一种铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺的制作方法

1.本发明涉及铝合金表面处理领域，具体来说，是涉及一种利用水溶性苝四酸盐为荧光染料，制备铝及铝合金荧光膜的工艺。


背景技术：

2.铝合金由于具有一系列优异的物理、化学、力学和机械加工性能，在众多领域得到了广泛的应用，成为有色金属中使用量最大、应用面最广的金属材料。为了克服铝合金性能方面存在的固有缺陷，对其进行表面处理成了提高铝材产品的防护性、装饰性、功能性和产品附加值的必不可少的一种手段。其中，阳极氧化是铝合金表面处理中最常用的一种手段。
3.铝阳极氧化膜具有良好的透光性和巨大的比表面积，可以吸附各种染料，染成各种颜色，广泛应用铝型材、电子产品及各种包装上，取得了巨大的成功。此外，氧化膜的多孔性结构非常适合吸附各种特殊功能材料，以赋予铝合金材料新的功能，从而提高产品的附加值。其中，铝阳极氧化荧光膜具有应用于防伪及传感器方面的潜力。
4.苝衍生物具有优异的化学和光化学稳定性，是一类性质特异的荧光材料。因此，以苝衍生物为荧光染料用于制备铝阳极氧化荧光膜，具有重要的理论和应用价值。然而，由于苝含有大平面共轭芳环，易于通过分子间π-π相互作用形成聚集体，从而导致溶解困难并发生严重的荧光淬灭。


技术实现要素：

5.为了克服苝系衍生物易于发生荧光淬灭的不足，本发明的目的是提供一种以水溶性苝四酸盐为荧光染料、工艺简单、不发生荧光淬灭的铝阳极氧化荧光膜的制备工艺。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺，其特征在于它包括如下步骤：(1)上料；(2)除油除蜡；(3)水洗；(4)化学抛光或碱腐蚀或氟化氢铵雾面处理；(5)水洗；(6)阳极氧化；(7)水洗；(8)碱性溶液处理；(9)水洗：(10)苝四酸盐染色；(11)水洗；(12)封孔处理；(13)水洗；(14)室温晾干
8.所述的铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺，其特征在于：步骤(2)所述的除油除蜡工序中，使用浓度为10％～20％的硫酸，tp-1浓度为10％～20％，温度为50～70℃，处理时间为1～10分钟。其中tp-1为广州汉科建材公司除油除蜡产品。
9.所述的铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺，其特征在于：步骤(4)所述的化学抛光工序中，化学抛光液成分为磷酸、硫酸、硝酸、硫酸铜、尿素等，其中磷酸和硫酸质量比为0.7∶1～3∶1，硝酸0％～5％，铝离子10～40g/l，温度为95～115℃，处理时间为1～8分钟。
10.所述的铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺，其特征在于：步骤(4)所述的碱腐蚀工序中，使用浓度为20～80g/l氢氧化钠，硝酸钠或亚硝酸钠0～100g/l，温度50～90℃，处理时间为1～5分钟。
11.所述的铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺，其特征在于：步骤(4)所述的氟化
氢铵雾面工序中，使用浓度为30～300g/l氟化氢铵，温度20～60℃，处理时间为1～5分钟。
12.所述的铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺，其特征在于：步骤(6)所述的阳极氧化工序中，使用浓度为150～200g/l硫酸，铝离子浓度为1～14g/l，温度19～24℃，电流密度为1.0～1.5a/dm2，氧化时间为15～50分钟。
13.所述的铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺，其特征在于：步骤(8)所述的碱性溶液处理工序中，所述的碱性物质包括氨水、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、六次甲基四铵中的一种或多种。
14.所述的铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺，其特征在于：所述的碱性溶液浓度为0.1％～30％，温度为20～50℃，时间为10秒～10分钟。
15.所述的铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺，其特征在于：步骤(10)所述的苝四酸盐染色工序中，所述的苝四酸盐包括苝四酸钾、苝四酸铵中的一种或两种。
16.所述的铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺，其特征在于：所述的苝四酸盐溶液浓度为0.01～10g/l，ph为6.5～12.5，时间为10秒～5分钟。
17.所述的铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺，其特征在于：步骤(12)所述的封孔处理液为去离子水，去离子水电导率小于10μs/cm，温度90～100℃，时间10分钟～2小时。
18.12.根据权利要求1所述的铝及铝合金阳极氧化荧光膜的制备工艺，其特征在于：步骤(3)、(5)、(7)、(9)、(13)所述的水洗水为自来水，步骤(11)为去离子水，水洗时间为30秒～2分钟。
19.本发明的有益效果是：1.工艺简单。所用工艺与普通铝型材工艺相近，操作简单方便。2.所用苝四酸盐水溶性良好，不含有机溶剂，安全且环境友好。3.所得的铝阳极氧化荧光膜荧光强度较高。
具体实施方式
20.为了便于理解本发明，下面结合实例对本发明作进一步的说明。但所述的实例仅仅用于帮助理解本发明，并不构成本发明保护范围的限制。
21.实施例1：
22.本实施例采用了一种特殊的生产流程顺序，要点在于碱性溶液处理、苝四酸盐染色和封孔处理。其工艺包括：(1)上料；(2)除油除蜡：(3)水洗；(4)化学抛光；(5)水洗；(6)阳极氧化；(7)水洗；(8)碱性溶液处理；(9)水洗；(10)苝四酸盐染色；(11)水洗；(12)封孔处理；(13)水洗；(14)室温晾干
23.工序(2)主要成分为10％的硫酸和10％的tp-1，温度为60℃，处理时间为5分钟，主要用于清除机加工残留的抛光蜡、油污及储存、运输过程中附着的脏污、灰尘等，产生清洁的表面。
24.工序(4)化学抛光液成分为磷酸、硫酸、硝酸、硫酸铜、尿素等，其中磷酸和硫酸质量比为1∶1，硝酸5％，铝离子30g/l，温度为100℃，处理时间为5分钟；主要用于清除缺陷、去除表面自然氧化膜、产生具有装饰效果的高光面。
25.工序(6)所述的阳极氧化工序中，使用浓度为180g/l硫酸，铝离子浓度为2g/l，温度21℃，电流密度为1.3a/dm2，氧化时间为45分钟。主要用于生成透明、高吸附活性、具有一定厚度的多孔膜，用于吸附苝四酸盐制备荧光膜。
26.工序(8)所述的碱性溶液处理工序中，所述的碱性物质为20％氨水；具体而言，将阳极氧化膜浸泡于20％氨水中1分钟，并不断搅动；主要用于将氧化膜孔内部微环境转化为碱性，防止苝四酸盐在膜孔中转化成苝四酸，从而避免发生荧光淬灭。
27.工序(10)所属的苝四酸盐染色工序中，将碱处理过的阳极氧化膜，浸泡于0.005mol/l苝四酸钾水溶液(ph为7.1)中10秒钟，并不断搅动；主要用于将苝四酸阴离子吸入膜孔内，在一定范围内，所吸入的苝四酸阴离子越少，荧光强度越高；吸入量越高，越容易发生浓度荧光淬灭效应。
28.工序(12)所述的封孔处理工序中，将苝四酸钾染色过的阳极氧化膜，浸泡于去离子水中(电导率小于10μs/cm)，于100℃加热封孔30分钟；用工业上常用的镍盐封孔剂会导致严重的荧光淬灭，可能是由于镍金属离子诱导荧光淬灭效应；用沸水封孔能很好避免荧光淬灭的发生。
29.实施例2：
30.本实施例采用了一种特殊的生产流程顺序，要点在于碱性溶液处理、苝四酸盐染色和封孔处理。其工艺包括：(1)上料；(2)除油除蜡；(3)水洗；(4)化学抛光；(5)水洗；(6)阳极氧化；(7)水洗；(8)碱性溶液处理；(9)水洗；(10)苝四酸盐染色；(11)水洗；(12)封孔处理；(13)水洗；(14)室温晾干
31.工序(2)主要成分为15％的硫酸和15％的tp-1，温度为50℃，处理时间为7分钟，主要用于清除机加工残留的抛光蜡、油污及储存、运输过程中附着的脏污、灰尘等，产生清洁的表面。
32.工序(4)使用浓度为25g/l氢氧化钠，亚硝酸钠100g/l，温度70℃，处理时间为2分钟；主要用于清除缺陷、去除表面材料纹、产生具有装饰效果的哑光面。
33.工序(6)所述的阳极氧化工序中，使用浓度为200g/l硫酸，铝离子浓度为5g/l，温度21℃，电流密度为1.0a/dm2，氧化时间为45分钟。主要用于生成透明、高吸附活性、具有一定厚度的多孔膜，用于吸附苝四酸盐制备荧光膜。
34.工序(8)所述的碱性溶液处理工序中，所述的碱性物质为5％碳酸钠；具体而言，将阳极氧化膜浸泡于5％氨水中30秒，并不断搅动；主要用于将氧化膜孔内部微环境转化为碱性，防止苝四酸盐在膜孔中转化成苝四酸，从而避免发生荧光淬灭。
35.工序(10)所属的苝四酸盐染色工序中，将碱处理过的阳极氧化膜，浸泡于0.0001mol/l苝四酸钾水溶液(ph为7.1)中30秒钟，并不断搅动；主要用于将苝四酸阴离子吸入膜孔内，在一定范围内，所吸入的苝四酸阴离子越少，荧光强度越高；吸入量越高，越容易发生浓度荧光淬灭效应。
36.工序(12)所述的封孔处理工序中，将苝四酸钾染色过的阳极氧化膜，浸泡于去离子水中(电导率小于10μs/cm)，于100℃加热封孔30分钟；用工业上常用的镍盐封孔剂会导致严重的荧光淬灭，可能是由于镍金属离子诱导荧光淬灭效应；用沸水封孔能很好避免荧光淬灭的发生。