[发明专利]一种铝合金电解着色工艺

说明书

技术领域

本发明属于铝合金表面加工技术领域，具体涉及一种铝合金电解着色工艺。

背景技术

铝合金密度低、强度比高。是工业中应用最广泛的有色金属结构材料之一，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。同时，由于铝合金密度低、价格低廉、毒性小、成型工艺成熟，相比起不锈钢和钛合金，在医疗器械、食品、家用器件等领域具有非常广阔的发展空间。

铝合金阳极氧化电解着色是铝合金表面处理中适用性最为广泛的处理方法之一。利用阳极氧化的方法在铝合金表面形成致密、厚实的氧化膜层，从而显著改善铝合金的耐蚀性、提升其硬度、耐磨性和装饰性能。铝合金电解着色法是先在一般电解液中生成氧化膜，然后在金属盐类电解液中再次进行电解，使金属盐的阳离子沉积在氧化膜真空底层而着色，铝合金电解着色法液被称为二次电解着色法。二次电解着色法按照电源类型分类分为直流法和交流法，按照电解着色液分类，可分为单一盐类、多种金属复合盐类和双重着色液法。

铝合金电解着色的本质与电镀相似，都是通过电解把金属盐溶液中的金属离子沉积在阳极氧化膜的真空地步，光线射到此类金属粒子上时发生漫散射，从而使氧化膜呈现颜色。电解着色反应属于由金属（铝基材）-半导体（氧化膜阻挡层）-电解液构成的电化学反应，是一个非常复杂的电化学反应过程。现有技术中的方法是需要在前处理之后，将铝合金经过普通硫酸阳极氧化后，再在含有金属盐的电解着色槽中着有色氧化膜。例如，申请号为201010190868.4的中国发明专利“一种铝合金着有色复合膜的制备方法”中提出了一种铝合金着有色复合膜的制备方法，，该方法包括前处理和对铝合金的直流电解着色，直流电解着色采用由H₂SO₄、CuSO₄、EDTA 和水组成的复合电解液，其中H₂SO₄ 为1000-1200g/L，CuSO₄ 为200-300g/L，EDTA 为40-55g/L，余量为水；于20-30℃温度下保持0.5=0.6A/cm² 的恒电流密度进行着色，阴极与阳极面积之比为（1.5-2）：1。该方法制备过程简单，生产操作安全，生产成本低，所制得的着色膜不仅具备良好的耐蚀性，而且满足装饰性要求。

上述方法中的铝合金电解着色方法尽管具有安全、成本低的优点，但是在实际应用过程中容易出现着色不均匀，容易与设定的颜色出现色差的问题。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种能够均匀进行着色的铝合金电解着色工艺，该着色工艺利用两次电解着色的工艺过程，使着色层更均匀、稳定、硬度更高，且铝合金着色层最终呈现质感佳的黑色着色层，适合用于高端铝合金外观件的制备过程。同时，本发明中还提出了一种适用于上述着色工艺的封孔方法。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本发明中提供的铝合金电解着色方法，包括如下步骤：

S01，前处理：将铝合金材料表面清洗干净后在活化液中进行电解活化，所述活化液的组分含量为浓硫酸2-5g/L、磷酸40-55g/L、铬酸0.2-0.3g/L，余量为水；活化温度为65-70℃，电解时间为15-30s，电流密度为0.1-0.15 A/dm²；

S02，一次电解着色：对铝合金在一次电解着色液中进行直流电解着色，所述一次电解着色液组分含量为硼酸28-32g/L、七水硫酸镍35-50 g/L、硫酸钴25-30 g/L、磺基水杨酸5-8 g/L、硫酸亚硝酸根五氨合钴2-3g/L、阿拉伯酸5-7 g/L、EDTA3-5 g/L，余量为水；利用0.1-0.5wt%稀硫酸和氨水调节pH值在4.0-4.5范围内，着色温度为20-25℃，着色的恒电流密度为0.6-0.8A/dm²，着色时长为1-3min，采用石墨电极；

S03，二次电解着色：对完成了S02步骤的铝合金在二次电解着色液中进行交流电解着色，所述二次电解着色液组分含量为硫酸钴12-18 g/L、硫酸铵8-10 g/L、硼酸12-18 g/L、浓硫酸25-30 g/L、硫酸铝8-10 g/L、硫酸五氨水合钴3-5 g/L、阿拉伯酸5-7 g/L、EDTA3-5 g/L，余量为水；利用0.1-0.5wt%稀硫酸和氨水调节pH值在4.2-4.5范围内，着色温度为20-25℃，着色的电流密度为0.3-0.6A/dm²，着色时长为8-13min，采用铝电极；