一种铝合金加工用表面着色剂

技术领域

本发明涉及铝合金表面加工技术领域，尤其涉及一种铝合金加工用表面着色剂及制备方法。

背景技术

微弧氧化技术是一种新型的表面处理技术，通过高温高压电弧的作用在铝合金表面原位生长出一层氧化陶瓷膜。通过微弧氧化制备出的氧化陶瓷膜具有优良的综合性能，耐腐蚀性、耐摩擦性、硬度等都有显著提高。由于微弧氧化制备出的氧化陶瓷膜是原位生长的，其结合力较高。且相较于阳极氧化，微弧氧化所使用的电解液对环境无污染，真正做到绿色生产。

微弧氧化的添加剂可分为可溶性盐添加剂、纳米颗粒添加剂和复合添加剂 3 种类型。可溶性盐不仅能够改善膜层性能，还常被用来染色剂给铝合金工件着色。纳米颗粒由于自身具有减摩和自修复作用，常被用来填充微弧氧化膜层孔隙，以强化膜层。近年来，随着纳米技术的发展，部分学者开始研究 2 种或多种纳米颗粒混合、纳米颗粒与可溶性盐混合作为复合添加剂，以期对增强膜层防腐蚀、耐磨性能起到更好的叠加效果。

基于上述情况，本发明提出了一种铝合金加工用表面着色剂及其制备方法，可有效解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝合金加工用表面着色剂及制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种铝合金加工用表面着色剂，所述铝合金加工表面着色剂由如下重量份的原料组成：酸性黑20~30份、铬酸盐6~10份、稀土金属碳化物3~6份、稀土金属氧化物5~9份、pH稳定剂3~5份、着色稳定剂6~12份、防腐剂1~2份、水85~95份。

优选地，所述酸性黑为酸性黑109。

优选地，所述铬酸盐为铬酸钾。

优选地，所述稀土金属碳化物为碳化钽。

优选地，所述稀土金属氧化物为氧化铈。

优选地，所述稀土金属氧化物或稀土金属碳化物为纳米级别。

优选地，所述pH稳定剂为醋酸钠。

优选地，所述着色稳定剂为磷钨酸与钨酸铵的组合。

优选地，所述防腐剂包括山梨酸、氟康唑、伊曲康唑、艾蒿、苯甲醇、苯甲酸、水杨酸、及硼酸中的至少一种。

优选地，所述铝合金加工表面着色剂由如下重量份的原料组成：酸性黑20份、铬酸盐6份、稀土金属碳化物3份、稀土金属氧化物5份、pH稳定剂3份、着色稳定剂6份、防腐剂1份、水95份组成。

优选地，所述铝合金加工表面着色剂由如下重量份的原料组成：酸性黑30份、铬酸盐10份、稀土金属碳化物6份、稀土金属氧化物9份、pH稳定剂5份、着色稳定剂12份、防腐剂2份、水85份组成。

本发明还提供一种铝合金加工表面着色剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将酸性黑109、铬酸钾、纳米碳化钽、纳米氧化铈混合并加水分散混悬，于70~75℃下以1000~1200rpm搅拌20~30min；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入磷钨酸、钨酸铵，于70~75℃下搅拌15~20min；

(3)将步骤(2)得到的混合液加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至5.0~6.0，并加入醋酸钠和山梨酸，即得铝合金加工表面着色剂。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明通过加入纳米颗粒与可溶性盐混合作为复合添加剂加入着色剂中，可提高微弧氧化的染色效率及均匀性，提高微弧氧化的的染色效果和产品良率，解决染色过程出现的流色和异色等问题，使铝合金具有良好的外观效果，耐用性好，使用寿命长。

2.本发明原材料在国内充足，价格适宜，使其规模化生产没有太高的成本限制；同时，制备方法简单，总体生产成本不高，有利于工业的大规模生产。

具体实施方式

按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：

(1)将酸性黑109、铬酸钾、纳米碳化钽、纳米氧化铈混合并加水分散混悬，于70℃下以1000rpm搅拌30min；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入磷钨酸、钨酸铵，于70℃下搅拌20min；

(3)将步骤(2)得到的混合液加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至5.0~6.0，并加入醋酸钠和山梨酸，即得铝合金加工表面着色剂。

按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：

(1)将酸性黑109、铬酸钾、纳米碳化钽、纳米氧化铈混合并加水分散混悬，于75℃下以1200rpm搅拌20min；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入磷钨酸、钨酸铵，于75℃下搅拌15min；

(3)将步骤(2)得到的混合液加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至5.0~6.0，并加入醋酸钠和山梨酸，即得铝合金加工表面着色剂。

按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：

(1)将酸性黑109、铬酸钾、纳米碳化钽、纳米氧化铈混合并加水分散混悬，于75℃下以1200rpm搅拌30min；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入磷钨酸、钨酸铵，于75℃下搅拌20min；

(3)将步骤(2)得到的混合液加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至5.0~6.0，并加入醋酸钠和山梨酸，即得铝合金加工表面着色剂。

按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：

(1)将酸性黑109、铬酸钾混合并加水分散混悬，于75℃下以1200rpm搅拌30min；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入磷钨酸、钨酸铵，于75℃下搅拌20min；

(3)将步骤(2)得到的混合液加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至5.0~6.0，并加入醋酸钠和山梨酸，即得铝合金加工表面着色剂。

按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：

(1)将酸性黑109、纳米碳化钽、纳米氧化铈混合并加水分散混悬，于75℃下以1200rpm搅拌30min；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入磷钨酸、钨酸铵，于75℃下搅拌20min；

(3)将步骤(2)得到的混合液加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至5.0~6.0，并加入醋酸钠和山梨酸，即得铝合金加工表面着色剂。

按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：

(1)将酸性黑109、纳米氧化铈混合并加水分散混悬，于75℃下以1200rpm搅拌30min；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入磷钨酸、钨酸铵，于75℃下搅拌20min；

(3)将步骤(2)得到的混合液加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至5.0~6.0，并加入醋酸钠和山梨酸，即得铝合金加工表面着色剂。

按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：

(1)将酸性黑109、纳米碳化钽混合并加水分散混悬，于75℃下以1200rpm搅拌30min；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入磷钨酸、钨酸铵，于75℃下搅拌20min；

(3)将步骤(2)得到的混合液加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至5.0~6.0，并加入醋酸钠和山梨酸，即得铝合金加工表面着色剂。

按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：

(1)将酸性黑109加水分散混悬，于75℃下以1200rpm搅拌30min；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入磷钨酸、钨酸铵，于75℃下搅拌20min；

(3)将步骤(2)得到的混合液加入氢氧化钠或乙酸，调节pH值至5.0~6.0，并加入醋酸钠和山梨酸，即得铝合金加工表面着色剂。

表1

铝合金的染色方法：采用实施例1~3以及对比例1~3对铝合金板进行微弧氧化，采用恒电流模式，电流密度 20 A/dm2，频率 500 Hz，占空比 8.5%，微弧氧化 15 min，染色温度为60℃，电解液为六偏磷酸钠 12 g/L＋硅酸钠 6 g/L。

染色不良率测试：使用实施例1~3及对比例1~3所制得的着色染料进行着色的铝合金板，每种100块，观察出现流痕、露白和花斑的数量并记录。

染色颜色偏差度测试：将使用实施例1~3及对比例1~3所制得的着色染料进行着色的铝合金板，每种100块，染色后铝合金与标准色板比对，铝合金的颜色在标准色板比对结果为黑色则为合格，偏离黑色则为不合格，记录不合格的数量。

染色速率测试：将使用实施例1~3及对比例1~3所制得的着色染料进行着色的铝合金板，每种100块，染色后用测色仪进行测试，记录L值，取平均值；L值代表上色后的深浅，相同染色时间条件下，L值越小说明染色速度越快，L值越大说明染色速度越慢。

测试结果见表2。

表2性能测试结果

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。