技术领域
[0001] 本发明关于铝合金的表面处理方法，更特别是关于铝合金的表面处理方法，其中，将包含铝合金的标的材料浸没在酸性铵氟化物与硼酸所混合的水溶液中，以移除在其机械研磨后所产生的研磨垫痕迹及刮痕，接着受到阳极氧化，从而得到铝合金的高光泽度表面。
相关背景技术
[0002] 通常，受到滚轧或挤型处理的铝合金表面具有粗糙痕迹，因而，铝合金的粗糙表面通过机械研磨与蚀刻来移除。
[0003] 阳极氧化法(为一种金属表面处理方法)称为防蚀铝工艺。具体而言，当铝或铝合金浸没在硫酸、草酸或铬酸溶液以利于接受阳极电解作用时，则发生阳极氧化，而在铝的表面上形成阳极氧化膜(Al2O3·xH2O)，最终，可提高铝合金的腐蚀抵抗力与表面硬度。
[0004] 除了提高上述铝合金腐蚀抵抗力与表面硬度，阳极氧化方法还可使阳极氧化膜透过对染料的吸收而上色。因此，金属表面处理具有广泛的用处。
[0005] 然而，熟知的阳极氧化，使得铝合金的表面光泽度随着阳极氧化时间的增加而下降。具有低光泽度的铝合金表面即使在阳极氧化后受到抛光，仍难以确保有铝合金的高光泽度表面。
[0006] 以缓解这些问题为目的，题为“A surface treatment method of aluminum and white-board product thereby”的韩国专利申请公开案第10-2005-0118918号，包括将铝板浸没在酸性铵氟化物与葡萄糖酸钙的混合水溶液的前处理程序。
[0007] 并且，题为“Method of chemical treatment for surface of aluminum pipe for organic photo conductor drum”的韩国专利第10-0864316号公开了铝管光泽度的增加，包括将铝管浸没在含有0.001～0.03重量％的氢氟酸添加物的5～20％(w/v)铵氟化物溶液中1～5分钟，以受到酸性蚀刻。
[0008] 然而，当酸性铵氟化物单独使用或以与葡萄糖酸钙或氢氟酸的水溶液混合的形式结合使用时，可得到白色膜层，但是，可能既不透明又无光泽，使其难以确保铝合金的高光泽表面。
具体实施方式
[0023] 用于本发明的词语可从目前最为熟知的词语中选择，在本发明的说明书中所提及的部分词语由申请人选定，而该类词语的细节意义不应当仅由所使用的实际词语来理解，而应当由每个词语在本发明的详细说明书的意义或考虑该词语所使用的意义来理解。
[0024] 以下，将参照说明书附图，以优选实施例的方式，对本发明的技术架构进行详细说明。
[0025] 由此，图1示出根据本发明的实施例的铝合金表面处理过程，而图2示意性地示出在图1的第三步骤之前(a)与之后(b)的铝合金表面。
[0026] 参照图1与图2的说明，根据本发明实施例的铝合金表面处理方法包括对由挤型或滚轧所制备的铝或铝合金的前处理。
[0027] 由此，所述前处理包括研磨所制备的铝合金表面S100，以及将已研磨的铝合金浸没在具有预先设定组成的去油渍溶液中，从而将铝合金的表面去油渍，以移除来自于此的杂质S200。
[0028] 以下是这些前处理步骤S100与S200的说明。
[0029] 铝合金的表面研磨S100是根据任何研磨器的方法而使用包括油或油脂研磨试剂的各种研磨试剂以机械研磨所制备的铝或铝合金的步骤S100，但本发明并不特别受限于此。
[0030] 在铝合金的表面研磨步骤S100后，杂质或研磨试剂可能因为机械研磨而残留在铝或铝合金的表面。这些杂质必须移除。
[0031] 为移除任何杂质或残留的研磨试剂，根据本发明实施例的铝合金表面处理方法包括：将已研磨的铝或铝合金浸没在具有预先设定组成的去油渍溶液中，从而通过去油渍移除铝或铝合金表面上的杂质或残留研磨试剂S200。
[0032] 由此，通过去油渍S200移除杂质或残留研磨试剂可以用“使用包含各种非离子界面活性剂与硫酸(H2SO4)的去油渍溶液以从铝或铝合金的表面移除该杂质或残留研磨试剂”的方式来进行。
[0033] 在本发明的优选实施例中，去油渍溶液以1L的水与3～10％的烃胺乙氧化物或醇乙氧化物以及3～10％的硫酸按照其总重量所混合而制备。
[0034] 在多种温度与时间条件下，将铝或铝合金浸没在去油渍溶液中，从而移除杂质或残留研磨试剂。在本发明的优选实施例中，在50～60℃将铝或铝合金浸没于去油渍溶液中3～10分钟以移除任何杂质或残留研磨试剂。
[0035] 并且，通过去油渍移除杂质或残留研磨试剂S200可通过向浸没在去油渍溶液的铝或铝合金施加超音波或震动，或通过摇动去油渍溶液而有效实施。
[0036] 同时，由滚轧或挤型所制备的铝或铝合金具有由于所对应的工艺本质而导致的粗糙表面。因此，这对于由机械研磨步骤S100与去油渍步骤S200的粗糙表面移除加诸了限制。
[0037] 具体而言，通过机械研磨步骤S100与去油渍步骤S200可将粗糙的表面移除至某种程度。然而，如图2所示，细微的研磨垫痕迹或刮痕可能存在于去油渍步骤S200后。
[0038] 包括所述细微研磨垫痕迹或刮痕的铝或铝合金表面即使进一步进行阳极氧化与抛光，仍难以获得高光泽度的表面。
[0039] 在去油渍步骤S200后，为了从铝或铝合金表面移除细微研磨垫痕迹或刮痕，根据本发明的实施例的铝合金表面处理方法包括：将铝或铝合金浸没在具有预先设定组成的蚀刻溶液中，从而可通过蚀刻移除存在于铝或铝合金表面的细微研磨垫痕迹或刮痕，且同时，形成如图2(b)所示的透明、有光泽的膜层S300。
[0040] 根据本发明的实施例，蚀刻溶液通过1L的水与1～9％的硼酸按照其总重量混合产生的混合溶液中热溶解45～475g的酸性铵氟化物所制备。
[0041] 酸性的铵氟化物可以是选自NH4F、NH4HF与NH4HF2中的任一种，优选地，硼酸为以H3BO3所表示并且为无色、透明或光亮的正硼酸。
[0042] 使用上述包含酸性铵氟化物与硼酸的蚀刻溶液的原因如下：使用包含酸性铵氟化物水溶液或酸性铵氟化物与葡萄糖酸钙或氢氟酸的混合水溶液的熟知蚀刻溶液时，可得到没有细微研磨垫痕迹或刮痕的铝或铝合金表面。
[0043] 然而，使用此熟知蚀刻溶液对铝或铝合金表面蚀刻时，铝或铝合金表面可能变得既不透明又无光泽，使其难以获得铝或铝合金表面的高光泽表面。因此，包含酸性铵氟化物与硼酸的蚀刻溶液将有所帮助。
[0044] 此外，透明、有光泽膜层的形成S300可以在不同温度或时间的条件下进行。
[0045] 在本发明的优选实施例中，透明、有光泽膜层的形成S300可通过在室温下(约25℃)将铝或铝合金浸没在蚀刻溶液1～10分钟进行。
[0046] 并且，根据本发明实施例的铝合金表面处理方法包括：使具有透明、有光泽膜层的铝或铝合金接受阳极氧化，从而在铝或铝合金的表面上形成预先设定厚度的氧化膜S400。
[0047] 氧化膜的形成S400可使用包含从选自硫酸、草酸或铬酸中的任一种或二种或更多种的混合物的电解溶液来实施。
[0048] 在本发明的优选实施例中，使用硫酸(H2SO4)作为电解溶液以提高效益、氧化膜的透明度、抗腐蚀能力以及抗磨损能力。在20℃下将铝合金浸没于硫酸电解溶液中，并接着施加14V的电压50分钟，从而形成20～22μm厚的氧化膜。
[0049] 在氧化膜生成步骤S400之后，根据本发明实施例的铝合金表面处理方法包括对铝或铝合金后处理。
[0050] 就此而言，后处理可包括对具有氧化膜的铝合金表面上色与抛光S500，以及密封已上色及已抛光的铝合金S600。
[0051] 铝或铝合金可透过上色与抛光S500而呈现多样化色彩，且抛光过程可使用任何机械式手段进行，但本发明不受限于此。
[0052] 在上色与抛光的步骤S500之后，根据本发明实施例的铝合金表面处理方法可包括密封铝或铝合金S600。
[0053] 密封步骤S600指密封因为阳极氧化而形成在氧化膜上的微孔的过程，以改善包括腐蚀抵抗力等在内的性质。
[0054] 根据本发明实施例的密封步骤S600可使用如通过水合作用、金属盐密封及有机化合物密封的各种密封工艺所进行。
[0055] 在本发明的优选实施例中，密封步骤S600通过将具有氧化膜的铝或铝合金浸没在金属盐的水性溶液中，以便通过金属盐密封来进行。
[0056] 就此而言，使用镍作为金属盐，并在60～80℃下将铝或铝合金浸没于镍盐的水溶液中10分钟，由此确保铝或铝合金的高光泽表面。
[0057] 根据本发明的实施例或优选实施例，铝合金的表面处理方法使得由于机械研磨所产生在铝或铝合金表面的刮痕与研磨垫痕迹可透过上述步骤而有效移除。
[0058] 不论阳极氧化的时间为何，均可得到铝合金的高光泽表面。
[0059] 虽然本发明的优选实施例已经为说明的目的而公开，但对于熟悉本技术领域的技术人员而言将可获知，在不偏离本发明的范畴与精神的情况下，可能有各种的改进、添加及替换。
[0060] 发明的实施方式
[0061] 以下参照图1与图2详细说明本发明实施例。
[0062] 参照图1与图2，根据本发明实施例的铝合金表面处理方法包括对通过挤型或滚轧所制备的铝或铝合金前处理。
[0063] 就此而言，所述前处理程序包括研磨所制备的铝合金表面S100，以及将已研磨的铝合金浸没在具有预先设定组成的去油渍溶液中，以通过去油渍移除残留在铝合金上的杂质S200。
[0064] 以下详细说明这些前处理步骤S100与S200。
[0065] 具体而言，铝合金表面的研磨S100是使用包括油或油脂研磨试剂的各种研磨试剂而机械研磨所制备的铝或铝合金的步骤S100。
[0066] 在铝合金的表面研磨步骤S100之后，可能会在铝或铝合金的表面上残留由机械研磨所致的杂质或研磨试剂。有必要将这些残留杂质移除。
[0067] 对于移除所述杂质或残存研磨试剂的目标，进行将已研磨的铝或铝合金浸没在具有预先设定组成的去油渍溶液中，使得铝或铝合金的表面去油渍，以移除来自于此的杂质或残留研磨试剂。
[0068] 就此而言，利用去油渍移除杂质或残存研磨试剂S200可通过使用包括非离子界面活性剂与硫酸(H2SO4)的去油渍溶液，从铝或铝合金的表面移除杂质或残存研磨试剂而进行。
[0069] 在本发明中，去油渍溶液可由1L的水与6.5％的烃胺乙氧化物或醇乙氧化物以及6.5％的硫酸根据其总重量混合制备。
[0070] 在55℃将铝或铝合金浸没于去油渍溶液6分钟，从而移除杂质或残留的研磨试剂。
[0071] 并且，利用去油渍以移除杂质或残留研磨试剂S200可通过对浸没在去油渍溶液的铝或铝合金施加超音波或震动、或通过摇动去油渍溶液而有效实施。
[0072] 同时，通过滚轧或挤型制备的铝或铝合金具有由所对应的程序本质所致的粗糙表面。就此而言，通过机械研磨步骤S100及去油渍步骤S200对所述粗糙表面的移除是受限的。
[0073] 具体而言，通过机械研磨步骤S100及去油渍步骤S200或可将粗糙表面移除至某种程度。然而，如图2(a)所示，细微的研磨垫痕迹或刮痕可能存在于去油渍步骤S200之后。
[0074] 即使含有此等细微研磨垫痕迹或刮痕的铝或铝合金表面进一步接受阳极氧化及抛光，仍难以获得高光泽表面。
[0075] 因此，在去油渍步骤S200之后，进行“将铝或铝合金浸没在具有预先设定组成的蚀刻溶液中，以自铝或铝合金的表面移除细微研磨垫痕迹或刮痕”，使得存在于铝或铝合金表面上的细微研磨垫痕迹或刮痕通过蚀刻而移除，且同时，形成如图2(b)所示的透明、有光泽的膜层。
[0076] 根据本发明的实施例，蚀刻溶液可由：在产生自1L的水及5％的硼酸按照其总重量所混合的混合溶液中热溶解260g的酸性铵氟化物来制备。
[0077] 酸性铵氟化物可包括NH4F，而硼酸可以是由H3BO3所表示且为无色透明或有光泽的正硼酸。
[0078] 使用上述包含酸性铵氟化物与硼酸的蚀刻溶液的理由如下：使用包含酸性铵氟化物水溶液或酸性铵氟化物与葡萄糖酸钙或氢氟酸的混合水溶液的熟知的蚀刻溶液时，或可得到无细微研磨垫痕迹或刮痕的铝或铝合金表面。
[0079] 然而，在使用该熟知的蚀刻溶液蚀刻对铝或铝合金表面蚀刻时，铝或铝合金表面可能变得既不透明又无光泽，使其难以提供铝或铝合金的高光泽表面。因此，含有酸性铵氟化物与硼酸的蚀刻溶液是有利的。
[0080] 此外，透明光泽膜层的形成S300可通过在室温(25℃)下将铝或铝合金浸没于蚀刻溶液5分钟来进行。
[0081] 接着进行“使具有透明光泽膜的铝或铝合金接受阳极氧化以在铝或铝合金表面形成预先设定厚度的氧化膜”S400。
[0082] 就此而言，氧化膜的形成S400可使用包含硫酸的电解溶液进行。
[0083] 在20℃下将铝合金浸没于硫酸电解溶液中，接着施加14V的电压50分钟，从而形成20μm厚的氧化膜。
[0084] 在氧化膜形成步骤S400之后，进行铝或铝合金的后处理。
[0085] 就此而言，后处理可包括对具有氧化膜的铝合金表面S500上色并抛光，以及将已上色及已抛光的铝合金密封S600。
[0086] 在上色与抛光步骤S500之后，进行对铝或铝合金的密封S600。
[0087] 以“将具有氧化膜的铝或铝合金浸没在金属盐水溶液”的方式，透过金属盐密封来进行密封步骤S600。
[0088] 就此而言，使用镍作为金属盐，并在70℃下将铝或铝合金浸没于镍盐水溶液10分钟，从而确保铝或铝合金的高光泽表面。
[0089] 因此，根据本发明的上述铝合金表面处理方法的步骤对于移除因为机械研磨而产生在铝或铝合金表面的刮痕与研磨垫痕迹具有功效。
[0090] 此外，无论阳极氧化的时间为何，铝合金均可具有高光泽的表面。
[0091] 工业应用性
[0092] 根据本发明，铝合金的表面处理方法可有效移除因为机械研磨所产生的刮痕与研磨垫痕迹。
[0093] 此外，无论阳极氧化时间为何，均可制造具有高光泽的铝合金，也因此本发明具有产业上可实施性。
[0094] 附图标记说明
[0095] S100 铝合金的表面研磨
[0096] S200 通过去油渍移除铝合金的表面杂质
[0097] S300 铝合金的表面蚀刻与透明光泽膜的形成
[0098] S400 阳极氧化与氧化膜的生成
[0099] S500 铝合金表面上色及抛光
[0100] S600 铝合金的表面密封
