一种提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺的制作方法

本发明涉及新能源汽车铝合金零部件表面处理，具体涉及一种提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺。

背景技术：

1、铝合金材料密度在2.7g/cm3左右，钢铁材料密度在7.8g/cm3左右，铝合金材料的密度仅接近钢铁材料的三分之一。在新能源汽车领域，铝合金的应用越来越广泛。新能源汽车车身或零部件使用铝合金的优点主要有以下几项：

2、1、铝合金密度低、质量轻，使新能源汽车轻量化，提高能源效率。

3、2、铝合金是高度可回收的材料，使用铝合金车身有助于减少资源浪费，促进可持续发展。

4、3、铝合金具有好的加工塑性，容易实现复杂的零件设计加工。

5、在汽车保养清洗过程中使用的清洗剂多数是碱性较强的，其ph值约为10.5至13.5。作为最常用的铝合金表面处理工艺的铝合金氧化膜经过封孔之后虽具有一定的耐碱腐蚀性，但是铝合金氧化膜（主要成分是氧化铝）本身还是属于两性物质。零部件经过多次的碱性清洗剂浸润之后，还是会有一定程度的腐蚀，造成外观或者功能的影响，这就使如何提高铝合金氧化膜的耐碱性成为一项较大的挑战。

6、现有的技术中，只有少数研究有涉及到提高铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔剂或者制备工艺，但对染色的铝合金阳极氧化膜耐碱性提高鲜有涉及。

7、因此，如何提高染色的铝合金阳极氧化膜的耐碱性，是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺。具体通过以下技术方案实现：

2、一种提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺，包括以下步骤：

3、s1：对铝合金工件进行前处理；

4、s2：将步骤s1处理后的铝合金工件置于氧化槽液中进行阳极氧化，在铝合金工件的表面形成氧化膜；

5、s3：对铝合金工件进行染色；

6、s4：将铝合金工件置于预封一槽液中进行固色，所述预封一槽液为浓度5-10g/l的fk310；

7、s5：将铝合金工件置于预封二槽液中对氧化膜进行中间层的填充，所述预封二槽液为10-30wt%的fk294封孔剂，预封二槽液的温度为80-98℃，铝合金工件在预封二槽液中的时间为10-30min；

8、s6：对铝合金工件进行封孔处理。

9、进一步地，步骤s2中，氧化槽液的温度为10-30℃，阳极氧化的电流密度为0.8-2asd（例如0.8 asd、1.0 asd、1.5 asd、2.0 asd），阳极氧化的时间为20-80min。

10、进一步地，步骤s3中的染色步骤包括：将铝合金工件置于染色槽液中进行染色处理，染色槽液为有机染料，染色槽液的浓度为0.5-20g/l，染色处理的温度为15-55℃，时间为0.5-20min。可以根据所需要的颜色，选择金色、黑色、红色、蓝色等颜色的有机染料。若要做本色工件，则可省略此染色步骤，本发明的工艺同样适用于制作本色铝合金工件。

11、进一步地，步骤s1中，前处理步骤可以是脱脂、脱脂+过碱+除灰、脱脂+过碱+除灰+化抛+除灰、脱脂+化抛+除灰等不同组合方式。其主要目的是去除铝合金表面的油脂、污垢以及自然氧化皮等，并赋予铝合金表面一定的光泽度，为下一步的阳极氧化提供清洁的表面。

12、进一步地，所述预封一槽液为浓度5-10g/l的fk310（深圳万佳原精化科技股份有限公司产品）溶液，其主要作用为对染色后的铝氧化工件进行固色。所述fk310的主要成分为质量百分比75-80%的四水醋酸镍、15-20%的三水醋酸钠、2-5%的固色剂、0.5-1%的抑灰剂、0.2-0.5%的表面活性剂,所述固色剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵和壳聚糖季铵盐（hacc-102），所述聚二甲基二烯丙基氯化铵和壳聚糖季铵盐的质量比为1:1.3，所述预封一槽液的ph为5.3-5.8，调节ph用冰乙酸或氨水。

13、进一步地，步骤s4中，所述铝合金工件在预封一槽液中进行固色的时间为0.5-3min，温度为60-70℃。染色后的铝合金氧化膜通过预封一的固色作用，可使氧化膜层吸附的染料封闭在氧化膜孔内而不至于流失。本申请发明人发现，在预封一中固色时间短或固色温度过低，则固色效果不好，在下一步的预封二中会有流色；固色时间长或固色温度过高，会导致氧化膜在第一步预封孔中闭合太多，使下一步预封二中的填充物质进入氧化膜的量减少，从而影响整个氧化膜的耐碱性能。

14、进一步地，预封二槽液的ph值为8.5-10.0，调节ph用稀的冰醋酸或氢氧化钠溶液。

15、步骤s5中，预封二槽液的温度为80-98℃，铝合金工件在预封二槽液中的时间为10-30min。本申请发明人发现，预封二槽液的温度过低或者时间过短，则预封二中的有效物质进入氧化膜孔太少太慢，不能够使氧化膜具有优异的耐碱性能；但温度过高或者延长时间，并不能明显提高氧化膜的耐碱性能，反而使能耗增高。

16、进一步地，所述fk294封孔剂的成分包括35-50g/l的硫酸钠、115-135g/l的硅酸盐和10-15g/l的缓蚀剂，硫酸钠优选为分析纯的无水硫酸钠，所述硅酸盐为硅酸钾、硅酸钾钠、硅酸锂和硅酸季铵中的一种或多种，所述缓蚀剂为硫脲、钼酸钠和葡萄糖酸钠中的一种或多种。

17、进一步地，步骤s6中封孔槽液为中高温含镍封孔剂或无镍封孔剂，含镍封孔剂或无镍封孔剂可以从市面上购买得到。封孔温度为80-98℃，封孔时间为20-60min。此步骤为强化封孔效果，使铝合金氧化膜层不仅具有优异的耐碱性，也具有综合的抗腐蚀性能。

18、进一步地，步骤s2中，氧化槽液为单硫酸体系、硫酸-有机酸体系或有机酸体系中的一种，也可以在以上体系中再加入成膜助剂。

19、进一步地，步骤s2中，进行阳极氧化时的阴极板为铝板、铅板或碳板中的一种。通过阳极氧化工序，铝合金工件的表面会形成一定厚度的、致密的氧化膜层。

20、步骤s4通过预封一槽液短时间的（0.5-3min）固色处理可以迅速地使染料分子封闭在氧化膜孔内，保证氧化膜外观颜色的均匀性；步骤s5以fk294封孔剂对氧化膜进行二次填充，与氧化膜形成耐碱的复合物，从而极大提高氧化膜的耐碱性；再通过步骤s6的中高温封孔对氧化膜层进行强化和补充。通过多个步骤的结合，氧化膜得到完全的封闭，具有优异的耐蚀性，尤其是耐碱性得到约5倍以上的提高。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、1、染色的铝合金氧化膜具有丰富的颜色和较高的耐碱性能，满足新能源汽车铝合金零部件的苛刻耐碱要求；

23、2、本发明的工艺不含铬、氟等元素，安全环保，废水处理简单。

技术特征：

1.一种提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺，其特征在于，步骤s4中，固色的时间为0.5-3min。

3.根据权利要求1所述的提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺，其特征在于，步骤s4中，固色的温度为60-70℃。

4.根据权利要求1所述的提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺，其特征在于，步骤s6中，封孔槽液为含镍封孔剂或无镍封孔剂。

5.根据权利要求1所述的提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺，其特征在于，步骤s6中，封孔温度为80-98℃。

6.根据权利要求1所述的提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺，其特征在于，步骤s6中，封孔时间为20-60min。

7.根据权利要求1所述的提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺，其特征在于，步骤s2中，氧化槽液为单硫酸体系、硫酸-有机酸体系或有机酸体系中的一种。

8.根据权利要求1所述的提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺，其特征在于，所述预封二槽液ph值为8.5-10.0。

9.根据权利要求1所述的提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺，其特征在于，所述fk310包括75-80wt%的四水醋酸镍、15-20wt%的三水醋酸钠、2-5wt%的固色剂、0.5-1wt%的抑灰剂和0.2-0.5wt%的表面活性剂。

10.根据权利要求1所述的提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺，其特征在于，所述fk294封孔剂的成分包括35-50g/l硫酸钠、115-135g/l硅酸盐和10-15g/l缓蚀剂。

技术总结本发明公开了一种提高染色铝合金阳极氧化膜耐碱性的封孔工艺，包括以下步骤：S1：对铝合金工件进行前处理；S2：将步骤S1处理后的铝合金工件置于氧化槽液中进行阳极氧化，在铝合金工件的表面形成氧化膜；S3：对铝合金工件进行染色；S4：将铝合金工件置于预封一槽液中进行固色；S5：将铝合金工件置于预封二槽液中对氧化膜进行中间层的填充；S6：对铝合金工件进行封孔处理。本发明能够使染色的铝合金氧化膜具有丰富的颜色和较高的耐碱性能，满足新能源汽车领域对铝合金零部件的苛刻耐碱要求。技术研发人员：袁清安,马金亮,朱正华,马移葵,魏仁泽受保护的技术使用者：深圳万佳原精化科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17