一种金属复合材料及其制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103320830 A (43)申请公布日 2013.09.25 CN 103320830 A *CN103320830A* (21)申请号 201210073788.X (22)申请日 2012.03.20 C25D 11/02(2006.01) (71)申请人 比亚迪股份有限公司 地址 518118 广东省深圳市坪山新区比亚迪 路 3009 号 (72)发明人 李爱华 (54) 发明名称 一种金属复合材料及其制备方法 (57) 摘要 本发明提供了一种制备方法， 其主要包括以 下步骤 ： 预处理、 阳极氧化处理、 第一次染色处 理、 第二次染色处理、 磨光处理、 封。

2、孔处理。 本发明 通过两次染色处理， 在金属表面形成两层不同颜 色的染色层， 然后通过磨光处理将处于表面的表 色层部分去除， 露出下层的底色层， 然后进行封孔 处理， 最终在金属表面形成多色的氧化膜层。 其工 艺简单， 最终形成的氧化膜层与金属基材的结合 力好， 耐磨耐腐蚀性能良好。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103320830 A CN 103320830 A *CN103320830A* 1/1 页 2 1. 一种金属复合材料， 其包括 ： 金。

3、属基材层、 底色阳极氧化皮膜层以及表色阳极氧化 皮膜图案 ； 所述底色阳极氧化皮膜层形成于所述金属基材层的表面， 所述底色阳极氧化皮膜层的 表面具有图案区， 所述表色阳极氧化皮膜图案位于图案区。 2. 一种权利要求 1 所述的金属复合材料的制备方法， 其包括以下步骤 ： S1 ： 对经过预处理的金属工件进行阳极氧化处理， 以在所述金属工件的表面形成阳极 氧化皮膜 ； S2 ： 将步骤 S1 所得的金属工件进行第一次染色处理， 形成底色层 ； S3 ： 将步骤 S2 所得的金属工件进行第二次染色处理， 形成表色层 ； S4 ： 将步骤 S3 所得的金属工件的部分表面进行磨光处理， 以去除部分表色。

4、层， 形成表 色阳极氧化皮膜图案 ； S5 ： 对步骤 S4 所得的金属工件进行封孔处理。 3. 根据权利要求 2 所述的制备方法， 其特征在于， 所述第一次染色处理为将金属工件 置于含有底色染料的底染液中染色 ； 所述第二次染色处理为将金属工件置于含有表色染料 的表染液中染色。 4. 根据权利要求 3 所述的制备方法， 其特征在于， 所述表色染料与底色染料相同， 所述 底染液的浓度与所述表染液的浓度不相同。 5. 根据权利要求 3 所述的制备方法， 其特征在于， 所述表色染料与底色染料不相同。 6. 根据权利要求 2 所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤 S5 中的封孔处理为热水封 孔处。

5、理、 水蒸气封孔处理或水解盐封孔处理。 7. 根据权利要求 2 所述的制备方法， 其特征在于， 在所述步骤 S3 与步骤 S4 之间还包 括， 对步骤 S3 所得的金属工件进行中间封孔处理。 8. 根据权利要求 7 所述的制备方法， 其特征在于， 所述中间封孔处理为热水封孔处理、 水蒸气封孔处理或水解盐封孔处理。 9. 根据权利要求 2 所述的制备方法， 其特征在于， 所述金属工件的材质为铝、 钛、 镁、 铝 合金、 钛合金或镁合金。 10. 根据权利要求 2 所述的制备方法， 其特征在于， 所述磨光处理为机械抛磨处理、 滚 磨处理、 研磨处理或磨削处理。 11. 根据权利要求 2 所述的制备。

6、方法， 其特征在于， 还包括， 在所述步骤 S5 所得的金属 工件表面形成保护层。 权 利 要 求 书 CN 103320830 A 2 1/4 页 3 一种金属复合材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及表面处理领域， 尤其涉及一种金属复合材料及其制备方法。 背景技术 0002 众所周知， 铝、 钛、 镁等合金材料具有强度高、 质量轻等优点， 其广泛应用于航空、 电子、 通讯等领域。 为了提高铝、 钛、 镁等合金材料的表面质量， 一般采用阳极氧化处理工艺 来达成。铝合金阳极氧化处理后的金属工件表面可形成具有多孔结构的阳极氧化皮膜层， 其对染料的有色成分具有良好的吸附作用。故而， 为使。

7、金属工件的表面具有各种各样的色 彩， 一般会在进行阳极氧化后对金属工件进行染色处理， 以在金属工件的表面形成彩色膜 层。 0003 传统的工艺一般只能形成单一的颜色。为了丰富氧化膜的色彩， 目前一般是先进 行第一次阳极氧化染色处理形成染色皮膜， 然后通过蚀刻或雕刻方法去除一部分的染色皮 膜以裸露基材部分 ； 在保留的染色皮膜上形成保护层或遮蔽层后， 对去除染色皮膜的基材 部分进行第二次阳极氧化染色处理， 使得金属或合金表面形成多色效果。该方法需要进行 两次阳极氧化处理， 在第二次阳极氧化时， 氧化时间不能过长， 否则首次阳极氧化形成的氧 化膜容易被击穿而脱落 ； 氧化时间过短则会导致氧化程度不。

8、够， 孔隙较小， 从而导致染色较 难。其工序复杂， 难于操作， 且能耗较高。同时， 因为第二阳极氧化处理的影响， 首次形成的 氧化膜的耐腐蚀性及耐磨性降低。一般需要涂布高分子材料层来进行保护， 但在涂布高分 子材料保护层后， 工件的表面丧失了氧化膜特有的质感。 发明内容 0004 本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。 0005 为此， 本发明提供一种金属复合材料， 其包括 ： 金属基材层、 底色阳极氧化皮膜层 以及表色阳极氧化皮膜图案 ； 所述底色阳极氧化皮膜层形成于所述金属基材层的表面， 所 述底色阳极氧化皮膜层的表面具有图案区， 所述表色阳极氧化皮膜图案位于图案区。 00。

9、06 同时， 本发明还提供一种上述金属复合材料的制备方法， 其包括以下步骤 ： S1 ： 对经过预处理的金属工件进行阳极氧化处理， 以在所述金属工件的表面形成阳极 氧化皮膜 ； S2 ： 将步骤 S1 所得的金属工件进行第一次染色处理， 形成底色层 ； S3 ： 将步骤 S2 所得的金属工件进行第二次染色处理， 形成表色层 ； S4 ： 将步骤 S3 所得的金属工件的部分表面进行磨光处理， 以去除部分表色层， 形成表 色阳极氧化皮膜图案 ； S5 ： 对步骤 S4 所得的金属工件进行封孔处理。 0007 本发明提供的金属复合材料的制备方法， 先通过阳极氧化在金属工件表面形成多 孔的阳极氧化皮膜。

10、 ； 然后进行两次染色处理， 在金属表面形成两层不同颜色的染色层 ； 再 采用磨光处理将处于表面的表色层部分去除， 露出下层的底色层， 形成表色阳极氧化皮膜 说 明 书 CN 103320830 A 3 2/4 页 4 图案 ； 然后进行封孔处理， 最终在金属表面形成多色的氧化膜层。 本发明只需要进行一次阳 极氧化处理， 其工序简单、 易于操作、 能耗较低， 且形成的多色氧化膜耐腐蚀性及耐磨性优 异， 多色氧化膜不易脱落。 具体实施方式 0008 为了使本发明所解决的技术问题、 技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下结合 具体实施方式及实施例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所。

11、描述的具体实施 方式及实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。 0009 一种金属材料， 其包括 ： 金属基材层、 底色阳极氧化皮膜层以及表色阳极氧化皮膜 图案 ； 所述底色阳极氧化皮膜层形成于所述金属基材层的表面， 所述底色阳极氧化皮膜层 的表面具有图案区， 所述表色阳极氧化皮膜图案位于图案区。 0010 本发明还提供一种金属复合材料的制备方法， 其包括以下步骤 ： S1 ： 对经过预处理的金属工件进行阳极氧化处理， 以在所述金属工件的表面形成阳极 氧化皮膜 ； S2 ： 将步骤 S1 所得的金属工件进行第一次染色处理， 形成底色层 ； S3 ： 将步骤 S2 所得的金属工件进行第二。

12、次染色处理， 形成表色层 ； S4 ： 将步骤 S3 所得的金属工件的部分表面进行磨光处理， 以去除部分表色层， 形成表 色阳极氧化皮膜图案 ； S5 ： 对步骤 S4 所得的金属工件进行封孔处理。 0011 在本发明中， 所述金属工件没有特殊限定， 可以为常见的能够阳极氧化表面处理 形成多孔氧化膜层的金属及其合金， 优选为铝、 钛、 镁金属工件或其合金工件。 0012 金属或合金材料在进行阳极氧化前需进行前处理， 如进行抛光、 除蜡、 除油、 碱蚀 等处理， 为本领域技术人员所公知， 在此不作详细描述。 0013 所述阳极氧化处理的方法可以是本领域技术人员所公知的方法。 阳极氧化处理的 方法。

13、是以金属工件为阳极， 以电解槽为阴极， 将金属工件置于电解液中进行氧化。 电解液可 以为硫酸、 铬酸、 草酸等的水溶液中的一种或几种。本发明优选为硫酸阳极氧化， 其具体操 作为 ： 将金属工件置于 160200g/l 硫酸溶液中， 在 1018V 电压、 0.52.5A/dm2电流密度下 处理 3060min， 这样阳极氧化皮膜孔隙率较高， 耐腐蚀性和耐磨性能更佳。 0014 所述第一次染色处理和第二次染色处理没有特殊的限定， 可以为为常规的用于阳 极氧化皮膜染色的各种方法。优选的， 所述第一次染色处理为将金属工件置于含有底色染 料的底染液中染色 ； 所述第二次染色处理为将金属工件置于含有表色。

14、染料的表染液中染 色。对于本发明中的底色染料和表色染料没有特殊限定， 易于进入阳极氧化皮膜层微孔内 部的各种染料及其溶液都可以适用。 0015 第一次染色处理只要能够形成底色层即可， 第一次染色处理的时间不宜过长， 避 免影响第二染色处理后表色层的效果。 不同染料的染色处理不尽相同， 因此， 可以根据不同 染料选择合适的第一次染色处理时间。 0016 为使金属工件的表面形成多色效果或仿古效果， 在本发明中， 底染液应与表染液 不同， 以形成两种不同颜色的染色层。为使金属工件表面形成两种不同的颜色， 优选的， 所 述底染液与所述表染液的成分不同 （例如底染液中染料型号为 TAC Brownze，。

15、 表染液中染料 说 明 书 CN 103320830 A 4 3/4 页 5 型号为TAC Black-GLH） 。 为使金属工件表面形成具有不同色差的同一颜色， 优选的， 所述底 染液与所述表染液的成分相同， 但其浓度不同 （例如底染液中染料型号为 TAC Brownze， 其 浓度为 1.5g/l， 表染液中染料型号为 TAC Brownze， 其浓度为 10g/l） 。 0017 在本发明中， 封孔处理的方法没有特殊限定， 可以为常规的对阳极氧化皮膜进行 封孔的方法， 优选为热水封孔处理、 水蒸气封孔处理或水解盐封孔处理。 热水封孔处理或者 水蒸气封孔处理是借助于水在微孔中的缔合作用， 。

16、生成水合离子封孔 ； 水解盐封孔处理是 将经过染色处理的金属工件置于水解盐溶液中封孔， 既发生氧化膜的水化反应， 又存在着 盐类水解生成氢氧化物或是金属离子与染料分子反应生成新的金属络合物在膜孔隙中沉 淀析出的过程， 它们共同作用使孔隙封闭。在本发明中， 更优选为水解盐封孔处理。水解盐 封孔处理的方法为本领域技术人员公知， 在此不作赘述。 0018 在本发明中， 为防止在磨光处理过程中， 金属工件表面多孔氧化膜中吸附的染料 成分发生溢射， 导致颜色不均或产品表面效果较差， 优选的， 在所述步骤 S3 与所述步骤 S4 之间对步骤 S3 所得的金属工件进行中间封孔处理。中间封孔处理方法也没有特殊。

17、限定， 可 以为常规的对阳极氧化皮膜进行封孔的方法， 优选为热水封孔处理、 水蒸气封孔处理或水 解盐封孔处理。 0019 在本发明中， 所述磨光处理没有特殊限定， 可以为常规的能够磨除金属工件表面 部分阳极氧化皮膜的磨光处理， 优选为机械抛磨处理、 滚磨处理、 研磨处理或磨削处理。在 本发明中， 金属工件通过磨光处理， 去除表面部分的表色层， 相应地露出下层部分的底色 层， 继而形成多色膜效果或仿古装饰效果。 0020 在本发明中， 磨光处理可以是对工件的某一区域进行磨光处理， 以使金属工件某 一区域与另一区域为不同的颜色 ； 也可以是采用计算机程序控制磨光机器运行或金属工件 的运动， 在金属。

18、工件的表面按照一定的图案或纹路进行磨光处理， 以在金属工件的表面形 成特定的图案或特殊的纹路。 0021 在本发明中， 还可在上述最终封孔处理之后， 形成一保护层于金属工件表面以延 长多色氧化膜的使用寿命或提高金属工件的装饰效果。所述保护层可以通过喷涂处理进 行， 如在金属工件表面喷涂一层保护漆。 0022 本发明通过一次阳极氧化处理和两次染色处理， 在金属表面形成两层不同颜色的 底色层和表色层， 然后通过磨光处理将处于表面的表色层部分去除， 露出下层的底色层， 然 后进行封孔处理， 最终在金属表面形成多色的氧化膜层。本发明只需要进行一次阳极氧化 处理， 其工序简单、 易于操作、 能耗较低， 。

19、且形成的多色氧化膜耐腐蚀性及耐磨性优异， 多色 氧化膜不易脱落。 0023 下面通过具体实施例对本发明作进一步详细的描述。 0024 实施例 1 （1） 前处理 首先， 将铝合金基材置于50g/l TH-60化学除油剂溶液中， 在65下除油2min ； 在将其 置于40g/l NaOH溶液中， 在45下浸蚀10秒后取出并水洗 ； 然后在室温下将其置于30%硝 酸溶液中浸渍 10 秒后取出用水清洗干净。 0025 （2） 阳极氧化处理 将经过上述前处理后的铝合金工件浸入盛有浓度为 190g/l 硫酸溶液中， 在 14V 电压、 说 明 书 CN 103320830 A 5 4/4 页 6 1A/。

20、dm2电流密度下处理 40min， 完成后取出并清洗干净。 0026 （3） 第一次染色处理 将经过阳极氧化处理的铝合金工件浸入含有底色染料的底染液中， 在 55下保持 30s。底色染料为杭州奥野科技实业有限公司生产的 TAC Brownze， 浓度为 1.5g/l。 0027 （4） 第二次染色处理 将经过第一次染色处理的铝合金工件浸入含有表色染料的表染液中在 50下保持 2 分钟 . 表色染料为杭州奥野科技实业有限公司生产的 TAC Black-GLH、 浓度 10g/l。 0028 （5） 磨光处理 将步骤 （5） 所得的铝合金工件置于抛光机上， 用布轮打抛光蜡， 以 1000 转 / 。

21、分钟左右 的转速抛磨工件表面需要抛磨的部分， 磨去部分表面氧化膜， 使表层染色层部分磨掉， 露出 部分下层染色层。 0029 （6） 封孔处理 将经过经过磨光处理后的铝合金工件置于浓度为 10g/l 的杭州奥野科技实业有限公 司生产的 DH-500 封孔盐， 在 95下浸渍 20min， 然后取出并洗净， 在 60的烘箱中 30 分钟 烘干水分即得到成品， 成品表面具有两种不同颜色效果， 表面有很好的阳极氧化膜质感， 具 有观赏性。 0030 实施例 2 与实施例 1 步骤不同的是 ： 第二次染色处理中， 表染液中的表色染料为杭州奥野科技 实业有限公司生产的 TAC Brownze， 浓度为 。

22、10g/l， 温度为 55。其他步骤均与实施例 1 相 同。 0031 所得成品表面深浅色差明显， 表面有很好的阳极氧化膜质感， 具有观赏性。 0032 实施例 3 与实施例 1 步骤不同的是 ： 在第二次染色处理与磨光处理之间进行一次中间封孔处 理 ： 将经过第二次染色处理后的铝合金工件置于浓度为 10g/l 的杭州奥野科技实业有限公 司生产的 DH-500 封孔盐中， 在 95下浸渍 20min， 然后取出并洗净， 在 60的烘箱中 30 分 钟烘干水分。其他步骤均与实施例 1 相同。 0033 所得成品表面具有两种不同的颜色效果， 表面效果优异 ； 有很好的阳极氧化膜质 感， 极具观赏性。 说 明 书 CN 103320830 A 6 。