一种铝合金表面纹理的处理方法及其铝合金制品的制作方法
【专利摘要】本申请涉及铝合金表面处理领域，具体讲，涉及一种铝合金表面纹理的处理方法及制备得到的铝合金制品。其步骤为：设计铝合金制品表面的立体纹理图案，在用于制备所述铝合金制品的模具型腔的内壁上雕刻与立体纹理图案形状互补的立体纹理图案；将待加工铝合金制品置于模具型腔内，进行纹理热压；在铝合金制品表面涂覆感光胶后曝光，进行第一次阳极氧化处理；除去感光胶，进行第二次阳极氧化处理。本申请的处理方法极大地简化了铝合金表面纹理实现性，具有易实现、耗时短、产能高、成本低、一致性好、表面纹理效果丰富多彩等优点。
【专利说明】
一种铝合金表面纹理的处理方法及其铝合金制品
技术领域
[0001 ] 本申请涉及铝合金表面处理领域，具体讲，涉及一种铝合金表面纹理的处理方法及其招合金制品。
【背景技术】
[0002]铝合金表面效果最常见的是拉丝、喷砂，还有采用数控刀具切削加工纹理、激光镭射纹理等方式在铝合金表面的处理方式，以在铝合金表面实现纹理。但数控刀具切削加工纹理的工艺方式具有:可实现的纹理有局限、耗时长、产能低、成本高等缺点。激光镭射加工的纹理颜色也有局限和差异，由于激光镭射纹理颜色有限，无法根据所需设计来做任意颜色搭配。并且激光镭射纹理局限于平面二维图案，无法做到三维立体效果。
[0003]鉴于此，特提出本申请。
【发明内容】
[0004]本申请的首要发明目的在于提出一种铝合金表面纹理的处理方法。
[0005]本申请的第二发明目的在于提出采用该处理方法制备得到的铝合金制品。
[0006]为了完成本申请的目的，采用的技术方案为:
[0007]本申请涉及一种铝合金表面纹理的处理方法，至少包括以下步骤:
[0008](I)设计铝合金制品表面的立体纹理图案，在用于制备所述铝合金制品的模具型腔的内壁上雕刻与所述立体纹理图案形状互补的立体纹理图案；
[0009](2)将待加工铝合金制品置于步骤(I)制备得到模具型腔内，将模具型腔加热至500?550°C并维持I?180秒进行纹理热压；
[0010](3)将纹理热压后的铝合金制品从模具型腔内取出，在所述铝合金制品表面涂覆感光胶后曝光，进行第一次阳极氧化处理；
[0011](4)除去所述感光胶，进行第二次阳极氧化处理。优选的，采用模具蚀刻或激光镭雕的方法在所述模具型腔的内壁上进行雕刻。
[0012]优选的，加热过程中的升温速度为I?10°C/min，优选4?8°C/min。
[0013]优选的，对模具型腔进行加压，使模具型腔内的压力为5?lOMpa。
[0014]优选的，通过向模具型腔内注入气体的方式进行加压，所述气体优选不燃气体，更优选为氮气。
[0015]优选的，在进行第一次阳极氧化处理前对所述铝合金制品进行氧化前处理，所述氧化前处理包括酸性脱脂、碱洗、除灰中和、超声水洗和化学抛光;在步骤(4)中，在进行第二次阳极氧化处理前对所述铝合金制品进行氧化前处理，所述氧化前处理为中和水洗。
[0016]优选的，所述第一次阳极氧化处理和所述第二次阳极氧化处理均采用硫酸直流阳极氧化;第一次阳极氧化的条件为:电压为11?12.5V，电流密度为0.9?1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为200?220g/L，阳极氧化时间为30?40min;第二次阳极氧化的条件为:电压为10?11V，电流密度为0.9?1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为150?180g/L，阳极氧化时间为10?20分钟。
[0017]优选的，在步骤(3)中，所述感光胶的涂覆位置与所述立体纹理图案相结合，从而形成具有两种颜色的立体纹理图案。
[0018]优选的，在步骤(4)中，采用脱膜液或脱膜粉除去所述感光胶。
[0019]本申请还涉及一种采用本申请的方法制备得到的铝合金制品，其中，所述铝合金制品表面立体纹理的深度为0.01?0.1mm，优选0.03?0.1mm。
[0020]本申请的技术方案至少具有以下有益的效果:
[0021]本申请是利用铝合金材料的高温可塑性，采用模具高温热压铝材的方式，将模具纹理热压成型转印于铝合金表面，从而形成了具有立体纹理图案的铝合金表面。本申请还通过菲林曝光遮蔽阳极氧化染色工艺方式结合，从而可在铝合金表面形成双色染色。本申请的处理方法极大地简化了铝合金表面纹理的实现性问题，具有易实现、耗时短、产能高、成本低、一致性好、表面纹理效果丰富多彩等优点。并且突破了铝合金表面纹理的局限性，解决了目前在铝合金表面加工纹理的难实现性、产能低、成本高的问题，也制造出更多的采用传统加工方式无法实现的新的纹理效果。
[0022]采用本申请的制备方法，可制备得到立体图案与双色图案分别存在、或双色立体图案的铝合金制品，从而可制备更多样更新颖的三维立体纹理。
【附图说明】
[0023]图1为实施例1广品的不意图；
[0024]图2为实施例2产品的示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
[0026]本申请通过模具热压与阳极氧化结合的方式，制备得到具有立体纹理图案的铝合金制品。其中，模具热压为采用模具高温热压铝材的方式，将模具纹理热压成型转印于铝合金表面，从而形成了具有立体纹理图案的铝合金表面。本申请的铝合金阳极氧化是以未涂覆感光胶的铝合金区域表面为阳极置于硫酸电解液中，利用电解作用，使铝表面形成多孔型氧化铝膜层的过程。阳极氧化后在铝件表面形成的多孔型氧化铝膜层为后续染色浸染色粉离子提供载体。本申请可按设计纹理的要求，有选择性地采用抗氧化的曝光显影油墨进行遮蔽局部区域。本申请的铝合金表面处理方法，至少包括以下步骤:
[0027](I)设计铝合金制品表面的立体纹理图案，在用于制备铝合金制品的模具型腔的内壁上雕刻与立体纹理图案形状互补的立体纹理图案；
[0028](2)将待加工铝合金制品置于步骤(I)制备得到模具型腔内，将模具型腔加热至500?550°C并维持I?180秒进行纹理热压，使得模具型腔内的立体纹理图案压印与铝合金材料表面；
[0029](3)将纹理热压后的铝合金制品从模具型腔内取出，在铝合金制品表面涂覆感光胶后曝光，进行第一次阳极氧化处理；
[0030](4)除去所述感光胶，进行第二次阳极氧化处理。
[0031]在本申请中，利用铝合金材料的高温可塑性将模具型腔加热至500?550°C，在该温度下，可将铝合金表面快速形成所需的立体图案。
[0032]作为本申请的一种改进，在步骤(I)中，采用模具蚀刻或激光镭雕的方法在所述模具型腔的内壁上进行雕刻。其中，模具蚀刻，即采用化学腐蚀模具，在模具型腔内壁上形成目标纹路;激光镭雕，即利用激光能量在模具型腔内壁上雕出目标纹路。
[0033]作为本申请的一种改进，在步骤(2)中，加热过程中的升温速度为I?10°C/min，优选4 ?8°C/min0
[0034]作为本申请的一种改进，在步骤(2)中，对模具型腔进行加压，使模具型腔内的压力为5?lOMpa。加压可加速立体纹理的形成，并可使立体纹理更加清晰和生动。
[0035]作为本申请的一种改进，通过向模具型腔内注入气体的方式进行加压，气体优选不燃气体，更优选为氮气。通过气体加压，使加压更加均匀，形成的立体纹理更加均匀一致。
[0036]作为本申请的一种改进，在步骤(2)中，加热时间优选20?60秒。加热的时间与铝合金制品的体量和立体图案的复杂程度有关，如果立体图案越复杂、深度越大，加热所需的时间就越长。如果立体图案越简单、深度越小，所需加热时间就相对较短。
[0037]作为本申请的一种改进，在步骤(3)中，涂覆感光胶后采用固定治具，然后通过紫外光照射曝光，从而使涂覆感光胶的部位固化。感光胶涂覆区域可根据设计者任意设计组入口 ο
[0038]作为本申请的一种改进，在步骤(3)中，在进行第一次阳极氧化处理前对所述铝合金制品进行氧化前处理，氧化前处理包括酸性脱脂、碱洗、除灰中和、超声水洗和化学抛光;在步骤(4)中，在进行第二次阳极氧化处理前对铝合金制品进行氧化前处理，氧化前处理为中和水洗。
[0039]其中，第一次阳极氧化前处理具体条件为:
[0040]1、酸性脱脂:酸性脱脂都是在常温下进行，是在以硫酸、磷酸为基的酸性溶液中进行脱脂，其中磷酸含量为30?35g/L，硫酸含量为7?10g/L，酸性脱脂时间为5分钟左右。
[0041]2、碱洗:目的是进一步去除表面的脏污，彻底去除工件表面的自然氧化膜，以显露出纯净的金属基体，为随后阳极氧化均匀导电、生成均匀阳极氧化膜打下良好的基础表面。碱洗工艺过程是将铝合金工件放入氢氧化钠为主成分的碱性溶液中进行浸蚀反应。氢氧化钠含量为40?55g/L，时间为2?5分钟，温度为40?50°C。
[0042]3、除灰中和:目的是要除净碱洗后表面的那层不溶于碱性溶液的铜、铁、硅等金属间化合物及其碱洗产物，以防止其对后道阳极氧化槽液的污染。除灰中和工艺是采用一定浓度的硝酸溶液作为除灰中和槽液，通常采用10 %?25 %的硝酸溶液，在常温下浸渍I?3分钟。
[0043]4、超声水洗:该工序目的是彻底清除除灰中和后工件表面残留的硝酸溶液，一般超声清洗两遍，每遍约3分钟。
[0044]5、化学抛光:采用由磷酸、硫酸、硝酸所组成的三酸化学抛光液。化学抛光能去除铝合金工件表面轻微的模具痕、擦划伤条纹、机械抛光中的摩擦条纹、热变形层等，使粗糙的表面趋于光滑而获得近似镜面光亮的表面。其中三酸化学抛光液中的浓度为磷酸25?30g/L、硫酸30?35g/L、硝酸7?10g/L，温度为90°C左右，时间为20?30秒。
[0045]作为本申请的一种改进，在步骤(3)中，第一次阳极氧化处理包括阳极氧化、染色和封孔；
[0046]具体条件为:
[0047]硫酸直流阳极氧化:电压为11?12.5V，电流密度为1.0A/mm2，硫酸溶液浓度为200?220g/L，阳极氧化时间为30?40分钟。
[0048]染色:根据设计需求，对未涂覆感光胶的已形成纹理及阳极氧化膜的铝合金表面区域进行染色，染色是将已阳极氧化的产品置于一定浓度的色粉槽中来染色，可以根据设计的色彩要求任意染色与纹理搭配多种外观效果。
[0049]封孔:对上述已形成纹理并染色的区域进行封孔处理。封孔工序是“铝阳极氧化并染色后对阳极氧化膜进行的水合处理过程”。将铝件置于85?100°C中含有无镍封孔剂的溶液中进行高温封孔处理，封孔剂的浓度为5?10g/L，时间为30分钟左右。
[0050]作为本申请的一种改进，在步骤(4)中，采用脱膜液或脱膜粉除去所述感光胶，使得第一次阳极氧化时被感光胶保护的区域裸露，而进行第二次阳极氧化准备。
[0051 ]其中，第二次阳极氧化前处理具体条件为:
[0052]第二次阳极氧化将不再进行、酸洗、碱洗、化抛，直接利用弱硝酸溶液中和水洗即可。中和水洗:硝酸溶液浓度为5 %?1 %，时间为I?3分钟。
[0053]第二次阳极氧化的具体条件为:
[0054]采用硫酸直流阳极氧化:电压为10?IIV，电流密度为0.9?1.0A/mm2，硫酸溶液浓度为150?180g/L，阳极氧化时间为10?20分钟。
[0055]染色:根据设计需求，进行第二次阳极氧化染色，可以根据设计的色彩要求任意染色与纹理搭配多种外观效果。
[0056]封孔:将铝件置于85?100°C中含有无镍封孔剂的溶液中进行高温封孔处理，封孔剂的浓度为5?10g/L，时间为20?30分钟。
[0057]作为本申请的一种改进，在步骤(3)中，感光胶的涂覆位置与立体纹理图案相结合，从而使二维色彩图案与已形成的三维立体纹理结合，形成具有两种颜色的立体纹理图案，从而可利用染色效果对立体效果进行渲染，加深立体的呈现效果。
[0058]如果感光胶的涂覆位置与立体纹理图案不在同一位置，可形成立体图案与双色图案分别存在的情况。
[0059]本申请还涉及采用本申请制备方法制备得到的铝合金制品，所述铝合金制品表面立体纹理的深度为0.01?0.Imm，优选0.03?0.I臟。
[0060]实施例1
[0061]本实施例提出一种铝合金表面处理方法，包括以下步骤:
[0062]1、设计铝合金制品表面的立体纹理图案，为如图1所示的立体球型纹理;在用于制备铝合金制品的模具型腔的内壁上模具蚀刻与立体纹理图案形状互补的立体纹理图案；
[0063]2、将待加工铝合金制品置于该模具型腔内，将模具型腔加热至550°C并维持60秒进行纹理热压;加热过程中的升温速度为5°C/min，在升温的同时对模具型腔充入氮气进行加压，使模具型腔内的压力为1Mpa;
[0064]3、将纹理热压后的铝合金制品从模具内取出并冷却，然后进行以下步骤:
[0065]3.1采用固定治具在铝合金制品表面除球形区的空白区域涂覆感光胶，通过紫外光照射曝光，从而使涂覆感光胶的部位固化；
[0066]3.2第一次阳极氧化的氧化前处理:
[0067]3.2.1酸性脱脂:在常温下进行，以硫酸、磷酸为基的酸性溶液中进行脱脂，其中磷酸含量为30g/L，硫酸含量为7g/L，时间为5分钟；
[0068]3.2.2碱洗:将铝合金工件放入氢氧化钠溶液中进行浸蚀反应，氢氧化钠含量为40g/L，时间为3分钟，温度为45°C ;
[0069]3.2.3除灰中和:采用15 %的硝酸溶液，在常温下浸渍I?3分钟；
[0070]3.2.4超声水洗:般超声清洗两遍，每遍约3分钟；
[0071 ] 3.2.5化学抛光:采用由磷酸、硫酸、硝酸所组成的三酸化学抛光液，磷酸25g/L、硫酸30g/L、硝酸7g/L，温度为90 °C左右，时间为20秒；
[0072]3.3第一次阳极氧化处理:
[0073]3.3.I采用硫酸直流阳极氧化:条件为:电压为11?12.5V，电流密度为0.9?I.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为200?220g/L，阳极氧化时间为30?40min;
[0074]3.3.2染色:将已阳极氧化的产品置于一定浓度的色粉槽中染色；
[0075]3.3.3封孔:置于85°C含有无镍封孔剂的溶液中进行高温封孔处理，封孔剂的浓度为5?10g/L，时间为30分钟；
[0076]4、采用脱膜液或脱膜粉除去感光胶，进行第二次阳极氧化处理，对除球形区的空白区域进行染色；
[0077]4.1除去感光胶:
[0078]4.2中和水洗:硝酸溶液浓度为10%，时间为2分钟；
[0079]4.3第二次阳极氧化处理:
[0080]4.3.1采用硫酸直流阳极氧化:条件为:电压为10?11V，电流密度为0.9?1.0A/mm2，硫酸溶液浓度为150?180g/L，阳极氧化时间为10?20分钟；
[0081 ] 4.3.2染色:将已阳极氧化的产品置于一定浓度的色粉槽中染色；
[0082]4.3.3封孔:将铝件置于100°C含有无镍封孔剂的溶液中进行高温封孔处理，封孔剂的浓度为5?I Og/L，时间为20分钟。
[0083]采用本实施例的制备方法制备得到如图1所示的铝合金制品，对球型纹理氧化第一次阳极氧化染色，其他空白区域进行第二次阳极氧化染色，形成多色彩立体纹理效果，球形纹理的深度为0.03?0.1mm。
[0084]实施例2
[0085]本实施例提出一种铝合金表面处理方法，包括以下步骤:
[0086]1、设计铝合金制品表面的立体纹理图案，为图2所述的立体三角形纹理;在用于制备铝合金制品的模具型腔的内壁上模具激光镭雕与立体纹理图案形状互补的立体纹理图案；
[0087]2、将待加工铝合金制品置于该模具型腔内，将模具型腔加热至500°C并维持60秒进行纹理热压;加热过程中的升温速度为8 °C/min;加热的同时对模具型腔充入氮气进行加压，使模具型腔内的压力为8Mpa;
[0088]3、将纹理热压后的铝合金制品从模具内取出并冷却，在铝合金制品表面三角纹理区域涂覆感光胶后曝光，进行第一次阳极氧化处理;具体条件同实施例1;
[0089]4、采用脱膜液或脱膜粉除去感光胶，对三角纹理区域进行第二次阳极氧化处理；具体条件同实施例1。
[0090]采用本实施例的制备方法制备得到如图2所示的铝合金制品，对空白区域进行第一次阳极氧化染色，对三角纹理区域进行第二次阳极氧化染色氧化，形成多色彩立体纹理效果，三角形纹理的深度为0.03?0.1mm。
[0091]本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
【主权项】
1.一种铝合金表面纹理的处理方法，其特征在于，至少包括以下步骤: (1)设计铝合金制品表面的立体纹理图案，在用于制备所述铝合金制品的模具型腔的内壁上雕刻与所述立体纹理图案形状互补的立体纹理图案； (2)将待加工铝合金制品置于步骤(I)制备得到模具型腔内，将模具型腔加热至500?550 °C并维持I?180秒进行纹理热压； (3)将纹理热压后的铝合金制品从所述模具型腔内取出，在所述铝合金制品表面涂覆感光胶后曝光，进行第一次阳极氧化处理； (4)除去所述感光胶，进行第二次阳极氧化处理。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在步骤(I)中，采用模具蚀刻或激光镭雕的方法在所述模具型腔的内壁上进行雕刻。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在步骤(2)中，加热过程中的升温速度为I ?10°C/min，优选4 ?8°C/min。4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在步骤(2)中，对模具型腔进行加压，使模具型腔内的压力为5?lOMpa。5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，通过向模具型腔内注入气体的方式进行加压，所述气体优选不燃气体，更优选为氮气。6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在步骤(3)中，在进行第一次阳极氧化处理前对所述铝合金制品进行氧化前处理，所述氧化前处理包括酸性脱脂、碱洗、除灰中和、超声水洗和化学抛光;在步骤(4)中，在进行第二次阳极氧化处理前对所述铝合金制品进行氧化前处理，所述氧化前处理为中和水洗。7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述第一次阳极氧化处理和所述第二次阳极氧化处理均采用硫酸直流阳极氧化;所述第一次阳极氧化的条件为:电压为11?12.5V，电流密度为0.9?1.0A/mm2，硫酸溶液质量百分比为200?220g/L，阳极氧化时间为30?40min;所述第二次阳极氧化的条件为:电压为10?11V，电流密度为0.9?Ι.ΟΑ/mm2，硫酸溶液质量百分比为150?180g/L，阳极氧化时间为1?20分钟。8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述感光胶的涂覆位置与所述立体纹理图案相结合，从而形成具有两种颜色的立体纹理图案。9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在步骤(4)中，采用脱膜液或脱膜粉除去所述感光胶。10.—种由权利要求1?9任一权利要求所述的方法制备得到的铝合金制品，其特征在于，所述铝合金制品表面立体纹理的深度为0.01?0.1mm，优选0.03?0.1mm。
【文档编号】B44C1/24GK105926017SQ201610334283
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】陈颖, 董小林, 林圣
【申请人】深圳天珑无线科技有限公司