专利名称：一种金属制品的复合氧化方法
技术领域：
本发明涉及金属制品的表面处理方法，特别是采用导电氧化和阳极氧化 相结合的方式处理金属制品的方法。
背景技术：
金属制品可由纯金属或合金制成。 一些使用金属制品情况下，除需要用 到金属制品自身具备的性能外，还希望金属制品具备良好的特定性能如散热 性、电磁兼容性、抗振动沖击性和耐腐蚀性等等。为了使金属制品具有这些 性能，通常会对金属制品进行适当处理。实际应用中，经过处理的金属制品 可保证受其覆盖或保护的物体在恶劣的使用环境中正常工作。金属制品实际 应用如用于制造军用或工业用电子设备上的外壳。
在现有技术中，对金属制品进行的表面处理工艺主要有以下两种。
油漆涂覆工艺将油漆涂覆在金属制品的表面，可以形成牢固附着在物 体表面的连续薄膜，保护物体使之不受环境中酸、碱、盐等腐蚀性物质的侵 蚀，延长被涂物体的使用寿命，美化装饰被涂物体，使之长久保持亮丽、洁 净。
氧化处理工艺氧化处理工艺一般有两种，导电氧化处理和阳极氧化处 理。导电氧化通过化学氧化对金属制品表面进行处理，所形成的氧化膜可以 使金属表面具有较低的接触电阻，导电性能良好，且具有较好的耐腐蚀性。 阳极氧化是指在电解质溶液中，具有导电表面的制件置于阳极，在外电流的 作用下，在金属制品表面形成氧化膜的过程。经阳极处理的金属制品表面具 有较高的硬度、良好的耐腐蚀性能和很好的绝缘性能。经过阳极氧化的金属 制品如果再用草酸等进行染色处理，可具有良好的外观效果和较高的热辐射
系数。
当前，对于电子设备机壳的表面处理，通常采用的一种工艺是导电氧化 和油漆涂覆相结合的工艺，比如机壳的内表面采用导电氧化处理，以保证各 个零件之间可以实现连续的导电连接，外表面用油漆涂覆工艺，以j更外观的
工程设计和抵御外部环境的-皮坏。 <旦是，这种方法的缺点在于油漆涂覆工 艺中所使用到的涂料属于高热阻材料，不利于电子模块或电子设备的整体散 热；油漆涂覆工艺对电子设备机壳表面粗糙度要求较高，且在装配调试过程 中容易被划伤；油漆涂覆工艺所使用的涂料和铝合金的热膨胀系数差异较 大，在环境温度急剧变化的条件下容易出现裂紋；油漆涂覆工艺仅适合于大 批量生产，对于单台或小批量生产而言，成本很高；油漆涂覆工艺属于强污 染的工艺。
另外，还有一种工艺就是阳极氧化处理和机加工去除区域阳极氧化层的 工艺，即，对机壳整体进行阳极氧化处理后，用机加工的方式对需要导电的 表面进行氧化层去除，以达到各个零件之间导电连接的效果。这种方法的缺 点在于零件在机加工时难以装夹、定位，或出现局部强度不足而导致加工 误差增大；在加工的工艺设计时，必须预留阳极氧化表面去除的尺寸余量； 在机加工的过程中，装夹、定位时很容易破坏零件外观；机加工过程的成本 高、操作难度高，不利于批量生产；用机加工去除阳极氧化表面后的金属表 面的接触电阻要远高于导电氧化表面的接触电阻。
因此，现有金属制品的表面处理技术存在如成本高、成品率低、不易按 照设计者制作金属制品等缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属制品的复合氧化方法，对金 属制品的区域需要低接触电阻的表面进行导电氧化，而需要高热辐射系数、 高硬度、高耐腐蚀性的表面进行阳极氧化，从而可以容易按照设计者意图， 低成本、高成品率制作金属制品。
本发明的另一目的在于提供一种金属制品，可以使金属制品的表面同时 拥有导电氧化表面处理和阳极氧化处理的优良性能。
为了实现上述目的，本发明涉及
(1) 一种金属制品的复合氧化方法，包括以下步骤 对待处理的金属制品进行导电氧化处理；
对进行过导电氧化处理的金属制品的需导电区域进行遮蔽处理； 对进行过遮蔽处理的金属制品进行阳极氧化处理；以及 对遮蔽区域进行去遮蔽处理。
(2) 根据(1)中所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所述 遮蔽处理如下进行在金属制品的需导电区域涂布由活性稀释剂稀释的遮蔽 材料，然后加热固化，形成遮蔽保护层。
(3) 根据(2)中所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，在涂 布遮蔽材冲牛前对导电氧化处理后的金属制品除油并晾干。
(4) 根据(2)中所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，将金 属制品放入100°C ~ 150°C的恒温箱中烘烤30min ~ 60min来进行所述加热固 化。
(5) 根据(2)中所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所述 遮蔽材料含有曱基丙烯酸羟乙酯和邻苯二曱酸酐。
(6) 根据(2)中所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所述 活性稀释剂为丙烯酸酯类单体。
(7) 根据(6)中所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所述 丙烯酸酯类单体包括烷氧基丙烯酸酯和碳酸单丙烯酸酯。
(8) 根据(1)中所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所述 去遮蔽处理中用去除剂来去除遮蔽保护层。
(9) 根据(8)中所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所述 去除剂为氯代碳氢化合物。
(10) 根据(9)中所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所
述氯代碳氩化合物为三氯乙烯。
(ll)根据(l)中所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所 述金属制品为铝或铝合金制品。
(12)—种金属制品，通过u) no)中任意一项所述方法进行处理 而得到。
根据本发明的金属制品的复合氧化方法，可以用低成本、高成品率的方 式实现金属制品的区域表面具有导电氧化表面优良的导电性能和抗腐蚀性 能的特性，同时其余表面具有阳极氧化表面的高硬度、高耐磨度、高辐射系 数及丰富的色彩效果等特性。
图1为本发明的金属制品的复合氧化方法流程图； 图2为用于说明本发明的某铝合金制品A的示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案更加清楚，以下参照附图并举实施例，对 本发明做进 一 步的详细说明。
本发明涉及一种金属制品的复合氧化方法，包括以下步骤对待处理的 金属制品进行导电氧化处理；对进行过导电氧化处理的金属制品的需导电区 域进行遮蔽处理；对进行过遮蔽处理的金属制品进行阳极氧化处理；以及对 遮蔽区域进行去遮蔽处理。这样，即使是结构复杂的金属制品，也能够容易 地按照设计者意图进行金属制品的表面处理，并且成本低廉、成品率高。
本发明涉及通过上述复合氧化方法得到的金属制品。
图1为本发明的金属制品的复合氧化方法流程图。从图1可以看出，该 方法包括
S101:导电氧化处理步骤，对金属制品进行导电氧化处理，形成导电氧 化膜；
S102:遮蔽处理步骤，对需要导电的区域进行遮蔽处理，保护导电区域；
S103:阳极氧化处理步骤，对需要导电的区域进行遮蔽处理的金属制品 进行阳极氧化处理，在没有进行遮蔽处理的区域形成阳极氧化膜；和
S104:去除遮蔽处理步骤，对进行遮蔽处理的区域进行去除遮蔽处理， 使导电氧化区域露出。
上述导电氧化处理和上述阳极氧化处理可以分别采用现有的导电氧化 和阳才及氧化工艺。
上述导电氧化处理除了基础的化学氧化(S1014)外，还可以包括硝酸 出光(S1013)过程，该硝酸出光在硝酸、铬酐和水配制而成的硝酸出光溶 液中进行。从而，可以保证经过导电氧化的氧化膜对金属制品的附着性。另 外，上述导电氧化处理可以根据需要包括有机溶液除油(S1011)、碱洗
(S1012)和烘烤固化(S1015)等步骤。
在上述遮蔽处理中，涂布遮蔽材料前对导电氧化处理后的金属制品除油 并晾干(S1021 ),涂布遮蔽材料(S1022)后将金属制品;改入100°C ~ 150°C 的恒温箱中烘烤30min 60min来进行加热固化(S1023 )。涂布的遮蔽材料 含有曱基丙烯酸羟乙酯和邻苯二曱酸酐。将该遮蔽材料用活性稀释剂稀释之 后涂布到金属制品的需导电区域。遮蔽材料和活性稀释剂的比例没有特别限 制，可以根据不同的涂布工艺，按照所需的流动性、固化时间、固化温度适 宜地以一定比例混合，例如采用刷涂工艺时为1:3 1:4，采用喷涂工艺时为 1:8 1:10。活性稀释剂为丙烯酸酯类单体，如烷氧基丙烯酸酯、碳酸单丙烯 酸酯等。上述遮蔽材料涂布方法只要是能够将遮蔽材料均匀涂覆到制品表面 上，则可以使用任意方法，如刷涂或喷涂等。从而，可以完全保护需要导电 的部分，使其不被后面阳极氧化步骤破坏。另外，上述遮蔽处理可以根据需 要包括有机溶液除油、冲洗和烘烤固化等步骤。
上述阳极氧化步骤除了在电解液中，外加电压的作用下进行的阳极氧化
(S1032)过程外，可以根据需要包括有机溶液除油(S1031 )、冲洗(S1033 )、 染色、封孔固化(S1034)和冲洗晾干(S1035 )等步骤。
上述去除遮蔽步骤除用去除剂溶解去除遮蔽材料(S1041),直到制品 导电氧化膜上无遮蔽材料为止的去除遮蔽材料过程外，可以根据需要包括冲 洗(S1042)等步骤。去除剂可以使用如三氯乙烯等氯化碳氢化合物。
本发明中所使用的金属制品只要是能够通过上述方法实现金属制品表 面的复合氧化，则不作特别限制，可以为铝或铝合金、镁或镁合金、铁或铜 等，其中，从遮蔽材料的附着能力和成本等方面考虑，优选为铝或铝合金制
口
口口 o
下面以金属制品是铝合金为例，参照图2对本发明具体实施实施方式进 ^f亍详细i兑明。
图2为某铝合金制品A的示意图。表面201为导电氧化区域，表面202 为阳极氧化区域。
首先，用磷酸钠50 ~ 70g/L、硅酸钠25 ~ 35g/L、十二烷基磺酸钠8 ~ 12g/L 和水配制而成的有机溶液对铝合金制品A进行除油后晾干。接着，在温度 50 7(TC下，用氢氧化钠20~35g/L、碳酸钠20 ~ 30g/L和水配制而成的碱 洗溶液浸泡0.5-2分钟，直至工件表面油污除净，之后冲洗干净。接着， 在室温下，用硝酸300- 500g/L、铬酐5~ 15g/L和水配制而成的溶液清洗， 直至因工件表面氧化而形成的黑膜退净为止。然后，在温度25 35。C下， 用铬酐3.5 4.0g/L、重铬酸钠3.0~3.5g/L、氟化钠lg/L和水配制而成的溶 液，浸泡3 8min后用40 50。C的热水沖洗0.5-lmin，自然晾干。最后在 温度40 50t:烘箱中固化10~ 15min，形成了所有表面进行导电氧化处理后 的铝合金制品A。
然后，将导电氧化处理后的铝合金制品A用上述有机溶液除油后晾干， 在如图2中的表面201双点划线区域、即需要导电的制品表面上均匀涂覆用 活性稀释剂稀释后的遮蔽材料。再将铝合金制品A力t入100°C ~ 150。C的恒 温箱中烘烤30min-60min,使遮蔽材料完全固化，形成区域表面被遮蔽保 护后的铝合金制品A。
接着，用上述有机溶液对上述经过导电氧化处理和遮蔽处理的铝合金制
品A清洗除油后晾干。在碌u酸溶液中，温度20-30。C、电压12V条件下， 处理40 60min。之后，冲洗制品上的残留液。然后放入用酸性毛元ATT20 ~ 30g/L、酸性湖蓝2 ~ 3g/L和水配制而成的染色液中，在温度50 ~ 70°C 、pH3 ~ 3.5或4.5~5.5条件下，浸泡时间10~ 15min，完成染色。如果制品没有颜 色要求，则不需要进行染色。之后在温度40 - 60'C下，在烘箱中固化 15 30min。之后再进行冲洗和晾干。这样，形成了经过阳极氧化处理后的铝 合金制品A,制品A上有区域被遮蔽材料保护的表面201，也有形成硬质阳 极氧化膜的表面202。
最后，用去除剂溶解遮蔽材料使其去除，直至制品的导电氧化面上没有 遮蔽材料残留。对制品进行冲洗之后，得到了复合氧化表面处理后的铝合金 制品A。去除剂可以使用如三氯乙烯等氯化碳氢化合物。
对于本发明中的冲洗过程，若无特别说明，均用水进行冲洗。
实施例
称取磷酸钠(Na3P04'12H20) 60g、硅酸钠(Na2Si03) 30g、十二烷基磺 酸钠10g加入到水中，配制1L的有机溶液。将如图2所示铝合金制品A放入 该有机溶液中除油后晾干。称取氢氧化钠30g、碳酸钠25g加入到水中，配制 1L的碱洗溶液。在温度60。C下，在该碱洗溶液中将经过有机溶液除油后的上 述铝合金制品A浸泡lmin,使工件表面油污除净后，沖洗干净。接着用硝酸 400g、铬10g和水配制1L的溶液，在室温下对通过上述有机溶液除油步骤和 碱洗步骤的铝合金制品A进行硝酸出光步骤，直到黑膜退净为止。然后在室温 下，在铬酐4g、重铬酸钠3g、氟化钠lg和水配成1L的溶液中浸泡8min后， 用50。C的热水冲洗lmin,自然晾干。最后在温度50。C烘箱中固化15miii，形 成了所有表面导电氧化后的铝合金制品A。
将导电氧化后的铝合金制品A用上述有机溶液除油后晾干，以10:1的比例 混合深圳嘉美德科技有限公司生产的JFT5011型活性稀释剂和JFT301型油墨 (含有曱基丙烯酸羟乙酯和邻苯二曱酸酐)，制成遮蔽材料。在如图2双点划线 区域、即需要导电的制品表面上均匀喷涂该遮蔽材料。再将制品放入150。C的
恒温箱中烘烤50min,使遮蔽材料完全固化，形成区域被遮蔽保护后的铝合金 制品A。
接着，对经过上述过程得到的铝合金制品A用上述有机溶液清洗除油后晾 干。在室温、外加电压12V的条件下，在疏酸溶液中处理60min。之后，沖洗 制品上的残留溶液。制备由酸性毛元ATT30g、酸性湖3g和水制成的1L溶液， 使该溶液的pH值保持在3~3.5，在温度50。C下浸泡制品15min， /人而得到没 有被遮蔽材料保护的区域为蓝色的铝合金制品A。之后在温度50。C下，在烘箱 中固化30min。之后再进行冲洗和晾千。
最后，用三氯乙烯溶解去除遮蔽材料，直至铝合金制品导电氧化面上无任 何残留物质。对铝合金制品进行冲洗，形成了复合氧化表面处理后的铝合金制 品A。
通过本发明的复合氧化方法，可以使金属制品的表面同时拥有导电氧化表 面处理和阳极氧化处理的所有优良性能，并可以按照金属制品的设计意图自由 选择处理表面，从而实现在金属制品的应用领域所提出的对金属制品表面的导 电性能、硬度、耐磨度、耐腐蚀性、热辐射系数等的性能要求；实施成本低， 过程简单易控，成品率高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
权利要求
1、一种金属制品的复合氧化方法，包括以下步骤:对待处理的金属制品进行导电氧化处理；对进行过导电氧化处理的金属制品的需导电区域进行遮蔽处理；对进行过遮蔽处理的金属制品进行阳极氧化处理；以及对遮蔽区域进行去遮蔽处理。
2、 根据权利要求1所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所 述遮蔽处理如下进行在金属制品的需导电区域涂布由活性稀释剂稀释的遮 蔽材料，然后加热固化，形成遮蔽保护层。
3、 根据权利要求2所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，在 涂布遮蔽材料前对导电氧化处理后的金属制品除油并晾干。
4、 根据权利要求2所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，将 金属制品放入100°C ~ 150。C的恒温箱中烘烤30min 60min来进行所述加热 固化。
5、 根据权利要求2所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所 述遮蔽材料含有曱基丙烯酸羟乙酯和邻苯二曱酸酐。
6、 根据权利要求2所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所 述活性稀释剂为丙烯酸酯类单体。
7、 根据权利要求6所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所 述丙烯酸酯类单体包括烷氧基丙烯酸酯和碳酸单丙烯酸酯。
8、 根据权利要求1所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所 述去遮蔽处理中用去除剂来去除遮蔽保护层。
9、 根据权利要求8所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所 述去除剂为氯代碳氢化合物。
10、 根据权利要求9所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所 述氯代碳氢化合物为三氯乙烯。
11、 根据权利要求1所述的金属制品的复合氧化方法，其特征在于，所 述金属制品为铝或铝合金制品。
12、 一种金属制品，通过权利要求1~11中任意一项所述方法进行处理 而得到。
全文摘要
本发明提供了一种金属制品的复合氧化方法，包括以下步骤对待处理的金属制品进行导电氧化处理；对进行过导电氧化处理的金属制品的需导电区域进行遮蔽处理；对进行过遮蔽处理的金属制品进行阳极氧化处理；以及对遮蔽区域进行去遮蔽处理。通过该方法，可以按照设计者意图，低成本、高成品率方式制作金属制品。
文档编号C23C22/00GK101376999SQ200810223598
公开日2009年3月4日 申请日期2008年10月8日 优先权日2008年10月8日
发明者辉 张, 王西强, 黄志亮 申请人:北京创毅视讯科技有限公司