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CN104685110A - 具有改良的外观和/或耐磨性的阳极氧化的铝合金产品及其制造方法 - Google Patents

具有改良的外观和/或耐磨性的阳极氧化的铝合金产品及其制造方法 Download PDF

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CN104685110A
CN104685110A CN201380049787.4A CN201380049787A CN104685110A CN 104685110 A CN104685110 A CN 104685110A CN 201380049787 A CN201380049787 A CN 201380049787A CN 104685110 A CN104685110 A CN 104685110A
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Abstract

公开了生产具有改良的表面外观性质的阳极氧化的铝合金产品的新方法。该方法可以包括制备铝合金物体以用于阳极氧化，从而产生阳极氧化的铝合金物体，使阳极氧化的铝合金物体的预期观视表面与酸接触，从而产生阳极氧化铝合金物体的制备的预期观视表面，以及密封所述阳极氧化的铝合金物体的制备的预期观视表面。阳极氧化的铝合金产品可以实现预选的颜色容差，例如实现在预选的b*值的指定的容差之内的b*值。

Description

具有改良的外观和/或耐磨性的阳极氧化的铝合金产品及其制造方法
背景技术
消费产品诸如消费电子产品的外观面(facades)必须满足各种标准以便在商业上是可行的。这些标准中有耐久性和视觉外观。轻质、牢固、耐用和视觉吸引人的外观面在消费产品应用等中将是有用的。
发明概述
概括而言，本公开涉及具有改良的表面外观和/或耐磨性的铝合金物体或产品。生产这样的铝合金物体或产品的一种实施方案示于图1中，其中确定铝合金产品的预期观视表面(viewing surface)的预选的表面外观和/或预选的耐磨性(耐久性)(10)并且对该铝合金产品进行制备(100)以用于阳极氧化。确定步骤(10)可以发生在制备步骤(100)之前、期间或之后。
在制备步骤(100)之后，使铝合金产品阳极氧化(200)，由此在铝合金产品中产生阳极氧化物区域，其中该阳极氧化物区域与铝合金产品的预期观视表面有关。阳极氧化物区域通常具有从0.07mil至4.5mil(约1.8微米至约114.3微米)的厚度。
在阳极氧化步骤(200)之后，用酸处理(300)铝合金产品的阳极氧化物区域持续足够的时间使得阳极氧化的铝合金产品的预期观视表面实现预选的表面外观和预选的耐磨性中的一者或两者。在处理步骤(300)之后，可以任选地对铝合金产品的阳极氧化物区域着色(500)。在处理步骤(300)和任何任选的着色步骤(500)之后，可以将铝合金产品的阳极氧化物区域密封(400)。
铝合金可以是任何形变铝合金，或任何铸造铝合金。形变铝合金包括铝业协会定义的1xxx、2xxx、3xxx、4xxx、5xxx、6xxx、7xxx和8xxx铝合金。铸造铝合金包括1xx.x、2xx.x、3xx.x、4xx.x、5xx.x、7xx.x和8xx.x铝合金。
铝合金可以是高强度铝合金。本文中使用的“高强度铝合金”是纵向(L)拉伸屈服强度为至少275MPa的铝合金产品。适合于实现这样的高强度的铝合金的实例包括形变2xxx、5xxx、6xxx和7xxx铝合金，以及型材铸造3xx.x铝合金。在一个实施方案中，高强度铝合金产品具有至少300MPa的纵向(L)拉伸屈服强度。在另一个实施方案中，高强度铝合金产品具有至少350MPa的纵向(L)拉伸屈服强度。在又一个实施方案中，高强度铝合金产品具有至少400MPa的纵向(L)拉伸屈服强度。在另一个实施方案中，高强度铝合金产品具有至少450MPa的纵向(L)拉伸屈服强度。在又一个实施方案中，高强度铝合金产品具有至少500MPa的纵向(L)拉伸屈服强度。在另一个实施方案中，高强度铝合金产品具有至少550MPa的纵向(L)拉伸屈服强度。在又一个实施方案中，高强度铝合金产品具有至少600MPa的纵向(L)拉伸屈服强度。在另一个实施方案中，高强度铝合金产品具有至少625MPa的纵向(L)拉伸屈服强度。
在一种方法中，高强度铝合金是2xxx铝合金。在一个实施方案中，2xxx铝合金包含0.5-6.0重量％的Cu，以及任选地至多1.9重量％的Mg，通常至少0.2重量％的Mg。在一个实施方案中，2xxx合金是2x24、2026、2014或2x19铝合金之一。
在一种方法中，高强度铝合金是6xxx铝合金。在一个实施方案中，该6xxx铝合金包括0.1-2.0重量％的Si和0.1-3.0重量％的Mg，任选地具有至多1.5重量％的Cu。在一个实施方案中，6xxx铝合金包含0.25重量％-1.30重量％的Cu。在一个实施方案中，6xxx铝合金包含0.25重量％-1.0重量％的Zn。在一个实施方案中，6xxx合金是6013、6111或6061铝合金之一。
在一种方法中，高强度铝合金是7xxx铝合金。在一个实施方案中，7xxx合金包含4-12重量％的Zn、1-3重量％的Mg和0-3重量％的Cu。在一个实施方案中，7xxx合金是7x75、7x50、7x55或7x85铝合金之一。
在一种方法中，该铝合金是厚度为0.006英寸至0.500英寸的形变轧制产品。在另一种方法中，该铝合金是加工的形变挤压产品。在另一种方法中，该铝合金是铸造板材产品。在其它实施方案中，该铝合金是型材铸造产品，其中该产品在铝合金铸造过程之后实现其最终或接近最终的产品。如果型材铸造产品在铸造后不需要机加工，则其为最终形式。如果型材铸造产品在铸造后需要一些机加工，则其为接近最终形式。按照定义，型材铸造产品不包括形变产品，该形变产品通常在铸造后需要热加工和/或冷加工以实现它们的最终产品形式。可以通过任何合适的铸造工艺生产型材铸造产品，诸如压模铸造和永久模铸造工艺等等。
在一个实施方案中，型材铸造产品是“薄壁的”型材铸造产品。在这些实施方案中，型材铸造产品具有不大于约1.0毫米的名义壁厚。在一个实施方案中，型材铸造产品具有不大于约0.99mm的名义壁厚。在另一个实施方案中，型材铸造产品具有不大于约0.95mm的名义壁厚。在另一个实施方案中，型材铸造产品的名义壁厚不大于约0.9mm、或不大于约0.85mm、或不大于约0.8mm、或不大于约0.75mm、或不大于约0.7mm、或不大于约0.65mm、或不大于约0.6mm、或不大于约0.55mm、或不大于约0.5mm、或甚至更小。
现在参照图2，确定步骤10是任选的并且包括确定铝合金产品的预期观视表面的预选的表面外观和/或预选的耐磨性(耐久性)。本文中使用的“预期观视表面”是在产品的正常使用期间预期被消费者所查看的表面。在产品的正常使用期间，内部表面通常不预期被查看。
本文中使用的“预期观视表面的预选的表面外观”意思是在阳极氧化步骤(200)和处理步骤(300)中的至少一个之前预选的预期观视表面的外观。该预选的表面外观可以是预选的颜色容差(20)和光泽容差(30)等中的一个或多个。颜色容差(20)不需要向铝合金产品施加颜色。颜色容差(20)可以是未着色的阳极氧化的(200)、处理的(300)和密封的(400)铝合金产品的。
本文中使用的“预选的颜色容差”意思是相对于按照CIElab 1976的“L*值”、“a*值”和“b*值”中的一个或多个的容差(tolerance)，即预选的颜色容差是按照CIElab 1976的预选的b*、a*或L*容差中的一个或多个。预选的b*、a*或L*容差意思是相对于指定的b*、a*或L*值的容差。例如，如果指定的b*值是-0.5并且要求+/-0.1的容差，那么预选的b*容差是-0.4至-0.6。可以使用Technidyne Corp.ColorTouch PC或类似的仪器测量颜色容差。
在一个实施方案中，预选的表面外观包括预选的b*容差，其中选择预选的(目标)b*值，并且最终铝合金产品的预期观视表面在预选的b*值的指定容差之内。在一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标b*值的1.0单位之内的实际b*值。例如，如果预选的b*值是5.3，并且b*容差是1.0单位，则最终铝合金产品的阳极氧化的预期观视表面将实现从4.3至6.3(即5.3+/-1.0)的实际b*值。在另一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标b*值的0.5单位之内的实际b*值。在又一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标b*值的0.4单位之内的实际b*值。在另一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标b*值的0.3单位之内的实际b*值。在又一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标b*值的0.2单位之内的实际b*值。在又一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标b*值的0.1单位之内的实际b*值。
在一个实施方案中，预选的表面外观包括预选的a*容差。在一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标a*值的1.0单位之内的实际a*值。例如，如果预选的a*值是-1.8，并且a*容差是1.0单位，则最终铝合金产品的阳极氧化的预期观视表面将实现从-2.8至-1.8(即-1.8+/-1.0)的实际a*值。在另一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标a*值的0.75单位之内的实际a*值。在又一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标a*值的0.5单位之内的实际a*值。在另一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标a*值的0.4单位之内的实际a*值。在又一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标a*值的0.3单位之内的实际a*值。在另一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标a*值的0.2单位之内的实际a*值。在又一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标a*值的0.1单位之内的实际a*值。在又一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标a*值的0.05单位之内的实际a*值。
在一个实施方案中，预选的表面外观包括预选的L*容差。在一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标L*值的2.0单位之内的实际L*值。例如，如果预选的L*值是70，并且L*容差是2.0单位，则最终铝合金产品的阳极氧化的预期观视表面将实现从68至72(即70+/-2.0)的实际L*值。在另一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标L*值的1.5单位之内的实际L*值。在又一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标L*值的1.0单位之内的实际L*值。在另一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标L*值的0.75单位之内的实际L*值。在又一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标L*值的0.5单位之内的实际L*值。在又一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了在目标L*值的0.25单位之内的实际L*值。
在一种方法中，对b*和a*目标值两者进行预选，并且最终铝合金产品的预期观视表面实现了在指定容差之内的实际b*和a*值，诸如以上提供的容差中的任何容差。在另一种方法中，对L*和a*目标值两者进行预选，并且最终铝合金产品的预期观视表面实现了在指定容差之内的实际L*和a*值，诸如以上提供的容差中的任何容差。在又一种方法中，对L*和b*目标值两者进行预选，并且最终铝合金产品的预期观视表面实现了在指定容差之内的实际L*和b*值，诸如以上提供的容差中的任何容差。
在另一种方法中，对b*、a*和L*全部进行预选，并且最终铝合金产品的预期观视表面实现了在指定容差之内的实际b*、a*和L*值，诸如以上提供的容差中的任何容差，并且使用Delta-E(1976)确定该容差，其中：
Delta-E＝((L*psv-L*mv)2+(a*psv-a*mv)2+(b*psv-b*mv)2)1/2
其中：
(1)L*psv是预选的L*值；
(2)a*psv是预选的a*值；
(3)b*psv是预选的b*值；
(4)L*mv是相对于铝合金产品的测量L*值；
(5)a*mv是相对于铝合金产品的测量a*值；并且
(6)b*mv是相对于铝合金产品的测量b*值。
在一个实施方案中，铝合金的预期观视表面实现了不大于5.0的相对于预选Delta E的Delta E。在其它实施方案中，铝合金的预期观视表面实现了不大于2.5的Delta E、或不大于1.0的DeltaE、或不大于0.75的Delta E、或不大于0.5的Delta E、或不大于0.1的Delta E、或不大于0.05的Delta E或更少，相对于预选的Delta E而言。
处理步骤(300)可以导致减少阳极氧化的铝合金产品的“黄度”。在这方面，处理步骤(300)可以导致最终铝合金产品的预期观视表面实现b*的减少，相对于在阳极氧化并密封条件下的铝合金产品的预期观视表面的参考型式(reference-version)而言。铝合金产品的参考型式是通过如下方式制造：当加工铝合金产品时不包括处理步骤(300)，即，使参考型式阳极氧化(200)并然后密封(400)。由于铝合金产品的参考型式是由作为新(处理的(300))铝合金产品的相同铝合金制成，因此所述新(处理的(300))产品和该产品的参考型式两者将具有相同的产品形式和组成。在密封步骤(400)之后测量参考型式和所述新铝合金产品的b*值，即，将两者在相同的密封条件下密封，随后测量它们的b*值。在一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了相对于在阳极氧化并密封的条件下铝合金产品的预期观视表面的参考型式而言至少0.10单位的b*减少。在另一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了相对于在阳极氧化并密封的条件下铝合金产品的预期观视表面的参考型式而言至少0.20单位的b*减少。在又一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了相对于在阳极氧化并密封的条件下铝合金产品的预期观视表面的参考型式而言至少0.40单位的b*减少。在另一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了相对于在阳极氧化并密封的条件下铝合金产品的预期观视表面的参考型式而言至少0.60单位的b*减少。在又一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了相对于在阳极氧化并密封的条件下铝合金产品的预期观视表面的参考型式而言至少0.80单位的b*减少。在另一个实施方案中，最终铝合金产品的预期观视表面实现了相对于在阳极氧化并密封的条件下铝合金产品的预期观视表面的参考型式而言至少1.00单位的b*减少。
在最终铝合金产品的预期观视表面上并且利用60°镜面光泽(Specular Gloss)测量光泽容差(30)，使用BYK-GardnerHaze-Gloss Meter和用于镜面光泽的ASTM D523-08标准测试方法。
铝合金产品的预期观视表面可以基本上没有视觉上明显的表面缺陷。“基本上没有视觉上明显的表面缺陷”是指当铝合金产品位于距离观察铝合金产品的人类眼睛至少18英寸时，产品的预期观视表面基本上没有被具有20/20视力的人类视力观察到的表面缺陷。视觉上明显的表面缺陷包括例如由于合金显微结构(例如在产品的预期观视表面处或附近存在随机定位的颗粒)而能被观察的那些外观缺陷等。
预选的耐磨性(50)是铝合金产品的预期观视表面的耐磨性，通过泰伯耐磨性测定仪(Taber Abraser)经由ASTM D4060-10有机涂层耐磨性的标准测试方法确定，并且使用由MIL-A-8625F—军用规格：铝和铝合金的阳极涂层(在1000周期之后测量样品重量和重修表面轮)规定的测试条件(CS-17轮,1000g载荷,70RPM)。在一个实施方案中，预选的耐磨性是每1000周期不大于100mg重量损失。在另一个实施方案中，预选的耐磨性是每1000周期不大于75mg重量损失。在又一个实施方案中，预选的耐磨性是每1000周期不大于50mg重量损失。在另一个实施方案中，预选的耐磨性是每1000周期不大于40mg重量损失。在又一个实施方案中，预选的耐磨性是每1000周期不大于35mg重量损失。在另一个实施方案中，预选的耐磨性是每1000周期不大于30mg重量损失。在又一个实施方案中，预选的耐磨性是每1000周期不大于25mg重量损失。在另一个实施方案中，预选的耐磨性是每1000周期不大于20mg重量损失。在又一个实施方案中，预选的耐磨性是每1000周期不大于16mg重量损失。
现在参照图1和图3，在任选的确定步骤(10)之前或之后，可以对铝合金产品进行制备(100)以便用于阳极氧化。制备步骤可以包括铝合金产品的清洗(110)和/或增亮(120)中的一个或多个使得铝合金产品的预期观视表面适合于阳极氧化。清洗步骤(110)可以包括例如机械喷砂、化学清洗(例如在非蚀刻的碱性清洗水溶液中以去除有机表面污染物)和化学蚀刻(例如腐蚀剂，如氢氧化钠)等中的一个或多个。增亮步骤(120)可以包括使铝合金与化学增亮组合物接触和/或电抛光。本文中使用的“化学增亮组合物”意指包括硝酸、磷酸、硫酸和它们的组合中的至少一种的溶液。例如，可以采用Vega等人的美国专利US 6,440,290中公开的方法和组合物对铝合金产品进行化学增亮。
现在参照图1和图4，在制备步骤(100)之后，使铝合金产品阳极氧化(200)。阳极氧化(200)步骤在铝合金产品中产生阳极氧化物区域，其中该阳极氧化物区域包括多个孔。该阳极氧化物区域有利于铝合金产品的耐磨性。阳极氧化(200)可以采用任何合适的电化学浴，诸如硫酸(210)、硝酸(220)、铬酸(230)、草酸(240)和它们的组合(250)中的任一种。在一个实施方案中，阳极氧化是采用硫酸浴以产生阳极氧化物区域的II型或III型的阳极氧化(212)。阳极氧化物区域通常具有从0.07mil至4.5mil的厚度。依照ASTM B244-09铝上的阳极氧化涂层以及非磁性基础金属上的其它非导电涂层的厚度测量的标准测试方法利用涡流测量仪器测量阳极氧化物区域厚度。本文中使用的II型阳极氧化是指用硫酸电解液阳极氧化到0.07至1.00mil的氧化物厚度。本文中使用的III型阳极氧化是指用硫酸电解液阳极氧化到0.5至4.5mil的氧化物厚度，并且具有至少3.5mg/1000周期的耐磨性。
现在参照图1和图5，在阳极氧化步骤(200)之后，可以对阳极氧化物区域处理(300)一段时间并且在足够的温度下以便阳极氧化的铝合金产品的预期观视表面实现预选的表面外观和/或预选的耐磨性(314)。处理步骤(300)可以包括将阳极氧化的铝合金产品的预期观视表面与酸接触。通过用酸适当地处理阳极氧化的铝合金产品的阳极氧化预期观视表面，可以实现预选的表面外观和/或预选的耐磨性。例如，如果处理步骤(300)太长，则耐磨性可能太低。如果处理步骤(300)太短，则可能不会获得表面外观性质。在一个实施方案中，酸选自硝酸、磷酸、硫酸、乙酸和它们的组合(312)。可以按浓缩形式或稀释形式使用所述酸，如以下实施例所显示。
在一个实施方案中，处理步骤(300)包括使阳极氧化的铝合金产品的预期观视表面与硝酸接触，如通过浸入硝酸浴中。硝酸可以是浓硝酸(67重量％硝酸)或它的稀释型式。例如，可以将该浓硝酸稀释1:1以获得约33重量％的硝酸浴。在另一个实例中，可以将该浓硝酸稀释5:1以获得约13.4重量％的硝酸浴。在又一个实例中，可以将该浓硝酸稀释10:1以获得约6.7重量％的硝酸浴。在另一个实例中，可以将该浓硝酸稀释100:1以获得约0.67重量％的硝酸浴。因此，该硝酸可以是从0.67％至67％(重量)的液浴。可以采用其它浓度。
酸溶液(例如酸雾或浴)的温度应通常为从40°至110°F，并且可以取决于所处理合金的类型。如以下实施例所示，如果酸溶液温度太冷，则可能不会获得预选的表面外观性质和/或可实现低的生产量。如果温度太热，则阳极氧化物区域可能劣化(即可能无法获得预选的耐磨性)和/或可能无法获得预选的表面外观性质。在一个实施方案中，酸溶液具有从60°F至100°F的温度。在另一个实施方案中，酸溶液具有从60°至95°F的温度。在一个实施方案中，酸溶液具有从70°至90°F的温度。
如上所述，并且如以下实施例所示，当采用确定步骤(10)时，处理步骤(300)应当充分长以获得预选的表面外观性质。然而，处理步骤(300)不应过长以至于降低耐磨性(例如通过不可接受地降低阳极氧化物区域厚度)和/或不必要地限制生产量。在这点上，处理步骤(300)的持续时间通常是从1分钟至不大于60分钟，并且通常取决于酸浓度和/或处理温度和/或所处理的合金。在一个实施方案中，处理步骤(300)的持续时间是至少2分钟。在另一个实施方案中，处理步骤(300)的持续时间是至少3分钟。在一个实施方案中，处理步骤(300)的持续时间是不大于30分钟。在另一个实施方案中，处理步骤(300)的持续时间是不大于20分钟。
如上所提及，可以完成处理步骤(300)以至少部分地维持阳极氧化物区域的厚度。至少部分地维持阳极氧化物区域的厚度可有利于实现任何预选的耐磨性。更具体地，阳极氧化步骤(200)将产生具有平均厚度的阳极氧化物区域，如在从约0.07mil至约4.5mil的范围内的平均厚度。在本文中有时将该平均阳极氧化物区域厚度称作处理前(或接触前)阳极氧化物区域厚度。可以完成处理步骤(300)以便至少部分地维持该阳极氧化物区域厚度。在本文中有时将在处理步骤(300)之后的阳极氧化物区域的厚度称作最终的阳极氧化物区域厚度。在一个实施方案中，最终的阳极氧化物区域厚度在处理前的阳极氧化物区域厚度的10％之内。例如，如果处理前的阳极氧化物区域厚度是0.263mil(约6.68微米)，则最终的阳极氧化物区域厚度将至多比0.263mil小10％，即最终的阳极氧化物区域将是至少0.2637mil(至少约6.01微米)。在另一个实施方案中，最终的阳极氧化物区域厚度在处理前的阳极氧化物区域厚度的7％之内。在又一个实施方案中，最终的阳极氧化物区域厚度在处理前的阳极氧化物区域厚度的5％之内。在另一个实施方案中，最终的阳极氧化物区域厚度在处理前的阳极氧化物区域厚度的3％之内。在又一个实施方案中，最终的阳极氧化物区域厚度在处理前的阳极氧化物区域厚度的1％之内。
在一些实施方案中，在制备步骤(100)之后，铝合金产品可以包含多个颗粒，如具有从0.100微米至30微米的平均尺寸(D0.5)的颗粒，例如当铝合金是高强度铝合金时。在阳极氧化(200)之后，上面提到的颗粒中的至少一些可被容纳在阳极氧化物区域之内，即铝合金产品的一些颗粒可被容纳在阳极氧化物区域内。这样的颗粒可能例如对于实现预定的表面外观是有害的。因此，处理步骤(300)可以包括通过酸(例如硝酸)去除阳极氧化物区域内所容纳的颗粒中的至少一些。在一个实施方案中，处理步骤(300)包括通过酸(例如硝酸)去除阳极氧化物区域内所容纳的颗粒中的至少一些。处理步骤(300)还可以包括阳极氧化物区域的孔的扩大，这也可以/作为替代有利于实现预选的表面外观。
现在参照图1、图2和图6，在处理步骤(300)之后，可以密封(400)阳极氧化物区域，如通过与沸水(410)或乙酸镍(420)以及其它合适的封闭溶液接触。在密封步骤(400)之后，铝合金产品的预期观视表面可以实现预选的表面外观和/或预选的耐磨性。
现在参照图1和图7，在处理步骤(300)和密封步骤(400)之间，可以任选地对阳极氧化物区域着色(500)，如通过将阳极氧化物区域浸渍在染料中，或使用任何其它已知的合适着色工艺。在其它实施方案中，着色步骤(500)不存在并且最终铝合金产品的预期观视表面实现预选的表面外观和/或预选的耐磨性而无需对最终铝合金产品的阳极氧化物区域着色。在着色步骤不存在的实施方案中，该方法可以由任选的确定步骤(10)和非任选的制备(100)、阳极氧化(200)、处理(300)和密封(400)步骤组成。
如上所述，确定步骤(10)是任选的。例如，目前公开的方法可用于仅仅通过利用制备(100)、阳极氧化(200)、处理(300)和密封(400)步骤、任选地利用着色(500)步骤来生产阳极氧化的铝合金产品。在这点上，可以使用处理步骤(300)以促进生产具有良好的表面外观性质和耐磨性的阳极氧化的铝合金产品，并且无需预选任何外观和/或性质。
在随后的描述中部分地阐明该新技术的这些和其它方面和优势以及新特点，并且本领域的技术人员在查看以下描述和附图时将清楚该新技术的这些和其它方面和优势以及新特点，或者可以通过实施本公开提供的技术的一个或多个实施方案而了解。
附图简述
图1是说明用于生产阳极氧化的铝合金产品的方法的一个实施方案的流程图。
图2是说明图1的任选的确定步骤(10)的一些实施方案的流程图。
图3是说明图1的制备步骤(100)的一些实施方案的流程图。
图4是说明图1的阳极氧化步骤(200)的一些实施方案的流程图。
图5是说明图1的处理步骤(300)的一些实施方案的流程图。
图6是说明图1的密封步骤(400)的一些实施方案的流程图。
图7是说明图1的任选的着色步骤(500)的一些实施方案的流程图。
图8a-8b是说明合金7075的特性与硝酸浸渍(接触)时间的关系的坐标图。
图9是说明实施例2的Δb*结果的坐标图。
图10-17是说明各种氧化物厚度和实施例4的Δb*结果的坐标图。
详细描述
实施例1
将T6状态的铝合金7075生产为片材。然后通过清洗对该片材进行制备(prepare)以用于阳极氧化，其后对该片材进行II型阳极氧化。然后将片材浸渍在硝酸浴(约33重量％)中持续不同时间并且然后密封，随后测量各个b*颜色测量结果和耐磨性。在硝酸浸渍和密封之间不实施着色。结果示于图8a-8b中。如在图8a中所示，增加的浸渍时间导致较低的耐磨性。然而，如图8b中所示，不浸渍硝酸浴持续合适的时间段时，则不能获得指定的b*颜色容差。7075-T6样品的SEM照片揭示：由于硝酸浸渍，阳极氧化物区域中的一些颗粒已被从阳极氧化物区域去除，并且阳极氧化物区域的孔已经由于硝酸浸渍而被扩大。这样的颗粒去除和/或孔扩大可能至少部分地促进了预选b*容差的实现。
实施例2
类似于实施例1的过程加工合金1090、2024、3103、5657和6061。具体地，通过清洗对片材形式的这些合金进行制备以用于阳极氧化，其后对它们进行II型阳极氧化。然后将片材浸渍在硝酸浴(约33重量％)中持续约8分钟，并且然后密封，其后测量每个片材的b*颜色值。为了比较的目的，也对这些相同合金以及合金7075进行常规加工并且没有实施例1的硝酸浴浸渍步骤，即，制备片材以用于阳极氧化、进行II型阳极氧化、并且然后密封，其后测量每个片材的b*颜色值。结果示于下面的表1中。
表1-实施例2-b*值
合金 工艺 总反射率 b*
1090 常规 86.0 0.27
1090 阳极氧化后酸浸渍 85.9 -1.10
2024 常规 73.6 0.12
2024 阳极氧化后酸浸渍 75.5 -0.66
3103 常规 68.2 1.15
3103 阳极氧化后酸浸渍 69.6 0.42
合金 工艺 总反射率 b*
5657 常规 84.8 0.24
5657 阳极氧化后酸浸渍 84.7 0.42
6061 常规 73.7 -1.98
6061 阳极氧化后酸浸渍 73.9 -2.40
7075 常规 65.2 -0.65
7075 阳极氧化后酸浸渍 70.4 -3.79
当使用新的阳极氧化后处理步骤时，除了合金5657之外，所有的合金实现了更少的“黄色”外观。这由b*值相对于该合金的常规加工型式减少所示。当使用新的阳极氧化后处理步骤时，反射率通常也得到改善。根据新工艺加工的样品的光泽和表面粗糙度与根据常规工艺加工的样品的光泽和表面粗糙度相当。
实施例3
类似于实施例1的7075合金加工片材形式的合金7055。具体地，通过清洗对7055片材进行制备以用于阳极氧化，其后对其进行II型阳极氧化。然后将片材浸渍在硝酸浴(约33重量％)中持续各种时间并且然后密封，其后测量各个b*值。结果示于图9中。再次，如图实施例1那样，不使阳极氧化的产品接触硝酸浴持续足够的时间段，则不能获得指定的b*颜色容差。而且正如所示，延长的接触可导致劣化的结果。
实施例4
通过在150°F下碱清洗2分钟、在200°F下化学抛光1分钟以及1分钟的硝酸去污(中间用水冲洗)制备片材形式的合金2024、6013和7075以用于阳极氧化，并且然后以12ASF、70°F在20重量％的硫酸电解液中进行II型阳极氧化10分钟。然后测量氧化物厚度并且该氧化物厚度范围为约0.23至0.30mil(约5.8至7.6微米)。然后通过在沸水中将合金密封来制备每种合金的对照样品(参照型式)。然后测量每个对照样品的b*值。然后将其它部分的合金浸渍在硝酸浴中持续各种时间、在各种浴温度以及各种硝酸浓度下，并且然后密封，其后测量b*颜色和氧化物厚度。然后相对于对照样品计算Δb*，并且也计算氧化物厚度损失(如果有的话)。将结果提供在下面的表2-4中。
表2-实施例4-合金2024结果
表3-实施例4-合金6013结果
表4-实施例4-合金7075结果
**硝酸浓度是硝酸的完全浓缩型式(67重量％)的体积百分比。
如上述以及在图10-13中所示，不管接触持续时间如何，在60°F下加工的所有合金都没有发生氧化物损失。然而合金2024在较高温度下确实经历氧化物损失。合金6013最耐受浴温度和接触时间。这些结果表明浴温度可以从约60°F(或更低)至110°F(或更高)变化，这取决于合金组成和浴接触时间。
如图14-16中所示，对于没有实现氧化物厚度改变的合金，合金相对于对照样品实现了更低的b*值，这意味着当使用新的阳极氧化后处理浸渍步骤时，合金实现了更少的“黄色”外观。
如图17中所示，也能使用各种硝酸浓度来获得b*值的降低。纯硝酸处理实现一些氧化物损失，但是据预期纯硝酸可用于其中利用较低温度和/或较低接触时间的情形中。
实施例5
通过按照实施例4制备片材形式的合金7075用于阳极氧化，并且然后按照实施例4进行II型阳极氧化，但是产生约0.40至0.45mil(约10.2微米至约11.4微米)的阳极氧化物区域厚度。然后通过在沸水中密封合金来制备合金的对照样品(参照型式)。然后测量对照样品的b*值。然后以各种浴温度以及在各种浓度，将其它部分的合金浸渍在各种化学溶液中，并且然后密封，其后测量b*颜色和氧化物厚度。然后相对于对照样品计算Δb*，并且还计算氧化物厚度。在任何这些测试中均没有产生氧化物损失。将结果提供于下表5中。
表5-实施例5结果
“LFN”是指来自Reliant Aluminum Products,LLC,520 TownsendAve.,High Point,NC 2726的ANODAL Deox LFN液体。如上所示，所有化学组成与对照样品(参照型式)相比均降低b*值，这意味着当使用该新的阳极氧化后处理浸渍步骤时，合金实现更少的“黄色”外观。这些结果表明可以使用硝酸、磷酸、乙酸、硫酸和它们的组合中的任一种作为阳极氧化后溶液来减少阳极氧化的铝合金的“黄度”。
虽然已经详细描述了本文中所述的新技术的各种实施方案，显然本领域技术人员将想到这些实施方案的修改和改变。然而，应当清楚理解的是这样的修改和改变处在本公开技术的精神和范围之内。

Claims (23)

1.一种方法，其包括：
(a)制备铝合金物体以用于阳极氧化；
(b)阳极氧化该铝合金物体，从而产生阳极氧化的铝合金物体；
(c)使所述阳极氧化的铝合金物体的预期观视表面与酸接触，从而产生阳极氧化的铝合金物体的制备的预期观视表面；
(i)其中所述酸选自硝酸、磷酸、乙酸、硫酸和它们的混合物；
(ii)其中接触发生持续1分钟至60分钟的时间；
(iii)其中接触发生在40°F至110°F的温度；
(iv)其中当所述酸是硝酸时，硝酸的浓度是0.67至67重量％；以及
(d)密封所述阳极氧化的铝合金物体的制备的预期观视表面。
2.根据权利要求1的方法，其包括：
确定铝合金物体的预期观视表面的预选的颜色容差；
其中完成所述接触步骤使得铝合金物体的预期观视表面达到预选的颜色容差。
3.根据权利要求2的方法，其中所述预选的颜色容差包含目标b*值，并且其中完成所述接触步骤使得铝合金物体的预期观视表面达到在目标b*值的1.0单位之内的实际b*值。
4.根据权利要求3的方法，其中完成所述接触步骤使得铝合金物体的预期观视表面达到在目标b*值的0.5单位之内的实际b*值。
5.根据权利要求3的方法，其中完成所述接触步骤使得铝合金物体的预期观视表面达到在目标b*值的0.4单位之内的实际b*值。
6.根据权利要求3的方法，其中完成所述接触步骤使得铝合金物体的预期观视表面达到在目标b*值的0.3单位之内的实际b*值。
7.根据权利要求3的方法，其中完成所述接触步骤使得铝合金物体的预期观视表面达到在目标b*值的0.2单位之内的实际b*值。
8.根据权利要求3的方法，其中完成所述接触步骤使得铝合金物体的预期观视表面达到在目标b*值的0.1单位之内的实际b*值。
9.根据权利要求1-8任一项的方法，其中所述实际b*值低于在阳极氧化并然后密封的条件下铝合金物体的预期观视表面的参照型式的b*值。
10.根据权利要求1-9任一项的方法，其包括：
预选铝合金物体的预期观视表面的耐磨性容差；
其中完成所述接触步骤使得所述铝合金物体的预期观视表面达到预选的耐磨性容差。
11.根据权利要求1-10任一项的方法，其中，在阳极氧化步骤(b)之后和在接触步骤(c)之前，阳极氧化的铝合金物体的预期观视表面具有0.07至4.5mil的阳极氧化物区域厚度。
12.根据权利要求11的方法，其中所述阳极氧化物区域厚度是接触前的阳极氧化物区域厚度，其中该方法包括：
完成所述接触步骤以便达到在接触前的阳极氧化物区域厚度的10％之内的最终阳极氧化物区域厚度。
13.根据权利要求12的方法，其中最终阳极氧化物区域厚度在接触前的阳极氧化物区域厚度的5％之内。
14.据权利要求12的方法，其中最终阳极氧化物区域厚度在接触前的阳极氧化物区域厚度的3％之内。
15.据权利要求12的方法，其中最终阳极氧化物区域厚度在接触前的阳极氧化物区域厚度的1％之内。
16.根据权利要求1-15任一项的方法，其中所述铝合金具有至少275MPa的纵向(L)拉伸屈服强度。
17.根据权利要求16的方法，其中所述铝合金选自2xxx、5xxx、6xxx和7xxx铝合金。
18.根据权利要求16的方法，其中所述铝合金是7xxx铝合金。
19.根据权利要求18的方法，其中所述7xxx铝合金是7x75、7x50、7x55或7x85铝合金之一。
20.根据权利要求1的方法，其中该方法由步骤(a)-(d)组成。
21.根据权利要求1的方法，其包括：
在接触步骤(c)之后，使铝合金产品的阳极氧化物区域着色。
22.根据权利要求2-19任一项的方法，其中该方法由步骤(a)-(d)和确定步骤组成。
23.一种方法，其包括：
(a)确定铝合金物体的预期观视表面的预选的颜色容差；
(b)制备铝合金物体以用于阳极氧化；
(c)阳极氧化该铝合金物体，从而产生阳极氧化的铝合金物体；
(d)使所述阳极氧化的铝合金物体的预期观视表面与酸接触，从而产生阳极氧化的铝合金物体的制备的预期观视表面；
(e)密封所述阳极氧化的铝合金物体的制备的预期观视表面；
其中完成所述接触步骤使得所述铝合金物体的预期观视表面达到预选的颜色容差；
其中所述预选的颜色容差包含目标b*值，并且其中完成所述接触步骤使得铝合金物体的预期观视表面达到在目标b*值的1.0单位之内的实际b*值。
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