一种铝合金染色添加剂及染色方法
阅读说明：本技术 一种铝合金染色添加剂及染色方法 (Aluminum alloy dyeing additive and dyeing method ) 是由 况金权 于 2020-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及铝合金技术领域,具体涉及一种铝合金染色添加剂及染色方法。所述铝合金染色添加剂包括如下重量份的原料硫酸镍30-35份、硫酸亚锡8-12份、硫酸18-22份、着色稳定剂16-20份、增效助剂13-18份。本发明的染色添加剂使用于铝合金染色,可提高染色效率及均匀性,提高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,延长着色液的使用时间,使铝合金具有良好的外观效果,耐用性好,使用寿命长。利用铝合金染色前处理剂的铝合金染色前处理方法操作简便,易于控制,可显著提高染色效率及均匀性,提高染色效果和产品良率,利于得到颜色均匀,外观效果佳的铝合金染色工件,适用于工业化大生产。(The invention relates to the technical field of aluminum alloy, in particular to an aluminum alloy dyeing additive and a dyeing method. The aluminum alloy dyeing additive comprises, by weight, 30-35 parts of raw material nickel sulfate, 8-12 parts of stannous sulfate, 18-22 parts of sulfuric acid, 16-20 parts of a dyeing stabilizer and 13-18 parts of a synergistic additive. The dyeing additive disclosed by the invention is used for dyeing the aluminum alloy, can improve the dyeing efficiency and uniformity, improve the dyeing effect and the product yield, solve the problems of color bleeding, heterochrosis and the like in the dyeing process, prolong the service time of the coloring liquid, and enable the aluminum alloy to have a good appearance effect, good durability and long service life. The aluminum alloy dyeing pretreatment method using the aluminum alloy dyeing pretreatment agent is simple and convenient to operate and easy to control, can remarkably improve dyeing efficiency and uniformity, improves dyeing effect and product yield, is beneficial to obtaining aluminum alloy dyeing workpieces with uniform color and good appearance effect, and is suitable for industrial mass production.)
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，具体涉及一种铝合金染色添加剂及染色方法。
背景技术
随着社会的发展和科技的进步，铝合金日益得到了良好的应用，现有技术常采用阳极氧化工艺和染色工艺处理，以提高铝合金产品的耐用性和装饰效果。然而，现有的染色工艺在染色过程中，常出现染色剂分布不均、染色能力下降等情况易导致产品出现流痕、花斑等不良缺陷，容易出现流色、异色，染色效果不高，且染色效果不好，影响产品良率和耐用性，需要进一步改进。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种铝合金染色添加剂，该染色添加剂使用于铝合金染色，可提高染色效率及均匀性，提高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。
本发明的目的在于提供一种利用铝合金染色添加剂的铝合金染色方法，该方法操作简便，易于控制，可显著提高染色效率及均匀性，提高染色效果和产品良率，利于得到颜色均匀，外观效果佳的铝合金染色工件，适用于工业化大生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种铝合金染色添加剂，包括如下重量份的原料：硫酸镍30-35份、硫酸亚锡8-12份、硫酸18-22份、着色稳定剂16-20份、增效助剂13-18份。
进一步的，所述着色稳定剂为磷钨酸、钨酸钠和钨酸中的至少一种。
本发明的铝合金染色添加剂通过将硫酸镍、硫酸亚锡、硫酸、着色稳定剂和增效助剂进行复配，使用于铝合金染色，可提高染色效率及均匀性，提高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，延长着色液的使用寿命，使铝合金具有良好的外观效果，耐用性好，使用寿命长。
进一步的，每份所述功能助剂包括如下重量份的原料：多羟基有机酸15-20份、对二苯酚单甲醚4-7份、脂肪醇聚氧乙烯醚5-8份、甘露醇3-5份。本发明通过采用上述增效助剂，有助于使防止着色液产生沉淀，可用于具结够复杂的铝合金工件的染色，使染色更为均匀，提高染色稳定性，防止流色、异色等不良现象的发生，染色效率高，提高铝合金工件的耐腐蚀性。所述多羟基有机酸为2,3-二羟基丁二酸、顺丁烯二酸和柠檬酸中的至少一种。
本发明还提供一种铝合金的染色方法，包括如下步骤：
（1）取铝合金工件，对铝合金工件进行脱脂，在脱脂除油后对铝合金工件进行水洗；
（2）采用化学抛光液对铝合金工件进行化学抛光，抛光后进行水洗，然后去除不溶性的金属氧化物；
（3）铝合金工件在阳极氧化槽液中进行阳极氧化，在金属表面形成阳极氧化膜；将经过阳极氧化过的铝合金工件进行水洗，以去除残留的阳极氧化槽液；
（4）采用染色前处理剂对去除残留阳极氧化槽液的铝合金工件进行染色前处理；
（5）将经过染色前处理剂处理后的铝合金工件置于电解槽中进行电解染色，电解槽槽液中添加有上述染色添加剂；所述电解着色液中染色添加剂浓度为90-120g/L；
（6）将经过染色的铝合金工件进行封孔，得到铝合金工件成品。
进一步的，所述步骤（3）中，采用硫酸和A3+溶液对铝合金工件进行阳极氧化；所述硫酸的浓度为140-180g/L，所述硫酸和A3+溶液的浓度为8-15g/L。所述步骤（3）中，阳极氧化的温度为18-22℃，电压为18-24V，阳极氧化时间为25-45min。
进一步的，所述步骤（5）中，电解染色的温度为18-22℃，电压为15-20V，染色时间为3-8min。所述电解着色液中染色添加剂浓度为90-120g/L；
进一步的，所述步骤（6）中，采用醋酸镍溶液进行封孔，所述醋酸镍溶液浓度为5.5-6.5g/L，pH为5.3-6。封孔处理的温度为95-100℃。通过采用上述工艺，有助于提高提高铝合金的耐腐蚀性和抗污染性，避免染色后的染料溢出，使提高染色效率及均匀性。
进一步的，所述步骤（4）中，所述铝合金染色前处理剂，包括如下重量份的原料：柠檬酸25-30份、水杨酸6-12份、柠檬酸钠3-5份、酒石酸钾钠2-4份和表面活性剂0.5-1.5份和功能助剂1-2份。
进一步的，所述表面活性剂为甘油单酸酯二硫酸钠、月桂基硫酸钠和琥珀酸二异辛酯磺酸钠中的至少一种。
本发明通过采用柠檬酸、水杨酸、柠檬酸钠、酒石酸钾钠和表面活性剂和功能助剂复配，制得铝合金染色前处理剂，可防止铝合金工件在阳极氧化过程中及阳极氧化之前的工序中引入表面孔洞和缺陷处的残酸引起的斑点状等染色不良，可显著提高染色效率及均匀性，提高染色效果和产品良率，减少染色时的出现颜色模糊问题，有利于得到颜色均匀，外观效果佳的铝合金染色工件。
进一步的，每份所述功能助剂包括如下重量份的原料：聚乙烯醇7-10份、对二苯酚单甲醚4-7份、甘油5-8份、聚二甲基硅氧烷3-5份。
本发明通过采用上述原料，有助于减少对铝合金表面的腐蚀作用，并可有效防止铝合金表面出现缺陷，染色前处理工艺中，能破坏气泡的弹性膜，具有良好的抑泡作用，有助于提高染色效率及均匀性，提高染色效果和产品良率。
进一步的，所述铝合金染色前处理剂的铝合金染色前处理方法，包括如下步骤：
（A1）将经过阳极氧化后的铝合金工件置于预处理剂中，进行预备处理，然后水洗；
（A2）经过预先处理的铝合金工件置于铝合金染色前处理剂中进行前处理，然后水洗，得到经过染色前处理的铝合金工件。
进一步的，所述步骤（A1）中，采用超声波进行预备处理，预备处理温度为30-40℃，预备处理时间为60-150s。超声波频率为50-70kHz。
进一步的，所述步骤（A1）中，所述预处理剂包括如下重量份的原料：碳酸氢钠20-30份、甘露醇4-7份、去离子水800-900份。
本发明通过采用碳酸氢钠、甘露醇和去离子水复配制成预处理剂，去除铝合金工件在阳极氧化过程中及阳极氧化之前的工序中引入表面孔洞和缺陷处的残酸，去除效率高且去除较为彻底，碳酸氢钠可甘露醇相配合，大大减少对铝合金工件表面腐蚀，并能有效去除阳极氧化槽中因铝离子含量较高时在铝合金工件表面氧化形成的硫酸铝结晶体，防止其在后续的染色工艺中造成染色不均、产生腐蚀点、发花等不利影响。本发明的染色前处理剂可用于铝合金阳极氧化染色前处理，可显著提高染色效率及均匀性，提高染色效果和产品良率。利用铝合金染色前处理剂的铝合金染色前处理方法操作简便，易于控制，可显著提高染色效率及均匀性，提高染色效果和产品良率，利于得到颜色均匀，外观效果佳的铝合金染色工件，适用于工业化大生产。
进一步的，所述步骤（A2）中，采用超声波进行前处理的温度为35-45℃，前处理时间为2-5min。超声波频率为40-50kHz。本发明通过采用超声波进行染色前处理，并严格控制上述步骤，有助于提高铝合金染色前处理效率，提升前处理效果，防止铝合金工件在后续的染色工艺中出现染色不均、产生腐蚀点、发花等问题。
本发明的有益效果在于：本发明的染色添加剂使用于铝合金染色，可提高染色效率及均匀性，提高染色效果和产品良率，可用于对外形结构较为复杂的铝合金工件进行处理，解决染色过程出现的流色和异色等问题，延长着色液的使用时间，使铝合金具有良好的外观效果，耐用性好，使用寿命长。利用铝合金染色前处理剂的铝合金染色前处理方法操作简便，易于控制，可显著提高染色效率及均匀性，提高染色效果和产品良率，利于得到颜色均匀，外观效果佳的铝合金染色工件，适用于工业化大生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
本实施例中，一种铝合金染色添加剂，包括如下重量份的原料：硫酸镍32份、硫酸亚锡10份、硫酸20份、着色稳定剂18份、增效助剂16份。
进一步的，进一步的，所述着色稳定剂为磷钨酸和钨酸按重量比1:1组成。
进一步的，每份所述功能助剂包括如下重量份的原料：多羟基有机酸16份、对二苯酚单甲醚5份、脂肪醇聚氧乙烯醚7份、甘露醇4份。
一种铝合金的染色方法，包括如下步骤：
（1）取铝合金工件，对铝合金工件进行脱脂，在脱脂除油后对铝合金工件进行水洗；
（2）采用化学抛光液对铝合金工件进行化学抛光，抛光后进行水洗，然后去除不溶性的金属氧化物；
（3）铝合金工件在阳极氧化槽液中进行阳极氧化，在金属表面形成阳极氧化膜；将经过阳极氧化过的铝合金工件进行水洗，以去除残留的阳极氧化槽液；
（4）采用染色前处理剂对去除残留阳极氧化槽液的铝合金工件进行染色前处理；
（5）将经过染色前处理剂处理后的铝合金工件置于电解槽中进行电解染色，电解槽槽液中添加有上述染色添加剂；所述电解着色液中染色添加剂浓度为90-120g/L；
（6）将经过染色的铝合金工件进行封孔，得到铝合金工件成品。
进一步的，所述步骤（3）中，采用硫酸和A3+溶液对铝合金工件进行阳极氧化；所述硫酸的浓度为160g/L，所述硫酸和A3+溶液的浓度为10g/L。所述步骤（3）中，阳极氧化的温度为20℃，电压为22V，阳极氧化时间为35min。
进一步的，所述步骤（5）中，电解染色的温度为20℃，电压为17V，染色时间为5min。所述电解着色液中染色添加剂浓度为95g/L；
进一步的，所述步骤（6）中，采用醋酸镍溶液进行封孔，所述醋酸镍溶液浓度为5.6g/L。封孔处理的温度为98℃。
进一步的，所述步骤（4）中，所述铝合金染色前处理剂包括如下重量份的原料：柠檬酸28份、水杨酸8份、柠檬酸钠4份、酒石酸钾钠3份和表面活性剂1份和功能助剂1.5份。
进一步的，所述表面活性剂为甘油单酸酯二硫酸钠和月桂基硫酸钠按照重量比1:2组成。
进一步的，每份所述功能助剂包括如下重量份的原料：聚乙烯醇8份、乙酸钠3份、甘油6份、聚二甲基硅氧烷4份。
采用上述铝合金染色前处理剂的铝合金染色前处理方法，包括如下步骤：
（A1）将经过阳极氧化后的铝合金工件置于预处理剂中，进行预备处理，然后水洗；
（A2）经过预先处理的铝合金工件置于铝合金染色前处理剂中进行前处理，然后水洗，得到经过染色前处理的铝合金工件。所述铝合金工件待染色。
进一步的，所述步骤（A1）中，采用超声波进行预备处理，预备处理温度为35℃，预备处理时间为120s。超声波频率为60kHz。
进一步的，所述步骤（A1）中，所述预处理剂包括如下重量份的原料：碳酸氢钠25份、甘露醇6份、去离子水850份。
进一步的，所述步骤（A2）中，采用超声波进行前处理的温度为40℃，前处理时间为4min。超声波频率为45kHz。
实施例2
本实施例中，一种铝合金染色添加剂，包括如下重量份的原料：硫酸镍30份、硫酸亚锡8份、硫酸18份、着色稳定剂16份、增效助剂13份。
进一步的，所述着色稳定剂为磷钨酸和钨酸钠按重量比1:1组成。
进一步的，每份所述功能助剂包括如下重量份的原料：多羟基有机酸15份、对二苯酚单甲醚4份、脂肪醇聚氧乙烯醚5份、甘露醇3份。
一种铝合金的染色方法，包括如下步骤：
（1）取铝合金工件，对铝合金工件进行脱脂，在脱脂除油后对铝合金工件进行水洗；
（2）采用化学抛光液对铝合金工件进行化学抛光，抛光后进行水洗，然后去除不溶性的金属氧化物；
（3）铝合金工件在阳极氧化槽液中进行阳极氧化，在金属表面形成阳极氧化膜；将经过阳极氧化过的铝合金工件进行水洗，以去除残留的阳极氧化槽液；
（4）采用染色前处理剂对去除残留阳极氧化槽液的铝合金工件进行染色前处理；
（5）将经过染色前处理剂处理后的铝合金工件置于电解槽中进行电解染色，电解槽槽液中添加有上述染色添加剂；所述电解着色液中染色添加剂浓度为90-120g/L；
（6）将经过染色的铝合金工件进行封孔，得到铝合金工件成品。
进一步的，所述步骤（3）中，采用硫酸和A3+溶液对铝合金工件进行阳极氧化；所述硫酸的浓度为140g/L，所述硫酸和A3+溶液的浓度为8g/L。所述步骤（3）中，阳极氧化的温度为1℃，电压为18V，阳极氧化时间为45min。
进一步的，所述步骤（5）中，电解染色的温度为18℃，电压为15，染色时间为8min。所述电解着色液中染色添加剂浓度为9g/L；
进一步的，所述步骤（6）中，采用醋酸镍溶液进行封孔，所述醋酸镍溶液浓度为5.8g/L。封孔处理的温度为100。
进一步的，所述步骤（4）中，所述铝合金染色前处理剂包括如下重量份的原料：柠檬酸25份、水杨酸6份、柠檬酸钠3份、酒石酸钾钠2份和表面活性剂0.5份和功能助剂1份。
进一步的，所述表面活性剂月桂基硫酸钠和琥珀酸二异辛酯磺酸钠按重量比1：2组成。
进一步的，每份所述功能助剂包括如下重量份的原料：聚乙烯醇8份、乙酸钠3份、甘油6份、聚二甲基硅氧烷4份。
采用上述铝合金染色前处理剂的铝合金染色前处理方法，包括如下步骤：
（A1）将经过阳极氧化后的铝合金工件置于预处理剂中，进行预备处理，然后水洗；
（A2）经过预先处理的铝合金工件置于铝合金染色前处理剂中进行前处理，然后水洗，得到经过染色前处理的铝合金工件。
进一步的，所述步骤（A1）中，采用超声波进行预备处理，预备处理温度为30℃，预备处理时间为150s。超声波频率为50kHz。
进一步的，所述步骤（A1）中，所述预处理剂包括如下重量份的原料：碳酸氢钠20份、甘露醇4份、去离子水800份。
进一步的，所述步骤（A2）中，采用超声波进行前处理的温度为35℃，前处理时间为5min。超声波频率为40kHz。
实施例3
本实施例中一种铝合金染色添加剂，包括如下重量份的原料：硫酸镍35份、硫酸亚锡812份、硫酸22份、着色稳定剂20份、增效助剂18份。
进一步的，所述着色稳定剂为钨酸钠和钨酸按重量比1:0.6组成。
进一步的，每份所述功能助剂包括如下重量份的原料：多羟基有机酸20份、对二苯酚单甲醚7份、脂肪醇聚氧乙烯醚8份、甘露醇5份。
一种铝合金的染色方法，包括如下步骤：
（1）取铝合金工件，对铝合金工件进行脱脂，在脱脂除油后对铝合金工件进行水洗；
（2）采用化学抛光液对铝合金工件进行化学抛光，抛光后进行水洗，然后去除不溶性的金属氧化物；
（3）铝合金工件在阳极氧化槽液中进行阳极氧化，在金属表面形成阳极氧化膜；将经过阳极氧化过的铝合金工件进行水洗，以去除残留的阳极氧化槽液；
（4）采用染色前处理剂对去除残留阳极氧化槽液的铝合金工件进行染色前处理；
（5）将经过染色前处理剂处理后的铝合金工件置于电解槽中进行电解染色，电解槽槽液中添加有上述染色添加剂；所述电解着色液中染色添加剂浓度为120g/L；
（6）将经过染色的铝合金工件进行封孔，得到铝合金工件成品。
进一步的，所述步骤（3）中，采用硫酸和A3+溶液对铝合金工件进行阳极氧化；所述硫酸的浓度为180g/L，所述硫酸和A3+溶液的浓度为15g/L。所述步骤（3）中，阳极氧化的温度为22℃，电压为24V，阳极氧化时间为25min。
进一步的，所述步骤（5）中，电解染色的温度为22℃，电压为20V，染色时间为3min。所述电解着色液中染色添加剂浓度为120g/L；
进一步的，所述步骤（6）中，采用醋酸镍溶液进行封孔，所述醋酸镍溶液浓度为6.5g/L。封孔处理的温度为95℃。
进一步的，所述步骤（4）中，所述铝合金染色前处理剂包括如下重量份的原料：柠檬酸25-30份、水杨酸12份、柠檬酸钠5份、酒石酸钾钠4份和表面活性剂1.5份和功能助剂2份。
进一步的，所述表面活性剂为甘油单酸酯二硫酸钠和琥珀酸二异辛酯磺酸钠按照重量比1:2组成。
进一步的，每份所述功能助剂包括如下重量份的原料：聚乙烯醇10份、乙酸钠4份、甘油8份、聚二甲基硅氧烷5份。
采用上述铝合金染色前处理剂的铝合金染色前处理方法，包括如下步骤：
（1）将经过阳极氧化后的铝合金工件置于预处理剂中，进行预备处理，然后水洗；
（2）经过预先处理的铝合金工件置于铝合金染色前处理剂中进行前处理，然后水洗，得到经过染色前处理的铝合金工件。
进一步的，所述步骤（A1）中，采用超声波进行预备处理，预备处理温度为40℃，预备处理时间为60s。超声波频率为50kHz。
进一步的，所述步骤（A1）中，所述预处理剂包括如下重量份的原料：碳酸氢钠20-30份、甘露醇4-7份、去离子水800-900份。
进一步的，所述步骤（A2）中，采用超声波进行前处理的温度为35-45℃，前处理时间为2min。超声波频率为50kHz。
实施例4
本实施例中，一种铝合金染色添加剂，包括如下重量份的原料：硫酸镍33份、硫酸亚锡9份、硫酸19份、着色稳定剂18份、增效助剂15份。
进一步的，所述着色稳定剂为磷钨酸、钨酸钠和钨酸中的至少一种。
进一步的，每份所述功能助剂包括如下重量份的原料：多羟基有机酸16份、对二苯酚单甲醚5份、脂肪醇聚氧乙烯醚4份、甘露醇3.5份。
进一步的，所述步骤（4）中，所述铝合金染色前处理剂包括如下重量份的原料：柠檬酸26份、水杨酸10份、柠檬酸钠4份、酒石酸钾钠3份和表面活性剂1.2份和功能助剂1.5份。
进一步的，每份所述功能助剂包括如下重量份的原料：聚乙烯醇9份、乙酸钠3份、甘油6份、聚二甲基硅氧烷4份。
采用上述铝合金染色前处理剂的铝合金染色前处理方法，包括如下步骤：
（1）将经过阳极氧化后的铝合金工件置于预处理剂中，进行预备处理，然后水洗；
（2）经过预先处理的铝合金工件置于铝合金染色前处理剂中进行前处理，然后水洗，得到经过染色前处理的铝合金工件。
本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处在于：所述步骤（4）中，一种铝合金染色前处理剂，包括如下重量份的原料：柠檬酸36份、柠檬酸钠7份和表面活性剂1份。采用上述铝合金染色前处理剂的铝合金染色前处理方法，包括如下步骤：经过预先处理的铝合金工件置于铝合金染色前处理剂中进行前处理，然后水洗，得到经过染色前处理的铝合金工件。采用超声波进行前处理的温度为40℃，前处理时间为4min。超声波频率为45kHz。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于：本对比例的染色方法不包括步骤（4）。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处在于：本对比例的铝合金染色添加剂不含有增效助剂。
按照实施例1-4和对比例1-3对5052铝合金工件，所述铝合金工件设有盲孔，按照GB/T12967.6-2008进行测试。
项目
良率
着色液使用寿命
流痕、露白和花斑
实施例1
99%
3.5周左右
无
实施例2
99%
3周左右
无
实施例3
99%
3周左右
无
实施例4
99%
3.5周左右
无
对比例1
96%
2.5周左右
轻微流痕和花斑
对比例2
92%
2周左右
轻微流痕、露白和花斑
对比例3
95%
2周左右
轻微流痕、露白和花斑
实施例1-3的铝合金工件表面颜色均匀、稳定，无明显表面缺陷，不产生流色和异色，无露白、花斑和流痕现象，铝合金工件各面上的色差△E<0.4。对比例1的铝合金工件各面上的色差△E为0.3-0.6。对比例2的铝合金工件各面上的色差△E为0.5-0.7。对比例3的铝合金工件各面上的色差△E为0.5-0.7。
本发明的染色添加剂使用于铝合金染色，可提高染色效率及均匀性，提高染色效果和产品良率，可用于对外形结构较为复杂的铝合金工件进行处理，解决染色过程出现的流色和异色等问题，延长着色液的使用时间，使铝合金具有良好的外观效果，耐用性好，使用寿命长。利用铝合金染色前处理剂的铝合金染色前处理方法操作简便，易于控制，可显著提高染色效率及均匀性，提高染色效果和产品良率，利于得到颜色均匀，外观效果佳的铝合金染色工件，适用于工业化大生产。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
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