汽車用鋁或鋁合金部件及其陽極氧化封孔方法
【專利摘要】一種汽車用鋁或鋁合金部件，包括鋁基體和附在鋁基體外的陽極氧化膜層，其特征在于：在所述的陽極氧化膜層外具有一電沉積有機封孔膜層，所述的電沉積有機封孔膜層為丙烯酸樹脂和氨基樹脂混合而成的膜層。本發(fā)明還公開了汽車用鋁或鋁合金部件陽極氧化封孔方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有良好的耐堿性和耐腐蝕性能。
【專利說明】汽車用鋁或鋁合金部件及其陽極氧化封孔方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種汽車用鋁或鋁合金部件，本發(fā)明還涉及汽車用鋁或鋁合金部件表面處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在許多汽車的內(nèi)外區(qū)域都裝有由鋁板或鋁型材制造的高光、亞光或者沙丁光澤的裝飾件和結(jié)構(gòu)件，這些部件不僅有著很高的裝飾性而且還有很好的防護性。其高裝飾性的表面是通過機械拋光、噴砂、拉絲、電解拋光、蝕刻等氧化前不同的前處理工藝來實現(xiàn)的；而要使該高裝飾性的表面具有良好的防護性，則必須在陽極氧化后對其表面的陽極氧化膜進行封孔處理。
[0003]傳統(tǒng)的汽車用鋁或鋁合金陽極氧化部件的封孔處理方式是:兩步法。即一通過冷封孔和熱封孔兩種工藝的配合，使陽極氧化膜具有好的耐蝕性。但是按照這種方法生產(chǎn)的鋁或鋁合金部件，僅能在pHl.5-11.5或12.5這樣寬的區(qū)域內(nèi)耐蝕。
[0004]在歐洲和美國，自動化的洗車設(shè)備正在被越來越廣泛的使用。在這種設(shè)備中應(yīng)用了 pH13.5的堿性清洗劑，以致在清洗前的浸潰期間，如果裝有鋁或鋁合金陽極氧化部件的汽車遭受這種清洗劑作用，將很快變成牛奶色和失去外觀的美感。而且這種變化會持續(xù)進行，直至完全損壞陽極層的表面。因此，全球各大汽車公司紛紛在各自的鋁或鋁合金部件的陽極氧化標(biāo)準中增加或調(diào)整了關(guān)于耐堿性方面的內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)提供一種耐堿性和耐腐蝕性能力強的汽車用鋁或鋁合金部件。
[0006]本發(fā)明所要解決的又一個技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)提供一種耐堿性和耐腐蝕性能力強的汽車用鋁或鋁合金部件的陽極氧化封孔方法。
[0007]本發(fā)明解決上述第一個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種汽車用鋁或鋁合金部件，包括鋁或鋁合金基體和附在鋁或鋁合金基體外的陽極氧化膜層，其特征在于:在所述的陽極氧化膜層外具有一電沉積有機封孔膜層，所述的電沉積有機封孔膜層為丙烯酸樹脂和氨基樹脂混合而成的膜層。
[0008]當(dāng)部件需求為高光表面時，所述的電沉積有機封孔膜層的厚度為0.5 μ m~15 μ m。當(dāng)厚度高于15 μ m膜層將會產(chǎn)生橘皮和膜渾濁等缺陷。
[0009]作為優(yōu)選,所述的電沉積有機封孔膜層的厚度為2 μ m~5 μ m。
[0010]當(dāng)部件需求為亞光表面時，所述的電沉積有機封孔膜層的厚度為3 μ m~25 μ m。當(dāng)厚度小于3 μ m或者大于25 μ m膜層將難以獲得亞光表面或者容易產(chǎn)生橘皮。
[0011]作為優(yōu)選,所述的電沉積有機封孔膜層的厚度為10 μ m~15 μ m。進一步,所述的陽極氧化膜層插設(shè)有一電解著色層或者在電解有機封孔層上進行其他的涂裝，所述的電解著色層填滿整個色層空間。[0012]本發(fā)明解決上述第二個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種汽車用鋁或鋁合金部件的陽極氧化封孔方法，是對陽極氧化后的鋁或鋁合金的半成品進行處理，其特征在于:①先對上述半成品用室溫的純水沖洗4min~5min，該純水的pH值為3.0~7.0 ;②接著進行熱水沖洗，該熱水的溫度為70°C~75°C，該熱水的pH值為5.0~7.0，沖洗時間為4min~5min ;③接著再用室溫的純水沖洗4min~5min，該純水的pH值為5.0~7.0 然后將沖洗后的半成品放到槽液中進行電沉積封孔，該過程使用日本關(guān)西涂料株式會社生產(chǎn)的ELECRON AG-210型藥劑進行封孔；⑤接著將上述沉積有機封孔膜層的產(chǎn)品用室溫的純水進行多道沖洗，該純水的PH值為8.0~9.0，直至將產(chǎn)品表面多余的槽液沖洗干凈；?最后將沖洗干凈的產(chǎn)品進行烘烤，烘烤溫度為165°C~195°C，時間為20min~30min。
[0013]進一步，所述的高光封孔層還可以與陽極氧化前的不同外觀處理狀態(tài)和陽極氧化后的不同著色進行組合得出具有不同顏色紋理的高光表面。
[0014]本發(fā)明解決上述第二個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種汽車用鋁或鋁合金部件的陽極氧化封孔方法，是對陽極氧化后的鋁或鋁合金的半成品進行處理，其特征在于:①先對上述半成品用室溫的純水沖洗4min~5min，該純水的pH值為3.0~7.0 ;②接著進行熱水沖洗，該熱水的溫度為70°C~75°C，該熱水的pH值為5.0~7.0，沖洗時間為4min~5min ;③接著再用室溫的純水沖洗4min~5min，該純水的pH值為5.0~7.0 ;④然后將沖洗后的半成品放到槽液中進行電沉積封孔，電沉積過程使用日本關(guān)西涂料株式會社生產(chǎn)的ELECRON AG-300型涂料；?接著將上述沉積有機封孔膜層的產(chǎn)品用室溫的純水進行多道沖洗，該純水的PH值為8.0~9.0，直至將產(chǎn)品表面多余的槽液沖洗干凈；⑥最后將沖洗干凈的產(chǎn)品進行烘烤，烘烤溫度為165°C~195°C，時間為20min~30min。
[0015]進一步，所述的亞光封孔層還可以與陽極氧化前的不同外觀處理狀態(tài)和陽極氧化后的不同著色方案進行組合得到不同顏色紋理的亞光表面。
[0016]作為優(yōu)選，所述步驟①、步驟②中的純水、熱水的電導(dǎo)率均小于160 μ s/m。
[0017]作為優(yōu)選，所述步驟⑤中的多道沖洗為兩道沖洗，第一道室溫純水的沖洗時間為3min~5min,第二道室溫純水的沖洗時間為5min~8min,所述室溫純水的電導(dǎo)率小于200 μ s/m。
[0018]作為優(yōu)選，所述槽液的固體份控制在8%~9%，所述槽液pH值控制在8.0~8.5，所述槽液溫度控制在20°C~23°C，所述槽液電導(dǎo)率控制在550~770 μ s/cm,所述電沉積的電壓控制在100~140V，電沉積時間控制在60s~200s。
[0019]作為優(yōu)選，所述槽液的固體份控制在9%~10%，所述槽液pH值控制在8.3~8.6，所述槽液溫度控制在20°C~23°C，所述槽液電導(dǎo)率控制在650~950 μ s/cm,所述電沉積的電壓控制在140~160V，電沉積時間控制在120s~240s。
[0020]作為優(yōu)選，在第⑤步驟和第⑥步驟之間增加滴干工藝，該滴干的時間為15~25min，溫度為20°C~40°C，無塵室等級10000以上。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0022]1、封孔過程采用電沉積方式作為生產(chǎn)控制手段，有效的保證了封孔膜層的均勻性，并可對部件進行全面的封孔處理。工業(yè)化生產(chǎn)條件成熟，可以與傳統(tǒng)的陽極氧化線進行連線生產(chǎn)，使操作更加簡便。
[0023]2、無工業(yè)三廢產(chǎn)生，是一種綠色環(huán)保工藝。所用的藥劑及后面的水洗水都可以利用回收裝置實現(xiàn)100%回收。
[0024]3、封孔后氧化膜具有更高的裝飾性。可以形成高光、亞光、著色等不同的防護裝飾性效果。
[0025]4、經(jīng)該封孔工藝處理的汽車用鋁或鋁合金部件其耐堿性獲得巨大提升。不僅可以滿足寶馬汽車公司、奧迪汽車公司和通用汽車公司對于汽車鋁或鋁合金部件陽極氧化標(biāo)準中關(guān)于耐堿性的要求；而且在其他重要實驗項目如:耐熱性、中性鹽霧試驗(NSS)和醋酸銅加速腐蝕試驗(CASS)上的性能也獲得了很大提升。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實施例3剖視圖。
【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0028]本發(fā)明作用的實質(zhì)是在鋁或鋁合金部件表面首先形成一層多孔的陽極氧化膜。根據(jù)不同裝飾性的表面需要，可以選擇在多孔陽極氧化膜孔內(nèi)是否沉積金屬鹽，以便使部件獲得有色的裝飾性外觀；然后再在多孔的陽極氧化膜上電沉積出一層性能優(yōu)越的高裝飾性有機膜層對其進行封閉處理的方法。
[0029]陽極氧化部件表面膜層的性能優(yōu)良、高裝飾性源于膜層的成分和結(jié)構(gòu)。由于用丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯單體共聚合成的丙烯酸樹脂對光的主吸收峰處于太陽光譜范圍之外，所以制得的膜層具有優(yōu)異的耐光性及抗戶外老化性能；而用氨基樹脂作交聯(lián)劑的漆膜具有優(yōu)良的光澤、保色性、硬度、耐藥品性、耐水及耐侯性；將兩種樹脂按照一定的比例進行混合，在特定的添加劑作用下于高溫環(huán)境中進行交聯(lián)固化就獲得了我們所需要的高質(zhì)量膜層。
[0030]由于本發(fā)明所述的封孔方法在陽極氧化及之前的工藝與傳統(tǒng)方法并無實質(zhì)差異，因此這里從陽極氧化后邊的水洗開始進行說明。具體工藝處理流程如下:
[0031]①純水洗:本工序的主要目的是對陽極氧化后的鋁或鋁合金部件進行清洗，將其帶有的大部分硫酸溶液進行稀釋。該純水的溫度為室溫，沖洗時間為4min~5min，該純水的PH值為3.0~7.0。沖洗時間不足將導(dǎo)致氧化膜孔內(nèi)的硫酸稀釋不充分，沖洗時間過長容易導(dǎo)致氧化膜發(fā)生過腐蝕。PH值過低會降低硫酸的清洗效果(由于該清洗工序?qū)嵸|(zhì)是酸的帶入過程，所以PH值不會升高)。
[0032]②熱純水洗:本工序的主要作用是徹底清洗部件表面的陽極氧化膜孔，避免前工序中的雜質(zhì)離子尤其是硫酸根離子污染后面工序的槽液，同時對陽極氧化膜的微孔有一定的填充封閉作用。熱水的溫度控制在70~75°C，清洗時間是4min~5min，熱水的pH值應(yīng)嚴格管控在5.0~7.0之間，pH值偏低容易造成烘烤后變黃(pH值不會升高，原因同①)。熱水溫度過低對氧化膜孔的清洗效果不好，熱水溫度過高容易導(dǎo)致氧化膜孔過封閉，在后面的烘烤中造成氧化膜破裂。
[0033]③純水洗:該純水的溫度為室溫，沖洗時間為4min~5min，該純水的pH值為
5.0~7.0。本工序的目的是繼續(xù)對部件進行清洗。預(yù)防雜質(zhì)進入下一道工序槽液中，同時使部件降溫，避免部件以高溫狀態(tài)進入下一道工序而加速其槽液的老化。沖洗時間不足可能導(dǎo)致部件降溫不充分，沖洗時間過長則影響生產(chǎn)效率；pH值過低會降低清洗效果，容易將雜質(zhì)帶入下一工序。
[0034]④電沉積封孔工藝:本工序?qū)ψ罱K部件的外觀和性能具有決定性作用，在直流電場作用下帶電荷的樹脂粒子到達相反電極，通過放電(或得到電子)析出不溶于水的漆膜沉積在被涂物表面，反應(yīng)時首先是在電力線密度特別高的部位進行(如被涂物的邊緣棱角和尖端處)，一旦沉積發(fā)生，被涂物就具有一定程度的絕緣性，電沉積逐漸向電力線密度低的部位移動，直到最后得到完全均勻的涂層為止，必須將槽液的各個參數(shù)都控制在范圍內(nèi)，同時嚴格按照標(biāo)準作業(yè)文件的要求對設(shè)備進行維護和點檢。具體要求如下:
[0035]I)槽液固體份控制在8%~10%，其中高光部件優(yōu)選8%~9%，亞光部件優(yōu)選9%~10%。固體份太低時會導(dǎo)致膜層變薄，易產(chǎn)生針孔；而固體份過高時易產(chǎn)生橘皮、粗糙等缺陷。成膜時，揮發(fā)掉的是涂料中的溶劑、稀釋劑以及部分助劑，剩余的部分則都是涂料中不揮發(fā)的成分，即固體份，如樹脂、顏料、填料等；因此固體份也稱為不揮發(fā)物含量，涂料的固體份越高，其涂裝時一次成膜的厚度就會越厚。
[0036]2)槽液pH值控制在8.0~8.6，其中高光部件優(yōu)選8.0~8.5，亞光部件優(yōu)選8.3~8.6。pH值過低會導(dǎo)致槽液渾濁，使封孔膜層粗糙甚至無法成膜。pH值過高會使膜層發(fā)生再溶解而變薄，易產(chǎn)生針孔等缺陷。[0037]3)槽液溫度控制在20°C~23°C。由于電沉積封孔過程會產(chǎn)生熱量使槽液溫度有上升的趨勢，因此需要對溫度加以控制。否則，溫度上升將會加劇槽液內(nèi)的反應(yīng)速度使沉積膜層變得粗糙，容易產(chǎn)生橘皮。
[0038]4)槽液電導(dǎo)率控制在550~950 μ s/cm,其中高光部件優(yōu)選550~770μ s/cm,亞光部件優(yōu)選650~950 μ s/cm。由于前工序雜志的不斷帶入使槽液電導(dǎo)率有上升的趨勢，因此需要對其加以控制。否則，電導(dǎo)率上升將會導(dǎo)致粗糙、橘皮等缺陷，嚴重時甚至?xí)?dǎo)致槽液報廢。
[0039]5)電沉積的電壓控制在100~160V，其中高光部件優(yōu)選100~140V，亞光部件優(yōu)選140~160V。當(dāng)沉積電壓過高時易產(chǎn)生粗糙、橘皮或針孔等缺陷，甚至?xí)舸┭趸せ蛘叻饪啄?。?dāng)沉積電壓過低時會造成沉積速度變慢，膜層變薄，嚴重時甚至?xí)?dǎo)致無法成膜。
[0040]6)電沉積時間控制在60s~240s，其中高光部件優(yōu)選60s~200s，亞光部件優(yōu)選120s~240s。為了獲得均勻細致、性能卓越的沉積層，在通電的初期不能將電壓一次給到規(guī)定值，而是在預(yù)設(shè)的30s~40s內(nèi)以軟起動的方式由OV緩慢升至所需的電壓值，進行恒壓電沉積封孔。電沉積時間過短沉積膜層將會很薄甚至無法成膜。電沉積時間過長沉積的速度將會逐漸減慢，伴隨溶解的進行膜層有粗糙的傾向。
[0041]⑤純水洗:該純水的pH值為8.0~9.0，溫度為室溫，時間3~5min，固體份含1.5%,電導(dǎo)率=200 μ s/cm ；目的是清洗掉部件表面所帶的多余槽液，防止其在部件表面固化形成斑塊。在連續(xù)生產(chǎn)情況下PH值、固體份和電導(dǎo)率都有累積增加的趨勢，必須對其上限進行控制，才能保證本工序達到所需的清洗效果；同樣清洗時間也是保障清洗效果的重要參數(shù)，時間過短清洗不凈，時間過長影響效率。
[0042]⑥純水洗:該純水的pH值為8.0~9.0,溫度為室溫，時間5~8min，固體份含1.0%,電導(dǎo)率=200 μ s/cm ；目的是進一步清洗掉部件表面所帶的多余槽液，防止其在部件表面可能固化形成斑塊。在連續(xù)生產(chǎn)情況下PH值、固體份和電導(dǎo)率都有累積增加的趨勢，必須對其上限進行控制才能保證本工序達到所需的清洗效果；同樣清洗時間也是保障清洗效果的重要參數(shù)，時間過短清洗不凈，時間過長影響效率。
[0043]⑦滴干:滴干是對產(chǎn)品的外觀(尤其是高光產(chǎn)品)影響重大的關(guān)鍵步驟。滴干過程的時間為15~25min，溫度為20°C~40°C，無塵室等級10000以上；目的是將部件表面含有藥劑的液體利用重力充分滴落，防止在部件表面形成斑塊。當(dāng)?shù)胃蓵r間不足時將可能因為端部滴干不充分而形成斑塊，時間過長則浪費時間；當(dāng)?shù)胃蓽囟绕蜁r滴干不充分易形成斑塊(一般生產(chǎn)溫度不會超過40°C。
[0044]⑧烘烤:烘烤是對最終部件性能和外觀影響都很大的關(guān)鍵工序。烘烤溫度一般控制在165_195°C，溫度過高易使膜層變脆并產(chǎn)生應(yīng)力，過低則固化反應(yīng)不充分影響膜層的性能；時間為20-30min，過長易使膜層變脆過短則固化反應(yīng)不充分影響膜層的性能；烤箱內(nèi)無塵等級在10000級以上，否則將會造成聞光廣品的小麻點。
[0045]比較例子I
[0046]試驗樣品規(guī)格:40*100*2_ AA6063 (擠出型材)
[0047]樣品前處理工藝:先依次為除油、電解拋光、去膜、除灰、陽極氧化(陽極氧化時的電壓為16V，時間為25min)，然后進行冷封工藝和熱封工藝，封孔藥劑使用德國賽德克(Surtec)公司生產(chǎn)的A609-A/-B冷封劑和Surtec347熱封劑:
[0048]
【權(quán)利要求】
1.一種汽車用鋁或鋁合金部件，包括鋁基體和附在鋁基體外的陽極氧化膜層，其特征在于:在所述的陽極氧化膜層外具有一電沉積有機封孔膜層，所述的電沉積有機封孔膜層為丙烯酸樹脂和氨基樹脂混合而成的膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車用鋁或鋁合金部件，其特征在于:所述的電沉積有機封孔膜層的厚度為0.5 μ m~15 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車用鋁或鋁合金部件，其特征在于:所述的電沉積有機封孔膜層的厚度為2 μ m~5 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車用鋁或鋁合金部件，其特征在于:所述的電沉積有機封孔膜層的厚度為3 μ m~25 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車用鋁或鋁合金部件，其特征在于:所述的電沉積有機封孔膜層的厚度為10 μ m~15 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的汽車用鋁或鋁合金部件，其特征在于:所述的陽極氧化膜層插設(shè)有一電解著色層，所述的電解著色層填滿整個色層空間。
7.一種汽車用鋁或鋁合金部件的陽極氧化封孔方法，是對陽極氧化后的鋁或鋁合金的半成品進行處理，其特征在于:①先對上述半成品用室溫的純水沖洗4min~5min，該純水的PH值為3.0~7.0 接著進行熱水沖洗，該熱水的溫度為70°C~75°C，該熱水的pH值為5.0~7.0,沖洗時間為4min~5min ;③接著再用室溫的純水沖洗4min~5min,該純水的PH值為5.0~7.0 ;④然后將沖洗后的半成品放到槽液中進行電沉積封孔，該過程使用日本關(guān)西涂料株式會社生產(chǎn)的ELECRON AG-210型涂料進行封孔；?接著將上述沉積有機封孔膜層的產(chǎn)品用室溫的純水進行多道沖洗，該純水的PH值為8.0~9.0，直至將產(chǎn)品表面多余的槽液沖洗干凈；⑥最后將沖洗干凈的產(chǎn)品進行烘烤，烘烤溫度為165°C~195°C，時間為 20min ~30min。
8.一種汽車用鋁或鋁合金部件的陽極氧化封孔方法，是對陽極氧化后的鋁或鋁合金的半成品進行處理，其特征在于:①先對上述半成品用室溫的純水沖洗4min~5min，該純水的PH值為3.0~7.0 接著進行熱水沖洗，該熱水的溫度為70°C~75°C，該熱水的pH值為5.0~7.0,沖洗時間為4min~5min ;③接著再用室溫的純水沖洗4min~5min,該純水的PH值為5.0~7.0 ;④然后將沖洗后的半成品放到槽液中進行電沉積封孔，電沉積過程使用日本關(guān)西涂料株式會社生產(chǎn)的ELECRON AG-300型涂料；⑤接著將上述沉積有機封孔膜層的產(chǎn)品用室溫的純水進行多道沖洗，該純水的PH值為8.0~9.0，直至將產(chǎn)品表面多余的槽液沖洗干凈；⑥最后將沖洗干凈的產(chǎn)品進行烘烤，烘烤溫度為165°C~195°C，時間為20min ~30mino
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的汽車用鋁或鋁合金部件的陽極氧化封孔方法，其特征在于:所述步驟①、步驟②中的純水、熱水的電導(dǎo)率均小于160 μ s/m。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的汽車用鋁或鋁合金部件的陽極氧化封孔方法，其特征在于:所述步驟⑤中的多道沖洗為兩道沖洗，第一道室溫純水的沖洗時間為3min~5min，第二道室溫純水的沖洗時間為5min~8min，所述室溫純水的電導(dǎo)率小于200 μ s/m。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽車用鋁或鋁合金部件的陽極氧化封孔方法，其特征在于:所述槽液的固體份控制在8%~9%，所述槽液pH值控制在8.0~8.5，所述槽液溫度控制在20°C~23°C，所述槽液電導(dǎo)率控制在550~770 μ s/cm，所述電沉積的電壓控制在100~140V,電沉積時間控制在60s~200s。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的汽車用鋁或鋁合金部件的陽極氧化封孔方法，其特征在于:所述槽液的固體份控制在9%~10%，所述槽液pH值控制在8.3~8.6，所述槽液溫度控制在20°C~23°C，所述槽液電導(dǎo)率控制在650~950 μ s/cm,所述電沉積的電壓控制在140~160V,電沉積時間控制在120s~240s。
13.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的汽車用鋁或鋁合金部件的陽極氧化封孔方法，其特征在于:在第⑤步驟和第⑥步驟之間增加滴干工藝，該滴干的時間為15~25min，溫度為20°C~40°C，無塵室等級10000以上 。
【文檔編號】B32B15/04GK103469277SQ201310356141
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】于震宇, 楊克, 邢陳, 李佳 申請人:嘉興興禾汽車零部件有限公司