[发明专利]一种具有三层微结构的铝合金基多彩复合氧化膜的制备方法

说明书

本发公开了一种具有三层膜层结构的多彩结构色氧化膜的制备方法，基于氧化膜的微观结构而获得结构色，通过调控氧化膜微观结构可获得多种不同的颜色，同时保持了铝合金的金属质感，其属于结构色着色的范畴，由干涉波长的变化进而引起颜色的改变；同时，封孔后获得的氧化膜具有优异的防护性能，可保持内部结构长时间的稳定，进而保证颜色的稳定性，且耐候性能优异，因此，经本发明处理过的铝合金及其制品能同时兼具多彩着色和防护性两方面同时兼顾的要求，且本发明所得氧化膜较普通电解着色氧化膜的亮度更高，颜色更加鲜艳亮丽。此外，本发明制备工艺简单，易于调控，且电源输出波形简单，无需专用电源，便于工业化生产，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于表面功能化改性材料技术领域，具体涉及一种具有三层微结构的铝合金基多彩复合氧化膜的制备方法。

背景技术

铝合金是工业应用最广泛的一种轻合金材料，被广泛应用于建筑装饰、航天航空、电子设备等领域。为提高铝合金材料的服役寿命和表面性能和美观性，常在铝合金表面应用到多种表面处理技术。其中，阳极氧化技术可获得高耐磨性和优异的表面耐蚀防护性能，同时具有优异的抗老化性能，被广泛应用于建筑型材等装饰材料的表面处理，且阳极氧化也是铝合金表面着色的前端工序，为着色提供多孔氧化膜基础。

然而，传统的阳极氧化所能制备的颜色极为单一，基本限制在古铜色、棕黑色等深色，颜色暗淡。铝合金着色的常用方法中，除阳极氧化着色方法以外，常用的还有有机染料染色和电解着色等方法。有机染色可获得的颜色种类丰富，但其表面不耐磨损，易损坏，耐候性较差，易老化，难以适应室外环境，普通的电解着色也因着色针色彩单调不能满足现代社会人们审美要求。这些现有的表面处理技术都难以做到同时兼具多彩着色和高防护性能，无法满足需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有三层微结构的铝合金基多彩复合氧化膜的制备方法，制备工艺简单，易于调控，得到的铝合金能够兼具多彩着色和高防护性能。

为了克服上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种具有三层膜层结构的多彩结构色氧化膜的制备方法，包括以下步骤：

1)将经前处理的铝合金工件置于硫酸溶液中，使用10～30V的直流电压进行阳极氧化，氧化时长为5～60min，形成第一层氧化膜；

2)将经步骤1)的铝合金工件转移到电解着色液中，使用10～20V的直流电压氧化30～200s，进行氧化膜孔内清理，有效提高氧化膜的透光度；

3)采用电压为2～7V，频率为50Hz的交流电放进行氧化(该过程先使用一个较高电压输出，再使用一个较低电压输出)，处理时间为300～500s，形成第二层氧化膜；

4)采用10～30V直流电压进行氧化处理，氧化时长为50～170s，在第二层膜层和铝合金基底的界面处形成孔径为10～30nm的第三层氧化膜；

5)采用输出频率为50Hz，电压值为10～30V的交流电压在氧化膜孔底沉积金属Sn，形成金属纳米线填充膜孔，沉积时间为100～300s；

6)将经步骤5)的铝合金工件从电解着色液取出后进行水洗，使用沸水或蒸汽封孔15～60min，获得封闭性好的阳极氧化膜，同时保持了第一层氧化膜的高透光的特性。

作为上述方案的进一步改进，步骤1)中所述前处理包括为碱洗和酸洗，通过碱洗、酸洗等过程去除铝合金表层油脂等杂质，获得平整光滑且化学性能活泼的铝合金表面。