[发明专利]阳极氧化铝的表面处理

说明书

本发明涉及用于阳极氧化铝的表面处理的方法、根据该方法处理的阳极氧化铝、用于阳极氧化铝的表面处理的处理剂以及该处理剂的用途。

技术领域

本发明涉及用于阳极氧化铝的表面处理的方法、根据该方法处理的阳极氧化铝、用于阳极氧化铝的表面处理的处理剂以及该处理剂的用途。

背景技术

腐蚀是制造、加工和使用含有铝的物品的一个问题。

为了保护和机械稳定铝表面，通过阳极氧化对其进行电化学处理，其中铝金属上天然存在的氧化层被人工增强或替代(阳极氧化)。在实际阳极氧化之前，可以对铝部件进行预处理，即脱脂和酸洗。在这种情况下，仅仅薄的天然氧化层也被去除。根据制造条件和铝合金的不同，已知不同类型的阳极氧化层。

工业阳极氧化层在室温和约1至2A/dm²的电流密度下制备，过程在例如硫酸、草酸、磷酸、乙酸或硼酸电解质中完成。阳极氧化表面通常是无色的，与未经处理的表面相比，在一定程度上保护铝免受腐蚀和划伤。

制备硬质阳极氧化层的电流密度高于普通阳极氧化，例如约2-5A/dm²。由于所需的高电流强度，电解质必须冷却，以防止部件过热。合适的电解质是硫酸和含硫酸的酸混合物。与工业阳极氧化相比，硬质阳极氧化层的特征在于特别提高的耐磨性和抗划伤性。

第三种方法是光亮阳极氧化法。在这种方法中，在阳极氧化之前，通过在特殊的化学或电化学抛光浴中处理使金属表面具有高光泽。例如，在化学抛光的情况下，铝表面在酸性基础上被酸洗，其中铝被去除。

阳极氧化层具有多孔结构，其孔径取决于所选择的电解质和工艺参数。染料或其他物质可任选地嵌入在这些孔中。孔的开口可以通过在水溶液中压实(热压实或冷压实)来封闭，以便约束嵌入的染料和/或防止促进腐蚀的物质的嵌入。热压实是通过在95-100℃的温度下用水处理来进行的，因此与高能耗相关联。在这种情况下，氧化铝水合物(水铝石)在孔中形成。在冷压实的情况下，孔的封闭可以在约30℃的较低温度下进行，并且因此显示出相对于热压实的改进的能量效率。在这种情况下，处理通常用镍、钴或铬化合物进行。例如，在用镍盐和氟化物盐冷压实时，氢氧化镍嵌入孔中，氟化物与阳极氧化层的氧化铝反应生成氟化铝。冷压实的缺点是使用有毒化合物，例如镍盐，所述有毒化合物此外也是致癌和引起过敏的。

阳极氧化和随后的压实确实改善了相对于裸铝的耐腐蚀性。然而，该方法在各个方面仍有待改进。在传统的热压实中，由于高处理温度，能量消耗非常高。此外，常规的热压实在染色氧化铝层的情况下可能导致染料向外扩散。如上所述，用于冷压实的已知方法需要使用重金属盐，例如镍盐。此外，从现有技术中无法得知的是，随后通过在浸浴中压实来进行铝的阳极氧化层的表面的密封，以便以较少的设备和能量有效地进行铝的表面处理。

从现有技术中已知用于优化金属表面的耐腐蚀性的各种解决方案。

US 2005/0126427描述了用于处理金属表面的组合物以及用于在塑料表面上沉积金属或金属合金的方法。该组合物包含含氨基聚合物、水和其他表面活性化合物。US 2005/0126427的组合物尤其可用于钝化铝表面。作为钝化方法，仅提到磷化，即在待处理的金属上施加磷酸盐层。没有提到通过热压实方法钝化铝表面。

EP 0490 231描述了聚乙烯亚胺衍生物和聚乙烯胺衍生物作为用于基于铝的载体材料的涂料的用途。所述载体材料用于生产胶印版。聚乙烯亚胺衍生物和聚乙烯胺衍生物位于载体材料与正、负或电照相工作的光敏层之间的中间层中。光敏层随后必须无残留地从载体上移除。

氧化铝层可以着色以获得装饰效果。通常区分为吸附染色、电解染色和整体染色(阳极氧化染色)。

在有机染料吸附染色中，阳极氧化后的铝表面浸入染料溶液中。在此，染料分子主要积聚在阳极氧化层的孔的上部区域中并且与氧化层发生相互作用。溶液中染料浓度越高，染料在氧化层孔中的嵌入越明显。