硅酸钠浓度3克/升、氢氧化钠浓度1克/升、高锰酸钾浓度2克/升、钼酸钠浓度0.9克/升、氟硅酸钠浓度3克/升、钨酸钠浓度2克/升的水溶液中进行氧化。氧化电流密度为0.1安/厘米2，温度40℃，氧化时间为1小时，即可在纯铝表面生成褐色氧化膜。
实施例3将纯铝直接置于含有硅酸钠浓度3克/升、氢氧化钠浓度1克/升、高锰酸钾浓度2克/升、钼酸钠浓度0.9克/升、氟硅酸钠浓度3克/升、钨酸钠浓度2克/升的水溶液中进行氧化。氧化电流密度为0.1安/厘米2，温度40℃，氧化时间为1.5小时，即可在纯铝表面生成黑色氧化膜。
实施例4将铝合金直接置于含有硅酸钠浓度6克/升、氢氧化钠浓度2克/升、高锰酸钾浓度4克/升、钼酸钠浓度3克/升、氟硅酸钠浓度1克/升、钨酸钠浓度3克/升的水溶液中进行氧化，氧化电流密度为0.4安/厘米2，温度40℃，氧化时间为0.5小时，即可在铝合金表面生成深黄色氧化膜。
实施例5将铝合金直接置于含有硅酸钠浓度6克/升、氢氧化钠浓度2克/升、高锰酸钾浓度4克/升、钼酸钠浓度3克/升、氟硅酸钠浓度1克/升、钨酸钠浓度3克/升的水溶液中进行氧化，氧化电流密度为0.4安/厘米2，温度40℃，氧化时间为1小时，即可在铝合金表面生成深褐色氧化膜。
实施例6将铝合金直接置于含有硅酸钠浓度6克/升、氢氧化钠浓度2克/升、高锰酸钾浓度4克/升、钼酸钠浓度3克/升、氟硅酸钠浓度1克/升、钨酸钠浓度3克/升的水溶液中进行氧化，氧化电流密度为0.4安/厘米2，温度40℃，氧化时间为1.5小时，即可在铝合金表面生成黑色氧化膜。
权利要求
1.一种在铝及铝合金表面一步生成彩色氧化膜的方法，其特征是其工艺流程为将铝或铝合金直接置于含有成膜剂和添加剂的电解液中，铝或铝合金工件连接到电源的正极，作为阳极，不锈钢容器同时作为电解槽和阴极，接到电源的负极上，采用氧化电源进行氧化；本发明采用恒电流氧化，氧化电流密度为0.08～2安/厘米2，用循环水冷却系统将电解液温度控制在10～50℃范围内，氧化时间为0.5～3小时，氧化结束后水洗、烘干，即可在铝及铝合金表面生成黄色—褐色—黑色的氧化膜。
2.根据权利要求1所述的铝及铝合金表面一步生成彩色氧化膜的方法，其特征是所述的成膜剂组成为硅酸钠2～10克/升、氢氧化钠0.5～3克/升、钼酸钠0.2～4克/升、氟硅酸钠0.1～9克/升；添加剂为钨酸钠0.2～10克/升、高锰酸钾0.5～4克/升。
3.根据权利要求1或2所述的铝及铝合金表面一步生成彩色氧化膜的方法，其特征是所述氧化所用的电源为一种非正弦波的脉冲电源，其正向输出峰值电压为220～1000伏，负向输出峰值电压为0～100伏，其输出波形为斜三角形。
4.根据权利要求3所述的铝及其合金表面一步生成彩色氧化膜的方法，其特征是当氧化时间为0.5～1小时，表面颜色为黄色；氧化时间为1～1.5小时，表面颜色为褐色；当氧化时间大于1.5小时，表面颜色为黑色。
全文摘要
一种在铝及铝合金表面一步生成彩色氧化膜的工艺，该工艺为将铝或铝合金直接置于含有硅酸钠2～10克/升、氢氧化钠0.5～3克/升、钼酸钠0.2～4克/升、氟硅酸钠0.1～9克/升、钨酸钠0.2～10克/升、高锰酸钾0.5～4克/升的水溶液中进行氧化，氧化电流密度为0.08～2A/厘米
文档编号C25D11/14GK1873059SQ20061001267
公开日2006年12月6日 申请日期2006年5月1日 优先权日2006年5月1日
发明者于升学, 韩婧 申请人:燕山大学