本發(fā)明涉及鎂材(該鎂材是指鎂或鎂合金，例如：az31、az61b等典型鎂合金)表面著色技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用陽(yáng)離子染料為鎂材微弧氧化膜層著色的方法。

背景技術(shù)：

鎂材是用量?jī)H次于鋼鐵的一類重要金屬材料，在航空航天、交通運(yùn)輸、印刷、建筑等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但是鎂材顏色單一、耐蝕性差，很難滿足各種行業(yè)對(duì)鎂材裝飾性和耐蝕性的要求。為了提高鎂材的裝飾效果、增強(qiáng)抗腐蝕性、延長(zhǎng)使用壽命，鎂材一般都要進(jìn)行表面處理。

近些年來，成熟的鎂材表面著色工藝主要有陽(yáng)極氧化膜染料著色法、陽(yáng)極氧化膜電解著色法、陽(yáng)極氧化直接著色法等，但這些著色工藝都會(huì)帶來環(huán)境污染問題，因此一種新型表面處理技術(shù)——微弧氧化技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。微弧氧化技術(shù)突破了傳統(tǒng)陽(yáng)極氧化技術(shù)對(duì)工作電壓的限制，將工作區(qū)域引入到高壓放電區(qū)，利用微弧區(qū)瞬間高溫?zé)Y(jié)作用直接在鎂或鎂合金的表面原位生長(zhǎng)陶瓷層，從而提高了鎂材的表面性能，是一種很有前途的金屬表面處理技術(shù)。

目前，采用微弧氧化技術(shù)對(duì)鎂材進(jìn)行表面處理，只能在鎂材表面形成白色、黑色等顏色暗淡的微弧氧化膜層，很難形成顏色鮮艷光麗的微弧氧化膜層。在現(xiàn)有技術(shù)中，可通過在酸性電解液中添加cu²⁺、co⁺等金屬陽(yáng)離子在鎂材表面形成藍(lán)色微弧氧化膜層，但酸性電解液會(huì)對(duì)使用不銹鋼作為反應(yīng)槽的微弧氧化設(shè)備造成較大腐蝕，而且會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的污染；專利cn103556205a中公開了一種鎂合金微弧氧化復(fù)合膜著色的方法，該方法是將含有cu²⁺的sio2-zro2膠體固化于鎂合金表面微弧氧化膜上，其操作復(fù)雜，對(duì)溫度和固化時(shí)間控制要求較高，不易于對(duì)鎂合金表面微弧氧化膜層進(jìn)行低成本、大批量的著色處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處，本發(fā)明提供了一種利用陽(yáng)離子染料為鎂材微弧氧化膜層著色的方法，不僅能夠使鎂材微弧氧化膜層呈現(xiàn)各種鮮艷光麗的顏色，保持鎂材微弧氧化膜層自身具有較高結(jié)合力和耐磨性，提高鎂材微弧氧化膜層的耐腐蝕性，而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、不會(huì)對(duì)人體和設(shè)備造成腐蝕，不會(huì)造成環(huán)境污染。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種利用陽(yáng)離子染料為鎂材微弧氧化膜層著色的方法，包括：利用微弧氧化技術(shù)對(duì)鎂材進(jìn)行表面處理使鎂材表面原位生長(zhǎng)微弧氧化膜層，還包括：采用染色溶液對(duì)所述鎂材表面原位生長(zhǎng)微弧氧化膜層進(jìn)行浸泡著色；其中，所述染色溶液由陽(yáng)離子染料、促染劑、均染劑、ph值調(diào)節(jié)劑和去離子水混合而成，并且所述染色溶液中陽(yáng)離子染料的含量為1～10g/l，促染劑的含量為1～5g/l，均染劑的含量為1～5g/l，ph值調(diào)節(jié)劑的用量使所述染色溶液的ph值在20℃下調(diào)節(jié)至4.5～5.0之間。

優(yōu)選地，所述浸泡著色的浸泡時(shí)間為0.5～24小時(shí)，并且浸泡時(shí)間越長(zhǎng)顏色越深。

優(yōu)選地，在著色設(shè)備上采用染色溶液對(duì)所述鎂材表面原位生長(zhǎng)微弧氧化膜層進(jìn)行浸泡著色，并且在所述浸泡著色過程中，所述著色設(shè)備的攪拌裝置攪拌轉(zhuǎn)速為500～1000r/min，所述著色設(shè)備的恒溫裝置溫度為60～90℃，所述著色設(shè)備的超聲發(fā)生裝置功率為100～200w。

優(yōu)選地，所述鎂材表面原位生長(zhǎng)微弧氧化膜層，其表面微孔尺寸為0.5～5.0μm，其膜層厚度大于5μm。

優(yōu)選地，所述的促染劑為尿素。

優(yōu)選地，所述的均染劑為元明粉。

優(yōu)選地，所述的陽(yáng)離子染料為堿性染料和鹽基染料中的至少一種。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的利用陽(yáng)離子染料為鎂材微弧氧化膜層著色的方法采用染色溶液對(duì)鎂材表面原位生長(zhǎng)的多空隙微弧氧化膜層進(jìn)行浸泡著色，并且該染色溶液采用不含重金屬離子的陽(yáng)離子染料為原料，以尿素為促染劑，以元明粉和十二烷基苯磺酸鈉為均染劑，ph值在4.5～5.0之間，因此本發(fā)明提供的利用陽(yáng)離子染料為鎂材微弧氧化膜層著色的方法不僅能夠使鎂材微弧氧化膜層呈現(xiàn)各種鮮艷光麗的顏色，保持鎂材微弧氧化膜層自身具有較高結(jié)合力和耐磨性，提高鎂材微弧氧化膜層的耐腐蝕性，而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、不會(huì)對(duì)人體和設(shè)備造成腐蝕，不會(huì)造成環(huán)境污染。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為采用ssx-550掃描電子顯微鏡對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1中az31鎂合金圓片表面原位生長(zhǎng)的微弧氧化膜層進(jìn)行觀察，從而得到的掃描電子顯微鏡照片。

圖2為采用ssx-550掃描電子顯微鏡對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1中浸泡著色后的微弧氧化膜層進(jìn)行觀察，從而得到的掃描電子顯微鏡照片。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中浸泡著色后的微弧氧化膜層的宏觀照片示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

下面對(duì)本發(fā)明中的利用陽(yáng)離子染料為鎂材微弧氧化膜層著色的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

一種利用陽(yáng)離子染料為鎂材微弧氧化膜層著色的方法，包括：利用微弧氧化技術(shù)對(duì)鎂材進(jìn)行表面處理使鎂材表面原位生長(zhǎng)微弧氧化膜層，并采用染色溶液對(duì)所述鎂材表面原位生長(zhǎng)微弧氧化膜層進(jìn)行浸泡著色。

其中，所述染色溶液由陽(yáng)離子染料、促染劑、均染劑、ph值調(diào)節(jié)劑和去離子水混合而成，并且所述染色溶液中陽(yáng)離子染料的含量為1～10g/l，促染劑的含量為1～5g/l，均染劑的含量為1～5g/l，ph值調(diào)節(jié)劑的用量使所述染色溶液的ph值在20℃下調(diào)節(jié)至4.5～5.0之間。

具體地，該利用陽(yáng)離子染料為鎂材微弧氧化膜層著色的方法可包括以下實(shí)施方案：

(1)采用染色溶液對(duì)所述鎂材表面原位生長(zhǎng)微弧氧化膜層進(jìn)行浸泡著色，浸泡著色的浸泡時(shí)間為0.5～24小時(shí)，并且可以根據(jù)所需染色的深淺自由調(diào)節(jié)浸泡時(shí)間，浸泡時(shí)間越長(zhǎng)染色越深，從而可以使鎂材微弧氧化膜層呈現(xiàn)各種鮮艷光麗的顏色。

(2)采用染色溶液對(duì)所述鎂材表面原位生長(zhǎng)微弧氧化膜層進(jìn)行浸泡著色最好在著色設(shè)備上進(jìn)行；著色設(shè)備可以采用現(xiàn)有技術(shù)中具有攪拌裝置、恒溫裝置和超聲發(fā)生裝置的著色設(shè)備，并且在所述的浸泡著色過程中，所述著色設(shè)備的攪拌裝置攪拌轉(zhuǎn)速為500～1000r/min，所述著色設(shè)備的恒溫裝置溫度為60～90℃，所述著色設(shè)備的超聲發(fā)生裝置功率可以在100～200w調(diào)節(jié)。

(3)鎂材表面原位生長(zhǎng)的微弧氧化膜層具有較高的孔隙率，其表面微孔尺寸為0.5～5.0μm，其膜層厚度大于5μm，從而可以使微弧氧化膜層自身具有較高結(jié)合力和耐磨性，提高鎂材微弧氧化膜層的耐腐蝕性，染色更加牢固，不易脫落。

(4)所述的陽(yáng)離子染料采用不含重金屬離子的陽(yáng)離子染料，例如：陽(yáng)離子染料可以為堿性染料和鹽基染料中的至少一種，并且染料顏色可采用sd-gls蘭、sd-6l黃、g-熒光紅三種顏色，因?yàn)檫@些陽(yáng)離子染料不含對(duì)環(huán)境污染較大的重金屬離子，不會(huì)對(duì)人體和設(shè)備造成腐蝕，不會(huì)造成環(huán)境污染。

(5)所述的促染劑可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何親水性促染劑，由于尿素能夠在酸性環(huán)境中調(diào)制染料、促進(jìn)染料溶解并能穩(wěn)定色漿，故本發(fā)明中促染劑最好采用尿素，其含量與陽(yáng)離子染料含量最好相同。

(6)所述的均染劑可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何親水性分散助劑，由于十二烷基苯磺酸鈉為陰離子型表面活性劑并具有微毒性，而元明粉在酸性溶液中對(duì)陽(yáng)離子染料能起到良好的分散作用，因此本發(fā)明中利用元明粉替代十二烷基苯磺酸鈉，也就是說，本發(fā)明中最好采用元明粉作為均染劑，并且所述染色溶液中元明粉的含量最好為1～5g/l。

(7)所述的ph值調(diào)節(jié)劑可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任何ph值調(diào)節(jié)劑，由于陽(yáng)離子染料對(duì)ph值要求極為嚴(yán)格，ph值太低，氨基易被質(zhì)子化、ph值太高，染料易發(fā)生沉淀變色，故本發(fā)明中的ph值調(diào)節(jié)劑最好采用碳酸氫鈉、醋酸銨或硫酸銨，以減輕陽(yáng)離子染料發(fā)生質(zhì)子化或沉淀變色現(xiàn)象。由于染色溶液的ph值在4.5～5.0之間，呈弱酸性，不會(huì)對(duì)人體和設(shè)備造成腐蝕，也不會(huì)造成環(huán)境污染，能夠滿足各行業(yè)對(duì)鎂材微弧氧化膜層染色的要求。

(8)所述的鎂材是指鎂或鎂合金，例如：鎂合金可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的鎂鋰合金、az31、az61b等典型鎂合金。

綜上可見，本發(fā)明不僅能夠使鎂材微弧氧化膜層呈現(xiàn)各種鮮艷光麗的顏色，保持鎂材微弧氧化膜層自身具有較高結(jié)合力和耐磨性，提高鎂材微弧氧化膜層的耐腐蝕性，而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、不會(huì)對(duì)人體和設(shè)備造成腐蝕，不會(huì)造成環(huán)境污染。

為了更加清晰地展現(xiàn)出本發(fā)明所提供的技術(shù)方案及所產(chǎn)生的技術(shù)效果，下面以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的利用陽(yáng)離子染料為鎂材微弧氧化膜層著色的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

一種利用陽(yáng)離子染料為鎂材微弧氧化膜層著色的方法，采用半徑為15mm、厚度為3mm的az31鎂合金圓片作為待處理的鎂材基體，其具體工序包括：

(1)預(yù)處理工序：依次采用400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#的砂紙對(duì)所述az31鎂合金圓片的表面進(jìn)行由粗到細(xì)的打磨，再依次進(jìn)行拋光、超聲清洗(可采用無水乙醇或丙酮進(jìn)行超聲清洗)、干燥，從而得到預(yù)處理后的az31鎂合金圓片。

(2)微弧氧化工序：利用微弧氧化技術(shù)對(duì)預(yù)處理后的az31鎂合金圓片進(jìn)行表面處理使az31鎂合金圓片的表面原位生長(zhǎng)出呈現(xiàn)白色的微弧氧化膜層。

具體地，將微弧氧化電解液倒入現(xiàn)有技術(shù)中的微弧氧化設(shè)備的反應(yīng)槽中，并將預(yù)處理后的az31鎂合金圓片浸入該反應(yīng)槽內(nèi)的微弧氧化電解液中，然后以預(yù)處理后的az31鎂合金圓片作為陽(yáng)極，以該反應(yīng)槽作為陰極，采用直流脈沖電源，在工作電壓為250～400v、電源占空比為30～60％的條件下進(jìn)行微弧氧化處理，微弧氧化電解液溫度為20～35℃，微弧氧化的處理時(shí)間為5～60min；微弧氧化處理結(jié)束后，將az31鎂合金圓片用去離子水沖洗干凈，再用吹風(fēng)機(jī)吹干，從而得到表面原位生長(zhǎng)出呈現(xiàn)白色微弧氧化膜層的az31鎂合金圓片。在實(shí)際應(yīng)用中，微弧氧化電解液可以采用以下方法制成：取一容量為10l的潔凈燒杯，并在該燒杯中加入1l水，然后依次加入5～20g/l成膜劑、5～10g/l輔助成膜劑、1～5g/l表面活性劑，再加入ph值調(diào)節(jié)劑，使該微弧氧化電解液得ph值在20℃時(shí)達(dá)到10.0～11.0即可。

(3)浸泡著色工序：采用藍(lán)色的染色溶液對(duì)az31鎂合金圓片表面原位生長(zhǎng)的微弧氧化膜層進(jìn)行浸泡著色，從而得到微弧氧化膜層表面呈藍(lán)色的az31鎂合金圓片。

具體地，將藍(lán)色的染色溶液倒入著色設(shè)備之中，再將表面原位生長(zhǎng)有微弧氧化膜層的az31鎂合金圓片浸泡于該染色溶液中，加熱該染色溶液使其溫度升至60～90℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速500～1000r/min，超聲發(fā)生裝置功率為100～200w，著色時(shí)間為2～12h；著色結(jié)束后，用去離子水將az31鎂合金圓片的微弧氧化膜層表面染色溶液沖洗干凈，再用吹風(fēng)機(jī)吹干，即可得到微弧氧化膜層表面呈藍(lán)色的az31鎂合金圓片。在實(shí)際應(yīng)用中，所述藍(lán)色的染色溶液由顏色為sd-gls蘭的陽(yáng)離子染料、尿素、元明粉、ph值調(diào)節(jié)劑和去離子水混合而成，并且該染色溶液中陽(yáng)離子染料的含量為1～10g/l、尿素的含量為1～5g/l、元明粉的含量為1～5g/l、ph值調(diào)節(jié)劑的用量使所述染色溶液的ph值在20℃下調(diào)節(jié)至4.5～5.0之間。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明實(shí)施例1所提供的利用陽(yáng)離子染料為鎂材微弧氧化膜層著色的方法實(shí)施過程中進(jìn)行如下觀測(cè)：

(1)采用ssx-550掃描電子顯微鏡對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1中微弧氧化工序得到的az31鎂合金圓片表面原位生長(zhǎng)的呈現(xiàn)白色的微弧氧化膜層進(jìn)行觀察，從而得到如圖1所示的掃描電子顯微鏡照片(fesem圖像)。圖1所示的掃描電子顯微鏡照片是以電源工作電壓350v進(jìn)行20min微弧氧化處理后所加工出的表面原位生長(zhǎng)出白色微弧氧化膜層的az31鎂合金圓片在放大3000倍時(shí)的形貌，其表面微孔尺寸在0.5～5.0μm之間。

(2)采用ssx-550掃描電子顯微鏡對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1中浸泡著色工序得到的微弧氧化膜層表面呈藍(lán)色的az31鎂合金圓片進(jìn)行觀察，從而得到如圖2所示的掃描電子顯微鏡照片(fesem圖像)。由圖2可以看出：染料粒子以顆粒形式大部分填充在微弧氧化膜層表面微孔中，并且少部分粘附在微弧氧化膜層表面。

(3)直接對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1中浸泡著色工序得到的微弧氧化膜層表面呈藍(lán)色的az31鎂合金圓片進(jìn)行觀察，從而得到如圖3所示的浸泡著色后的微弧氧化膜層的宏觀照片示意圖。由圖3可以看出：本發(fā)明實(shí)施例1成功地對(duì)az31鎂合金圓片表面原位生長(zhǎng)的白色微弧氧化膜層進(jìn)行了著色，從而使微弧氧化膜層呈現(xiàn)出靚麗的藍(lán)色。

綜上可見，本發(fā)明不僅能夠使鎂材微弧氧化膜層呈現(xiàn)各種鮮艷光麗的顏色，保持鎂材微弧氧化膜層自身具有較高結(jié)合力和耐磨性，提高鎂材微弧氧化膜層的耐腐蝕性，而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、不會(huì)對(duì)人體和設(shè)備造成腐蝕，不會(huì)造成環(huán)境污染。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。