汽车用铝或铝合金部件的制作方法
【专利摘要】一种汽车用铝或铝合金部件，包括铝基体和附在铝基体外的阳极氧化膜层，其特征在于：在所述的阳极氧化膜层外具有一电沉积有机封孔膜层。进一步，所述的有机封孔膜层为丙烯酸树脂和氨基树脂混合而成的膜层。与现有技术相比较，本实用新型具有良好的耐碱性和耐腐蚀性能。
【专利说明】汽车用铝或铝合金部件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种汽车用铝或铝合金部件。
【背景技术】
[0002]目前，在许多汽车的内外区域都装有由铝板或铝型材制造的高光、亚光或者沙丁光泽的装饰件和结构件，这些部件不仅有着很高的装饰性而且还有很好的防护性。其高装饰性的表面是通过机械抛光、喷砂、拉丝、电解抛光、蚀刻等氧化前不同的前处理工艺来实现的；而要使该高装饰性的表面具有良好的防护性，则必须在阳极氧化后对其表面的阳极氧化膜进行封孔处理。
[0003]传统的汽车用铝或铝合金阳极氧化部件的封孔处理方式是:两步法。即一通过冷封孔和热封孔两种工艺的配合，使阳极氧化膜具有好的耐蚀性。但是按照这种方法生产的铝或铝合金部件，仅能在pHl.5-11.5或12.5这样宽的区域内耐蚀。
[0004]在欧洲和美国，自动化的洗车设备正在被越来越广泛的使用。在这种设备中应用了 pH13.5的碱性清洗剂，以致在清洗前的浸溃期间，如果装有铝或铝合金阳极氧化部件的汽车遭受这种清洗剂作用，将很快变成牛奶色和失去外观的美感。而且这种变化会持续进行，直至完全损坏阳极层的表面。因此，全球各大汽车公司纷纷在各自的铝或铝合金部件的阳极氧化标准中增加或调整了关于耐碱性方面的内容。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术提供一种耐碱性和耐腐蚀性能力强的汽车用铝或铝合金部件。
[0006]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种汽车用铝或铝合金部件，包括铝或铝合金基体和附在铝或铝合金基体外的阳极氧化膜层，其特征在于:在所述的阳极氧化膜层外具有一电沉积有机封孔膜层。
[0007]进一步，所述的电沉积有机封孔膜层为丙烯酸树脂和氨基树脂混合而成的膜层。
[0008]当部件需求为高光表面时，所述的电沉积有机封孔膜层的厚度为0.5 μ m?15 μ m。当厚度高于15 μ m膜层将会产生橘皮和膜浑浊等缺陷。
[0009]作为优选,所述的电沉积有机封孔膜层的厚度为2 μ m?5 μ m。
[0010]当部件需求为亚光表面时，所述的电沉积有机封孔膜层的厚度为3 μ m?25 μ m。当厚度小于3 μ m或者大于25 μ m膜层将难以获得亚光表面或者容易产生橘皮。
[0011]作为优选,所述的电沉积有机封孔膜层的厚度为10 μ m?15 μ m。进一步,所述的阳极氧化膜层插设有一电解着色层或者在电解有机封孔层上进行其他的涂装，所述的电解着色层填满整个色层空间。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0013]1、封孔过程采用电沉积方式作为生产控制手段，有效的保证了封孔膜层的均匀性，并可对部件进行全面的封孔处理。工业化生产条件成熟，可以与传统的阳极氧化线进行连线生产，使操作更加简便。
[0014]2、无工业三废产生，是一种绿色环保工艺。所用的药剂及后面的水洗水都可以利用回收装置实现100%回收。
[0015]3、封孔后氧化膜具有更高的装饰性。可以形成高光、亚光、着色等不同的防护装饰性效果。
[0016]4、经该封孔工艺处理的汽车用铝或铝合金部件其耐碱性获得巨大提升。不仅可以满足宝马汽车公司、奥迪汽车公司和通用汽车公司对于汽车铝或铝合金部件阳极氧化标准中关于耐碱性的要求；而且在其他重要实验项目如:耐热性、中性盐雾试验(NSS)和醋酸铜加速腐蚀试验(CASS)上的性能也获得了很大提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例3剖视图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0019]本实用新型作用的实质是在铝或铝合金部件表面首先形成一层多孔的阳极氧化膜。根据不同装饰性的表面需要，可以选择在多孔阳极氧化膜孔内是否沉积金属盐，以便使部件获得有色的装饰性外观；然后再在多孔的阳极氧化膜上电沉积出一层性能优越的高装饰性有机膜层对其进行封闭处理的方法。
[0020]阳极氧化部件表面膜层的性能优良、高装饰性源于膜层的成分和结构。由于用丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体共聚合成的丙烯酸树脂对光的主吸收峰处于太阳光谱范围之夕卜，所以制得的膜层具有优异的耐光性及抗户外老化性能；而用氨基树脂作交联剂的漆膜具有优良的光泽、保色性、硬度、耐药品性、耐水及耐侯性；将两种树脂按照一定的比例进行混合，在特定的添加剂作用下于高温环境中进行交联固化就获得了我们所需要的高质量膜层。
[0021]封孔方法在阳极氧化及之前的工艺与传统方法并无实质差异，因此这里从阳极氧化后边的水洗开始进行说明。具体工艺处理流程如下:
[0022]①纯水洗:本工序的主要目的是对阳极氧化后的铝或铝合金部件进行清洗，将其带有的大部分硫酸溶液进行稀释。该纯水的温度为室温，冲洗时间为4min?5min，该纯水的PH值为3.0?7.0。冲洗时间不足将导致氧化膜孔内的硫酸稀释不充分，冲洗时间过长容易导致氧化膜发生过腐蚀。PH值过低会降低硫酸的清洗效果(由于该清洗工序实质是酸的带入过程，所以PH值不会升高)。
[0023]②热纯水洗:本工序的主要作用是彻底清洗部件表面的阳极氧化膜孔，避免前工序中的杂质离子尤其是硫酸根离子污染后面工序的槽液，同时对阳极氧化膜的微孔有一定的填充封闭作用。热水的温度控制在70?75°C，清洗时间是4min?5min，热水的pH值应严格管控在5.0?7.0之间，pH值偏低容易造成烘烤后变黄(pH值不会升高，原因同①)。热水温度过低对氧化膜孔的清洗效果不好，热水温度过高容易导致氧化膜孔过封闭，在后面的烘烤中造成氧化膜破裂。
[0024]③纯水洗:该纯水的温度为室温，冲洗时间为4min?5min，该纯水的pH值为5.0?7.0。本工序的目的是继续对部件进行清洗。预防杂质进入下一道工序槽液中，同时使部件降温，避免部件以高温状态进入下一道工序而加速其槽液的老化。冲洗时间不足可能导致部件降温不充分，冲洗时间过长则影响生产效率；pH值过低会降低清洗效果，容易将杂质带入下一工序。
[0025]④电沉积封孔工艺:本工序对最终部件的外观和性能具有决定性作用，在直流电场作用下带电荷的树脂粒子到达相反电极，通过放电(或得到电子)析出不溶于水的漆膜沉积在被涂物表面，反应时首先是在电力线密度特别高的部位进行(如被涂物的边缘棱角和尖端处)，一旦沉积发生，被涂物就具有一定程度的绝缘性，电沉积逐渐向电力线密度低的部位移动，直到最后得到完全均匀的涂层为止，必须将槽液的各个参数都控制在范围内，同时严格按照标准作业文件的要求对设备进行维护和点检。具体要求如下:
[0026]I)槽液固体份控制在8%?10%，其中高光部件优选8%?9%，亚光部件优选9%?10%。固体份太低时会导致膜层变薄，易产生针孔；而固体份过高时易产生橘皮、粗糙等缺陷。成膜时，挥发掉的是涂料中的溶剂、稀释剂以及部分助剂，剩余的部分则都是涂料中不挥发的成分，即固体份，如树脂、颜料、填料等；因此固体份也称为不挥发物含量，涂料的固体份越高，其涂装时一次成膜的厚度就会越厚。
[0027]2)槽液pH值控制在8.0?8.6，其中高光部件优选8.0?8.5，亚光部件优选
8.3?8.6。pH值过低会导致槽液浑浊，使封孔膜层粗糙甚至无法成膜。pH值过高会使膜层发生再溶解而变薄，易产生针孔等缺陷。
[0028]3)槽液温度控制在20°C?23°C。由于电沉积封孔过程会产生热量使槽液温度有上升的趋势，因此需要对温度加以控制。否则，温度上升将会加剧槽液内的反应速度使沉积膜层变得粗糙，容易产生橘皮。
[0029]4)槽液电导率控制在550?950 μ s/cm,其中高光部件优选550?770μ s/cm,亚光部件优选650?950 μ s/cm。由于前工序杂志的不断带入使槽液电导率有上升的趋势，因此需要对其加以控制。否则，电导率上升将会导致粗糙、橘皮等缺陷，严重时甚至会导致槽液报废。
[0030]5)电沉积的电压控制在100?160V，其中高光部件优选100?140V，亚光部件优选140?160V。当沉积电压过高时易产生粗糙、橘皮或针孔等缺陷，甚至会击穿氧化膜或者封孔膜层。当沉积电压过低时会造成沉积速度变慢，膜层变薄，严重时甚至会导致无法成膜。
[0031]6)电沉积时间控制在60s?240s，其中高光部件优选60s?200s，亚光部件优选120s?240s。为了获得均匀细致、性能卓越的沉积层，在通电的初期不能将电压一次给到规定值，而是在预设的30s?40s内以软起动的方式由OV缓慢升至所需的电压值，进行恒压电沉积封孔。电沉积时间过短沉积膜层将会很薄甚至无法成膜。电沉积时间过长沉积的速度将会逐渐减慢，伴随溶解的进行膜层有粗糙的倾向。
[0032]⑤纯水洗:该纯水的pH值为8.0?9.0,温度为室温，时间3?5min，固体份含1.5%,电导率=200 μ s/cm ；目的是清洗掉部件表面所带的多余槽液，防止其在部件表面固化形成斑块。在连续生产情况下PH值、固体份和电导率都有累积增加的趋势，必须对其上限进行控制，才能保证本工序达到所需的清洗效果；同样清洗时间也是保障清洗效果的重要参数，时间过短清洗不净，时间过长影响效率。[0033]⑥纯水洗:该纯水的pH值为8.0~9.0,温度为室温，时间5~8min，固体份含1.0%,电导率=200 μ s/cm ；目的是进一步清洗掉部件表面所带的多余槽液，防止其在部件表面可能固化形成斑块。在连续生产情况下PH值、固体份和电导率都有累积增加的趋势，必须对其上限进行控制才能保证本工序达到所需的清洗效果；同样清洗时间也是保障清洗效果的重要参数，时间过短清洗不净，时间过长影响效率。
[0034]⑦滴干:滴干是对产品的外观(尤其是高光产品)影响重大的关键步骤。滴干过程的时间为15~25min，温度为20°C~40°C，无尘室等级10000以上；目的是将部件表面含有药剂的液体利用重力充分滴落，防止在部件表面形成斑块。当滴干时间不足时将可能因为端部滴干不充分而形成斑块，时间过长则浪费时间；当滴干温度偏低时滴干不充分易形成斑块(一般生产温度不会超过40°C。
[0035]⑧烘烤:烘烤是对最终部件性能和外观影响都很大的关键工序。烘烤温度一般控制在165-195°C，温度过高易使膜层变脆并产生应力，过低则固化反应不充分影响膜层的性能；时间为20-30min，过长易使膜层变脆过短则固化反应不充分影响膜层的性能；烤箱内无尘等级在10000级以上，否则将会造成闻光广品的小麻点。
[0036]比较例子I
[0037]试验样品规格:40*100*2_ AA6063 (挤出型材)
[0038]样品前处理工艺:先依次为除油、电解抛光、去膜、除灰、阳极氧化(阳极氧化时的电压为16V，时间为25min)，然后进行冷封工艺和热封工艺，封孔药剂使用德国赛德克(Surtec)公司生产的A609-A/-B冷封剂和Surtec347热封剂:
[0039]冷封工艺
[0040]
【权利要求】
1.一种汽车用铝或铝合金部件，包括铝基体和附在铝基体外的阳极氧化膜层，其特征在于:在所述的阳极氧化膜层外具有一电沉积有机封孔膜层，所述的电沉积有机封孔膜层为丙烯酸树脂和氨基树脂混合而成的膜层，当部件需求为高光表面时所述的电沉积有机封孔膜层的厚度为0.5 μ m?15 μ m ;或者当部件需求为亚光表面时，所述的电沉积有机封孔膜层的厚度为3 μ m?25 μ m。
2.根据权利要求1所述的汽车用铝或铝合金部件，其特征在于:所述的电沉积有机封孔膜层的厚度为2 μ m?5 μ m。
3.根据权利要求1所述的汽车用铝或铝合金部件，其特征在于:所述的电沉积有机封孔膜层的厚度为10 μ m?15 μ m。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的汽车用铝或铝合金部件，其特征在于:所述的阳极氧化膜层插设有一电解着色层，所述的电解着色层填满整个色层空间。
【文档编号】C25D11/20GK203593805SQ201320499269
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】于震宇, 杨克, 邢陈, 李佳 申请人:嘉兴兴禾汽车零部件有限公司