[发明专利]一种用于着色铝及铝合金表面提高耐UV性能的工艺与耐UV处理的溶液及其配制方法

说明书

本发明公开了一种用于着色铝及铝合金表面提高耐UV性能的工艺，包括脱脂、微蚀、除渍、阳极氧化、染色、锚点沉积、封孔、耐UV处理和干燥。通过锚点沉积、封孔、耐UV处理的组合工艺，形成类似夹心饼干的桥状结构，锚点工艺中的活性锚点穿过均匀阳极氧化封闭层与外层的耐UV添加剂化学键连接，不仅为耐UV添加剂在阳极氧化膜表面的沉积提供了更多的活性点，增加了耐UV添加剂的沉积量，提高耐UV性，同时这种夹心饼干的桥状结构，中间采用化学键连接，结合强度高，可以提高阳极氧化膜表面耐UV添加剂的抗洗脱能力，延长耐UV性能的有效时间。

技术领域

本发明涉及铝及铝合金表面处理技术领域，具体涉及一种用于着色铝及铝合金表面提高耐UV性能的工艺与耐UV处理的溶液及其配制方法。

背景技术

铝及铝合金具有比强度高、易加工、非磁性、无低温脆性、耐蚀性好等特点，广泛在3C电子、航空航天、动车高铁、家电厨卫、型材装修、艺术品等领域应用。

铝及铝合金的主要处理工艺还是喷涂、阳极氧化和钝化处理等，其中喷涂处理耐蚀性高，但是影响铝及铝合金的金属质感；钝化处理可以获得耐蚀性较好的磨层，但磨层较薄，不耐摩擦且颜色不够丰富；阳极氧化处理可以获得耐蚀性高、色彩丰富鲜艳、耐磨性好的膜层，依旧是主流工艺。

目前，铝及铝合金阳极氧化处理的鲜艳颜色通常采用有机染料染色工艺，颜色鲜艳但不易长期保持，市面上阳极氧化的耐UV处理工艺存在以下问题：

1.选择合适的工艺条件可以提高耐UV添加剂在阳极氧化膜中的沉积牢度，目前提高铝及铝合金阳极氧化膜耐UV的工艺通常采取以下三种方式，均存在缺陷：

①、在染料槽液中添加耐UV添加剂提高阳极氧化膜的耐UV性能。这种方式在阳极氧化工艺过程中理论上效果是很弱的，一方面耐UV添加剂多为含胺的芳环化合物，本身显阳离子性质，不能够在同样带正电荷的阳极氧化膜中沉积，另一方面耐UV添加剂的胺基与染料中的带负电的磺酸基或者羧酸基结合使染料失去活性，失去活性的染料分子无更多的磺酸基团或羧酸基团与阳极氧化膜正电离子结合而沉积在阳极氧化膜中，导致耐UV添加剂沉积量小，且耐UV添加剂本身的芳环结构导致在水中的溶解度很小，在阳极氧化膜中的沉积量极低，自然耐UV效果不显著。

②、染色后添加耐UV添加剂工艺。染料分子中的磺酸基团或者羧酸基团与阳极氧化膜结合沉积，暴露在外的为染料中芳环结构可以与耐UV添加剂中的芳环结构产生弱的吸附作用力，但是这种作用力太弱，容易被洗脱，在后续的封孔工艺的高温条件下，这种分子间的弱的吸附作用力极易被破坏，导致染色后添加耐UV添加剂工艺几乎没有作用。

③、封孔后添加耐UV添加剂工艺。阳极氧化膜封闭后，多孔层的表面被覆盖，呈现的为光滑的表面氧化铝的水合物夹杂有氢氧化镍的沉积，表面无阴离子活性点，耐UV添加剂不易在表面牢固沉积，而使耐UV效果不显著。

2.选择合适耐UV工艺配合适当的耐UV处理溶液可以获得好的耐UV添加剂在阳极氧化膜表面的沉积层。目前市售的耐UV添加剂很多，但能够满足铝及铝合金阳极氧化中应用的并不多。耐UV添加剂通常自身有大的不饱和有机基团，能够吸收紫外线，自身结构限制了耐UV添加剂在水溶液中的溶解度，不能够大量地在阳极氧化膜表面沉积，使耐UV效果弱。

3.耐紫外剂通常指的是耐290nm到400nm波段的紫外光，耐UV添加剂的效果通常指在这个波段范围内的吸收效果的强弱。耐UV添加剂的自身不饱和有机基团决定对紫外的波长吸收范围，市面上单独的耐UV添加剂对紫外吸收范围通常只有40到100nm，不能够全部覆盖或者大部分覆盖以上紫外范围，结果是只对部分染料颜色有抗紫外效果，对其他吸收波段的染料效果弱或几乎无效果，抗紫外范围窄，不具备兼容性，此外，铝及铝合金阳极氧化工艺对耐 UV添加剂也具有选择性，含胺芳基的耐UV添加剂更适合在阳极氧化染色工艺后的耐UV处理。