专利名称：一种表面具有多色氧化膜的材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种表面具有多色氧化膜的材料的制备方法以及由该方法制得的表面具有多色氧化膜的材料。
背景技术：
铝和铝合金等基材的表面的彩色氧化膜的制备方法是将铝或铝合金等基材在硫酸中阳极氧化形成氧化膜，然后在含有有机染料的溶液中进行染色处理，通过吸附作用，使得染料进入到氧化膜孔隙中，再经过封孔处理，使铝和铝合金等基材表面具有各种各样的颜色。
但是这种方法只能形成单一的颜色，因此，为了丰富氧化膜的色彩，
CN2546462Y中公开了如下所述的可以获得多色氧化膜的方法。
第一种方法包括(1)将铝合金基体进行阳极处理，形成氧化膜；(2)通过激光雕刻除去部分氧化膜；(3)对铝合金基体进行二次阳极氧化；(4)重复(2) (3)的步骤；(5)电解着色或吸附着色处理；(6)表面涂刷高分子材料使得表面平整。
第二种方法包括(1)将铝合金基体进行阳极处理，形成氧化膜；(2)需要保留的氧化膜表面网板印刷耐酸碱油墨；(3)将铝合金基体放入磷酸溶液，腐蚀除去未被油墨遮盖的氧化膜；(4)除去油墨；(5)重复(1) (4)的步骤；(6)电解着色或吸附着色处理；(7)表面涂刷高分子材料使得表面平整。
第三种方法包括(1)对不需要进行阳极处理的铝合金基体部分印刷耐酸碱油墨隔离层；(2)将铝合金基体进行阳极处理，形成氧化膜；(3)除去油墨；(4)对铝合金基体进行二次阳极氧化；(5)重复(1) (4)的步骤；(6)电解着色或吸附着色处理；(7)表面涂刷高分子材料使得表面平整。在上述方法中，由于受到二次阳极氧化的影响，首次形成的氧化膜的耐磨性以及耐腐蚀性均较差，因此，需要在最后涂布高分子材料，但是涂布高分子材料后，产品的表面丧失了氧化膜所具有的质感。另外，二次阳极氧化不能实施太长的时间，否则首次阳极氧化形成的氧化膜容易被击穿而脱落。此外，上述方法工序繁多，均需通过两次以上的阳极氧化处理，才能形成多色氧化膜，生产效率低。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的方法复杂、且形成的多色氧化膜耐磨性和耐腐蚀性差、需要涂布高分子材料的缺点，提供一种形成的多色氧化膜耐磨性和耐腐蚀性好且操作简便的表面具有多色氧化膜的材料的制备方法以及由该方法制得的材料。
本发明提供了一种表面具有多色氧化膜的材料的制备方法，该方法包括将基材进行阳极氧化和染色，其中，所述基材的表面分为两个或两个以上部分，且相邻两部分由不同的金属材料形成，该不同的金属材料经相同的阳极氧化处理和相同的染色处理后，形成的阳极氧化膜的颜色不同。
本发明还提供了一种表面具有多色氧化膜的材料，其中，该材料由本发明的方法制备得到。
本发明通过使用表面至少分为两部分、且相邻两部分由不同种金属材料形成的基材，再通过阳极氧化处理和染色处理等工序，可以在基材上形成不同颜色的阳极氧化膜。根据本发明的方法，仅通过一次阳极氧化处理和一次染色处理即可实现多色氧化膜的目的，大大提高了具有多色氧化膜的产品的生产效率。而且由于氧化膜一次形成，不会发生现有技术中的二次阳极氧化引起的一次阳极氧化膜耐磨性和耐腐蚀性变差的问题。
5本发明制得的具有多色氧化膜的产品适合用于手机外壳、笔记本外壳等中，具有很高的应用价值。
具体实施例方式
本发明的表面具有多色氧化膜的材料的制备方法包括将基材进行阳极氧化和染色，其中，所述基材的表面分为两个或两个以上部分，且相邻两部分由不同的金属材料形成，该不同的金属材料经相同的阳极氧化处理和相同的染色处理后，形成的阳极氧化膜的颜色不同。
本领域技术人员根据本发明的教导可以容易地得到本发明所述的基材。具体地说，所述基材可以通过各种方法得到。例如，可以在金属基底层的不同部位上形成至少一种金属层来得到所述基材。所述金属层可以根据需要预先形成不同的图案。所述在金属基底层的不同部位形成金属层的方法例如可以是粘合或复合的方式。所述粘合可以采用适当的粘合剂，所述复合可以是固相复合的方法。
另外，为了使得获得的图案的精度更高，并能够形成各种复杂的图案，作为一种优选的实施方式，使所述基材的表面分为两个或两个以上部分的方法优选包括在金属基底层的表面复合至少一层金属层，其中，相邻两层由不同的金属材料形成，然后通过蚀刻将该至少一层金属层的一部分除去即可。所述蚀刻的方法可以是本领域技术人员所公知的常规的蚀刻的方法。例如，所述蚀刻的方法为化学蚀刻或激光蚀刻。化学蚀刻是指用油墨等对金属层进行局部覆盖保护后，用化学试剂对未进行保护的金属层腐蚀除去，从而形成所需要的图案。所述化学试剂根据金属层材料的不同可以进行适当的选择。例如，对于铝或铝合金，可以选择含氢氧化钠和硝酸钠的水溶液。为了能够
精确地蚀刻出所需要的图案，该水溶液中氢氧化钠的浓度优选为50-70克/升，硝酸钠的浓度优选为40-60克/升，所选水溶液的温度优选为60-80'C。另外，所述激光雕刻可以通过激光机来实现，即通过激光将不需要的部分金属层除去，形成需要的图案。所述激光雕刻的条件可以根据需要进行选择。
例如，可以在如下的条件下来实施电流为2-20安，频率为2000-50000赫兹，波长为5-1000纳米，雕刻时的时间为2-30毫秒。
所述复合的方式优选为固相复合。所述固相复合的方法为本领域技术人员所公知。所述固相复合是指两种或两种以上的金属材料在固态下经冶金结合而成为复合材料的复合加工工艺(《中国冶金百科全书(金属塑性加工)》，P300，冶金工业出版社，1999)。
所述金属层的厚度可以在较大的范围内变动，但是为了方便蚀刻，所述金属层的厚度优选为0.05-0.5毫米。
本发明所述金属材料可以任意地选自进行阳极氧化处理后能形成阳极氧化膜的材料，本领域技术人员根据本发明的教导可以进行相应地选择。其中，相邻两部分的金属材料均优选为轻金属材料，所述轻金属材料可以是密度小于5g/cn^的金属，例如，可以是铝、镁、锂、铷、铯、铍以及它们的合金。进一步优选情况下，本发明所述相邻两部分的金属材料均选自镁、镁合金、铝、铝合金中的一种。为了增大在相同的阳极氧化和染色条件下得到的多色氧化膜的颜色差别，更进一步优选情况下，相邻两部分的的金属材料均为选自纯铝以及型号为7075、 6061、 6063、 5053、 5053、 2036的铝合金中的一种。其中，所述纯铝是指铝含量大于等于99质量％以上的材料。该纯铝材料可以商购得到，例如可以是型号为1199的材料。上述纯铝以及铝合金的型号为美国国家标准型号。
本发明所述阳极氧化处理的方法可以是常规的各种阳极氧化的方法，优选情况下，该方法包括以基材为阳极，以石墨板为阴极，将基材在电解液中进行氧化，所述电解液为浓度为150-210克/升的硫酸溶液，所述阳极氧化处理的电压为10-15伏，电流密度为l-2A/dm2，温度为18-22°C，时间为20-60
7分钟。
本发明所述染色处理的方法可以是常规的用于阳极氧化膜染色的方法， 优选情况下，该方法包括将经阳极氧化的基材在染液中浸渍，所述染液为染 料的水溶液，所述染料为偶氮染料、蒽醌染料和肽菁染料中的一种或几种，
所述染液中染料的浓度为0.1-10克/升，所述染液的温度为30-55C，所述浸 渍的时间为1-15分钟。
进一步优选情况下，该方法还包括在染色处理后将基材进行封孔，所述 封孔的方法可以是常规的各种用于阳极氧化膜的封孔方法。所述封孔优选包 括将经染色的基材在封孔剂的水溶液中浸渍，所述封孔剂为醋酸镍、氟化镍 和硫酸镍中的一种或几种，所述封孔剂的浓度为1-10克/升，所述封孔剂的 水溶液的温度为50-95°C，所述浸渍的时间为10-50分钟。
为了提高多色氧化膜的附着力，本发明提供的方法优选还包括在阳极氧 化处理的步骤前先对基材进行前处理。所述前处理的方法可以采用本领域公 知的方法，例如可以为机械抛光、喷砂、拉丝、除油除蜡、化学抛光、中和 中的一种或几种。
下面通过实施例来对本发明作更详细地说明。
实施例1
本实施例说明本发明的表面具有多色氧化膜的材料的制备方法。 将长120mmX宽92mmX厚lmm的铝合金(TMI，型号7075)作为金
属基底层，在该金属基底层的表面固相复合一层厚度为O.lmm的纯铝(TMI，
型号1199)作为金属层。
在该金属层上丝网印刷一层油墨(深圳市嘉美德表面技术有限公司，型
号为JST)，使得未被油墨覆盖的金属层部分形成字母"ABC"的图案。然
后将该金属基底层在70。C的含氢氧化钠和硝酸钠的水溶液(氢氧化钠的浓度为60克/升，硝酸钠的浓度为50克/升)中浸渍3分钟，使得金属基底层的 表面露出，露出的部分形成"ABC"的图案，从而制得基材。
然后将该基材浸渍在40克/升、温度为6(TC的合金除油粉(购于深圳市 德盛化工有限公司的LD-208合金除油粉)溶液中，5分钟后取出，用水清 洗基材表面的合金除油粉。
将上述进行除油除蜡后的基材浸渍于由浓度为700克/升的磷酸和浓度 为200克/升的硫酸组成的溶液中化学抛光5秒后，立即浸渍于水中以清洗基 材表面的残留的酸，然后将基材浸渍于10克/升的氢氧化钠溶液中2分钟后， 立即浸渍于水中清洗基材表面的残留的碱。
将经过上述处理后的基材浸入盛有浓度为150克/升硫酸水溶液的电解 槽中，以该基材作为阳极，在电压为13伏、电流密度为1A/dm2、温度为22 "C的条件下阳极氧化35分钟，完成阳极氧化后取出并清洗干净。
将阳极氧化后的基材浸入已配制好的染液(台湾永光化学股份有限公 司，K160)中染色10分钟，该酸性染料溶液的浓度为5克/升，pH值为5.6， 所述染液的温度为50。C。完成后取出并清洗干净。
将染色后的基材在封孔剂(硫酸镍水溶液，浓度为10克/升)中浸渍10 分钟，温度为95。C，完成封孔后用9(TC的纯水清洗干净，并在6(TC条件下 烘烤15分钟。
最终得到浅红色的"ABC"图案和深红色背景的基材。 实施例2
本实施例说明本发明的表面具有多色氧化膜的材料的制备方法。 将长120mmX宽92mmX厚2mm的铝合金(TMI，型号2036)作为金 属基底层，在该金属基底层的表面固相复合一层厚度为0.5mm的铝合金 (TMI，型号1199)作为金属层。用激光雕刻机(型号为HSLE-SP)，在电流为5安，频率为5000赫兹， 波长为50纳米，中间延迟为5毫秒条件下激光雕刻使得金属基底层的表面 露出，且使得露出的部分形成字母"ABC"的图案，从而制得基材。
然后将该基材浸渍在40克/升、温度为60'C的合金除油粉(购于深圳市 德盛化工有限公司的LD-208合金除油粉)溶液中5分钟后取出，用水清洗 基材表面的合金除油粉。
将上述进行除油除蜡后的基材浸渍于由浓度为700克/升的磷酸和浓度 为200克/升的硫酸组成的溶液中化学抛光5秒后，立即浸渍于水中以清洗基 材表面的残留的酸,然后将基材浸渍于10克/升的氢氧化钠溶液中2分钟后， 立即浸渍于水中清洗基材表面的残留的碱。
将经过上述处理后的基材浸入盛有浓度为210克/升硫酸水溶液的电解 槽中，以该基材作为阳极，在电压为15伏、电流密度为2A/dm2、温度为19 。C的条件下阳极氧化30分钟，完成阳极氧化后取出并清洗干净。
将阳极氧化后的基材浸入已配制好的染液(OKUMO (奥野)，型号 SKYBLUE-GLH (502))中染色10分钟，该酸性染料溶液的浓度为5克/升， pH值为5.6，所述染液的温度为5(TC。完成后取出并清洗干净。
将染色后的基材在封孔剂(硫酸镍水溶液，浓度为10克/升)中浸渍IO 分钟，温度为95'C，完成封孔后用9(TC的纯水清洗干净，并在60。C条件下 烘烤15分钟。
最终得到浅蓝色的"ABC"图案和深蓝色背景的基材。 实施例3
按照实施例2的方法来制备多色氧化膜，不同的是，将所述铝合金(TMI， 型号6061)金属层记作第一金属层，在该第一金属层上复合第二金属层，该 第二金属层的材料为铝合金(TMI，型号2036)。且在实施例2的条件下进行激光雕刻，使得第一金属层的表面露出，并使得露出的部分形成字母
"ABC"的图案。然后再在上述激光雕刻的条件下，在基材的其它部位进行 雕刻，使得金属基底层的表面露出，并使得露出的部分形成字母"EDF"的 图案，从而制得基材。
最终得到浅蓝色的"ABC"图案、深蓝色背景以及颜色深度介于上述两 种蓝色之间的蓝色的"EDF"图案的基材。
权利要求
1、一种表面具有多色氧化膜的材料的制备方法，该方法包括将基材进行阳极氧化和染色，其特征在于，所述基材的表面分为两个或两个以上部分，且相邻两部分由不同的金属材料形成，该不同的金属材料经相同的阳极氧化处理和相同的染色处理后，形成的阳极氧化膜的颜色不同。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，使所述基材的表面分为两个或 两个以上部分的方法包括在金属基底层的表面复合至少一层金属层，通过蚀 刻将该至少一层金属层的一部分除去。
3、 根据权利要求2所述的方法，其中，所述蚀刻的方法为化学蚀刻或 激光雕刻。
4、 根据权利要求2所述的方法，其中，所述金属层的厚度为0.05-0.5毫米。
5、 根据权利要求1或2所述的方法，其中，相邻两部分的金属材料均 选自轻金属材料。
6、 根据权利要求5所述的方法，其中，相邻两部分的金属材料均选自 镁、镁合金、铝、铝合金中的一种。
7、 根据权利要求2所述的方法，其中，所述复合的方式为固相复合。
8、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述阳极氧化处理的方法包括 以基材为阳极，以石墨板为阴极，将基材在电解液中进行氧化，所述电解液 为浓度为150-210克/升的硫酸溶液，所述阳极氧化处理的电压为10-15伏，电流密度为l-2A/dm2，温度为18-22'C，时间为20-60分钟。
9、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述染色处理包括将经阳极氧 化的基材在染液中浸渍，所述染液为染料的水溶液，所述染料为偶氮染料、 蒽醌染料和肽菁染料中的一种或几种，所述染液中染料的浓度为0.1-10克/ 升，所述染液的温度为30-55°C，所述浸渍的时间为l-15分钟。
10、 根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在染色后将基材 进行封孔，所述封孔包括将经染色的基材在封孔剂的水溶液中浸渍，所述封 孔剂为醋酸镍、氟化镍和硫酸镍中的一种或几种，所述封孔剂的浓度为1-10 克/升，所述封孔剂的水溶液的温度为50-95°C，所述浸渍的时间为10-50分钟。
11、 一种表面具有多色氧化膜的材料，其特征在于，该材料由权利要求 1-10中任意一项所述的方法制备得到。
全文摘要
本发明的表面具有多色氧化膜的材料的制备方法包括将基材进行阳极氧化和染色，其中，所述基材的表面分为两个或两个以上部分，且相邻两部分由不同的金属材料形成，该不同的金属材料经相同的阳极氧化处理和相同的染色处理后，形成的阳极氧化膜的颜色不同。根据本发明的方法，仅通过一次阳极氧化和一次染色即可实现多色氧化膜的目的，大大提高了具有多色氧化膜的产品的生产效率。
文档编号C25D11/18GK101665971SQ20081014665
公开日2010年3月10日 申请日期2008年9月3日 优先权日2008年9月3日
发明者强 郭, 梁 陈, 婷 韩 申请人:比亚迪股份有限公司