專(zhuān)利名稱(chēng)：不銹鋼化學(xué)著色液及其化學(xué)著色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬化學(xué)著色液及其化學(xué)著色方法，尤其是一種不銹鋼化學(xué)著色液及其對(duì)其不銹鋼進(jìn)行化學(xué)著色的方法。
背景技術(shù)：
彩色不銹鋼因具有極好的裝飾性、耐磨性、耐腐蝕性和易加工性而越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。目前彩色不銹鋼的著色方法主要有離子沉積氧化物或氫氧化物法、高溫氧化法、化學(xué)氧化法、電化學(xué)氧化法、氣相裂解法以及激光輻照法等。其中，在INCO法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的酸性氧化法因具有較好的綜合性能而成為目前彩色不銹鋼生產(chǎn)的主要方法。但是，酸性氧化法仍存在兩個(gè)致命的缺點(diǎn)，一是均勻性問(wèn)題，二是顏色的重現(xiàn)性問(wèn)題。為解決這兩個(gè)問(wèn)題，多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)和個(gè)人進(jìn)行了多次研究和改進(jìn)。為了提高著色后彩色不銹鋼的均勻性，需要對(duì)不銹鋼進(jìn)行預(yù)處理和前處理，預(yù)處理如在特殊氣氛中的高溫退火處理(JP9209033，JP4235215，JP58096823，JP10245659)、磨光處理(JP1316159)、退火酸洗光軋綜合處理(JP60248885)；前處理如電解活化(JP59028574，JP7118900，JP2097683，JP58221283，JP58199896，JP9241899，AU197585706A1)、電解拋光與電解活化綜合處理(JP61264197)、鈍化處理(JP7252690)等。這些預(yù)處理和前處理雖不同程度上提高了著色膜的均勻性，但需要昂貴的設(shè)備，且處理費(fèi)用高，同時(shí)還會(huì)影響彩色不銹鋼的光亮度。為了提高彩色不銹鋼色調(diào)的重現(xiàn)性，人們開(kāi)始通過(guò)控制著色時(shí)間(JP60248884)，后來(lái)發(fā)明了由著色電位控制(US4026737，US3839096，AU503043B，AU197585706 Al，JP56102583，CA970667)、電位-時(shí)間曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)控制(JP56158876，US4269633)和加反向電位抑制繼續(xù)著色(JP59170275，JP58058298)等方法。這些方法，都只是控制著色步的顏色，但著色后還必須進(jìn)行電解堅(jiān)膜，而堅(jiān)膜會(huì)或多或少地改變著色膜的顏色。也就是說(shuō)，最終彩色不銹鋼的顏色仍然難以控制，難以實(shí)現(xiàn)很好的重現(xiàn)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不銹鋼化學(xué)著色液及其化學(xué)著色方法，以解決目前不銹鋼酸性化學(xué)著色的均勻性和重現(xiàn)性不足的問(wèn)題。
本發(fā)明提出了一種能有效提高不銹鋼著色膜均勻性的化學(xué)著色液和著色膜顏色重現(xiàn)性的方法，包括不銹鋼表面前處理(水洗、除油、水洗、拋光、水洗、活化、水洗)、著色-堅(jiān)膜、清洗、封閉、干燥等五個(gè)主要步驟。其特征在于
(1)化學(xué)著色液中除硫酸與鉻酐外，還含有多種添加劑；其著色方法是通過(guò)外加小電流使化學(xué)著色與電解堅(jiān)膜在化學(xué)著色液中一步完成的化學(xué)著色方法。
(2)化學(xué)著色液含有鉻酐、硫酸、加速劑、穩(wěn)定劑、光亮劑以及均勻劑，其中鉻酐的用量范圍是150g/L～350g/L，最佳用量范圍是230g/L～270g/L；硫酸的用量范圍是250g/L～600g/L，最佳用量范圍是470g/L～510g/L；加速劑為MnSO4，其用量范圍是1g/L～16g/L；最佳用量范圍是2g/L～6g/L；穩(wěn)定劑為ZnSO4，其用量范圍是1g/L～18g/L；最佳用量范圍是4g/L～7g/L；光亮劑為(NH4)6Mo7O24·4H2O，并兼有增強(qiáng)著色膜耐磨性的作用，其用量范圍是2g/L～20g/L；最佳用量范圍是5g/L～10g/L；均勻劑為表面活性劑，其同時(shí)兼有使著色膜鮮艷的作用，但用量過(guò)大著色膜變暗。其中陰離子表面活性劑的用量范圍是0.1g/L～15g/L，最佳用量范圍是5g/L～7g/L；陽(yáng)離子表面活性劑的用量范圍是0.5g/L～7g/L，最佳用量范圍是1g/L～3g/L；非離子表面活性劑用量范圍是1g/L～15g/L，最佳用量范圍是5g/L～7g/L。
(3)化學(xué)著色的溫度為40℃～100℃，其最佳化學(xué)著色的范圍是55℃～75℃。
(4)著色-堅(jiān)膜一步著色法是在化學(xué)著色的同時(shí)，在被著色的不銹鋼上外加小電流，使化學(xué)著色與電解堅(jiān)膜在化學(xué)著色液中同時(shí)進(jìn)行，一步完成。外加小電流的形式可以是直流、交流或脈沖電流(可以為不同的波形)等形式，其外加小電流的電流密度為0.1～10mA/dm2，最佳電流密度范圍5～7mA/dm2(5)著色終點(diǎn)的控制采用電位控制法，即通過(guò)起色電位與瞬時(shí)電位的差值來(lái)控制待著色的顏色。著色-堅(jiān)膜一步著色法的實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)附圖1。其中以待著色的不銹鋼作陰極，將其與輔助電極(陽(yáng)極)、電源和電流表形成一個(gè)回路，用于電解堅(jiān)膜；待著色的不銹鋼、數(shù)字電壓表、參比電極串聯(lián)在一起，形成另一個(gè)回路，用于控制化學(xué)著色的顏色。輔助電極可用鉛、鉑、二氧化鉛、鈦基鍍鉑、鈦基二氧化鉛或石墨等電極；參比電極可用鉑或甘汞電極等。
本發(fā)明的不銹鋼化學(xué)著色液由于添加了表面活性劑，使得用該著色液著色后的彩色不銹鋼具有色膜均勻、色澤鮮艷、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的不銹鋼化學(xué)著色方法是在化學(xué)著色過(guò)程中，通過(guò)外加小電流在化學(xué)著色液中同時(shí)進(jìn)行電解堅(jiān)膜，即將傳統(tǒng)的化學(xué)著色與電解堅(jiān)膜兩步工藝合并為一步完成，簡(jiǎn)化了著色工藝，避免了電解堅(jiān)膜前后顏色的變化，提高了顏色的重現(xiàn)性。


圖1是本發(fā)明不銹鋼化學(xué)著色液及其化學(xué)著色方法的示意圖。
圖中1電源2電流表3著色液4輔助電極5攪拌器6不銹鋼試件7參比電極8數(shù)字電壓表具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例1實(shí)施例圖1中按如下步驟實(shí)施(1)不銹鋼表面前處理將不銹鋼試件6經(jīng)水洗、除油、水洗、拋光、水洗、活化、水洗等前處理，除去不銹鋼表面的污垢層與氧化層。
(2)著色-堅(jiān)膜一步法處理將前處理好的不銹鋼試件6作陰極，浸入著色液3中，著色液3的配方濃H2SO4490g/L，CrO3250g/L，(NH4)6Mo7O24·4H2O 7.0g/L，ZnSO45.0g/L，MnSO44.0g/L，OP-10 6.0g/L，溶液溫度65℃，按附圖1連接好著色和電位測(cè)定兩個(gè)回路，采用直流電源1，控制電流密度為6.3mA/dm2，進(jìn)行外加小電流化學(xué)著色，著色后用流動(dòng)水清洗。
著色結(jié)果

(3)封閉處理將著色后的彩色不銹鋼試件6，浸入沸騰的1.0％ Na2SiO3溶液，時(shí)間5～10min，然后用流動(dòng)水清洗。
(4)干燥處理將封閉后的彩色不銹鋼試件6進(jìn)行干燥處理。
實(shí)施例2(1)不銹鋼表面前處理同實(shí)施例1。
(2)著色-堅(jiān)膜一步法處理將前處理好的不銹鋼試件6作陰極，浸入著色液3中，著色液3的配方濃H2SO4490g/L，CrO3250g/L，(NH4)6Mo7O24·4H2O 7.0g/L，ZnSO45.0g/L，MnSO44.0g/L，十二烷基苯磺酸鈉6.0g/L，溶液溫度65℃，按附圖1連接好著色和電位測(cè)定兩個(gè)回路，采用交流電源1，控制電流密度為5.2mA/dm2，進(jìn)行外加小電流化學(xué)著色，著色后用流動(dòng)水清洗。
著色結(jié)果

接下步驟同實(shí)施例1。
實(shí)施例3(1)不銹鋼表面前處理同實(shí)施例1。
(2)著色-堅(jiān)膜處理將前處理好的不銹鋼試件6作陰極，浸入著色液3中，著色液3的配方濃H2SO4490g/L，CrO3250g/L，(NH4)6Mo7O24·4H2O 7.0g/L，ZnSO45.0g/L，MnSO44.0g/L，十六烷基三甲基溴化銨1.5g/L，溶液溫度65℃，按附圖1連接好著色和電位測(cè)定兩個(gè)回路，采用脈沖電源1，控制電流密度為7.0mA/dm2，進(jìn)行外加小電流化學(xué)著色，著色后用流動(dòng)水清洗。
著色結(jié)果

接下步驟同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.不銹鋼化學(xué)著色液，其特征在于該不銹鋼化學(xué)著色液是由鉻酐、硫酸、水、加速劑、穩(wěn)定劑、光亮劑和均勻劑組成，其中鉻酐的用量范圍是150g～350g/L，最佳范圍是230g～270g/L；硫酸的用量范圍是250g～600g/L，最佳范圍是470g～510g/L；加速劑為MnSO4，其用量范圍是1g～16g/L，最佳范圍是2g～6g/L；穩(wěn)定劑為ZnSO4，其用量范圍是1g～18g/L，最佳范圍是4g～7g/L；光亮劑為(NH4)6Mo7O24·4H2O，其用量范圍是2g～20g/L，最佳范圍是5g～10g/L；均勻劑為表面活性劑，其用量范圍是0.1g～15g/L。
2.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼化學(xué)著色液，其特征在于表面活性劑可以是陰離子表面活性劑、陽(yáng)離子表面活性劑或非離子表面活性劑；陰離子表面活性劑的用量范圍是0.1g～15g/L，最佳范圍是5g～7g/L；陽(yáng)離子表面活性劑的用量范圍是0.5g～7g/L，最佳范圍是1g～3g/L；非離子表面活性劑的用量范圍是1g～15g/L，最佳范圍是5g～7g/L。
3.用于權(quán)利要求1所述的不銹鋼化學(xué)著色液的化學(xué)著色方法，其特征在于該化學(xué)著色方法是通過(guò)以下步驟進(jìn)行的(1)不銹鋼表面前處理將不銹鋼經(jīng)水洗、除油、水洗、拋光、水洗、活化、水洗前處理，除去不銹鋼表面的污垢層與氧化層；(2)著色-堅(jiān)膜一步法處理將上述步驟(1)處理好的不銹鋼浸入化學(xué)著色液中著色，著色溫度為40℃～100℃，最佳著色溫度為55℃～75℃，并連接好電解堅(jiān)膜和電位測(cè)定兩個(gè)回路，控制電流密度，進(jìn)行外加小電流化學(xué)著色，將化學(xué)著色與電解堅(jiān)膜在化學(xué)著色液中同時(shí)進(jìn)行，著色后用流動(dòng)水清洗；(3)封閉處理將化學(xué)著色后的不銹鋼浸入沸騰的1.0％Na2SiO3溶液中，時(shí)間5min～10min，然后用流動(dòng)水清洗；(4)干燥處理將封閉后的彩色不銹鋼進(jìn)行干燥處理。
4.如權(quán)利要求3所述的用于不銹鋼化學(xué)著色液的化學(xué)著色方法，其特征在于外加小電流可以是直流、交流或脈沖電流，電流密度為0.1～10mA/dm2，最佳電流密度為5～7mA/dm2。
5.如權(quán)利要求3所述的用于不銹鋼化學(xué)著色液的化學(xué)著色方法，其特征在于當(dāng)外加小電流采用直流或直流脈沖電流時(shí)，陰極為待著色的不銹鋼，陽(yáng)極為鉑、鉛、二氧化鉛、鈦基鍍鉑、鈦基二氧化鉛或石墨。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種不銹鋼化學(xué)著色液及其化學(xué)著色方法。不銹鋼化學(xué)著色液由鉻酐、硫酸、水、加速劑、穩(wěn)定劑、光亮劑和均勻劑組成；不銹鋼化學(xué)著色方法包括不銹鋼表面前處理、著色－堅(jiān)膜、封閉、干燥等主要步驟。其特征是在化學(xué)著色過(guò)程中，通過(guò)外加小電流在化學(xué)著色液中同時(shí)進(jìn)行電解堅(jiān)膜，即將傳統(tǒng)的化學(xué)著色與電解堅(jiān)膜兩步工藝合為一步完成。本發(fā)明具有色膜均勻、色澤鮮艷、耐磨性與重現(xiàn)性好、工藝簡(jiǎn)化實(shí)用且無(wú)需顧慮堅(jiān)膜前后顏色變化等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C23C22/84GK101058882SQ20071006201
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者薛永強(qiáng), 欒春暉, 程作慧, 湯芝平, 崔子祥 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)