不鏽鋼低溫化學著色方法
2023-07-26 02:04:36
專利名稱：不鏽鋼低溫化學著色方法
技術領域：
本發明涉及家電、建築、五金和裝潢等用途的不鏽鋼材料的化學著色工藝。
背景技術：
不鏽鋼著色起源於英國伯明罕國際鎳公司歐洲研究開發中心的W.H.Haffield和N.Green在1927年發明的第一項不鏽鋼著色技術，但由於著色膜疏鬆，耐汙性和耐蝕性很差等多種缺限，這些方法一直未能推廣應用。直到1972年國際鎳公司發明了INCO法，該工藝是將不鏽鋼浸入80～90℃的硫酸-鉻酸混合液中，隨著時間的變化，表面生成不同厚度的氧化膜，由於光的幹涉而產生不同的顏色。日本彩色不鏽鋼主要廠商之一的新日鐵南洋製造所也採用這種方法生產。由於該工藝需要在80℃左右的溫度下進行，存在著生產環境惡劣，能源消耗大，溶液失效快，顏色難控制等問題。
許多研究者對INCO法進行了改進研究，在著色液中加入多種添加劑，改善著色膜的質量，降低著色溫度，還有些採用外加電流或電壓的方法研究不鏽鋼電化學著色工藝，但是由於種種限制，目前真正進行商業化生產的還是INCO法或對其進行了改進的方法。
INCO工藝的控制方法是將達到著色電位的不鏽鋼從著色液中取出，水洗，這樣做的目的是把著色液從不鏽鋼表面去除掉，使不鏽鋼表面溫度降低，停止著色反應，但問題是由於不鏽鋼從著色液中取出的速度不一致，不鏽鋼的大小和板材厚度不同，外界的溫度波動，水洗時間問題，實際上並沒有按照預定的時間停止著色反應，顏色分散度較大，達到一定色調是有困難的。
上述情況表明，由於不鏽鋼著色法著色溫度較高，顏色控制不穩定，生產顏色和色調一致的高品質彩色不鏽鋼存在很大的問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種著色溫度較低，能耗較小，可靠性和控制精度高的不鏽鋼低溫化學著色方法，利用該方法可生產出顏色和色調一致的高品質彩色不鏽鋼。
本發明的目的通過採取以下方案予以實現一種不鏽鋼低溫化學著色方法，首先將不鏽鋼進行前處理，然後將處理過的不鏽鋼放入著色液中進行著色處理，著色溫度為50～60℃，採用微機控制著色電位和起色電位，當著色電位達到預先設定的電位差時，用鉑電極作參比電極，石墨陽極作對電極，對著色不鏽鋼進行陰極極化，不鏽鋼和參比電極之間的電位差為200～1500mv，保持2～3min，使不鏽鋼急速停止著色反應，最後將著色後的不鏽鋼進行固膜和封閉處理，水洗乾燥，即可得到各種顏色的彩色不鏽鋼。
本發明所用的低溫著色液包括H2SO4、CrO3、氟碳表面活性劑、有機酸和稀土元素，其中H2SO4和CrO3的重量比例為1∶0.2～2；氟碳表面活性劑為全氟磺酸或其鹽；有機酸為檸檬酸或其鹽；稀土元素為混合輕稀土；氟碳表面活性劑、有機酸和稀土元素的重量含量分別為1～10g/L、1～15g/L和2～8g/L。通過添加氟碳表面活性劑、有機酸和稀土元素，降低了著色溫度，比通常INCO法降低20～30℃，由於著色溫度低，酸霧溢出較少，對環境的影響較小；同時由於著色反應溫度低，不鏽鋼在低溫下即可著色，降低了能耗，減少了溶液的蒸發，便於操作和控制，有利於操作個人的健康。
本發明採用微機控制著色不鏽鋼的電位差，在達到預定的電位時，採用外加電源的陰極保護法，保護電位在200～1500mv之間，可使不鏽鋼材料急速停止著色反應，實際結果表明這種方法對各種顏色和各種表面的不鏽鋼材料都適用，改善了色調的再現性，可以避免著色過頭、褪色和長時間不上色等問題，結果得到了一種著色色差小，再現性良好的著色效果。本發明工藝簡單，著色溫度低，著色穩定，同時由於採用微機控制著色電位並且採用外加電壓的陰極保護裝置，可以有效提高著色的可靠性和控制精度。
圖1為本發明實施例的工藝流程圖；圖2為本發明實施例的著色電位控制系統組成圖。
具體實施方法下面列舉一部分具體實施例對本發明進行說明，有必要在此指出的是以下具體實施例只用於對本發明作進一步說明，不代表對本發明保護範圍的限制。其他人根據本發明做出的一些非本質的修改和調整仍屬於本發明的保護範圍。
實施例1採用如圖1所示的工藝流程圖，對1Cr18Ni9奧氏體不鏽鋼進行著色處理，1Cr18Ni9奧氏體不鏽鋼成分如下表1 1Cr18Ni9奧氏體不鏽鋼化學成分(wt％)
奧氏體不鏽鋼經過除油、拋光、電化學活化後水洗，再在下述著色溶液中進行著色處理，化學著色液配方和工藝條件如下硫酸 520g/L鉻酐 280g/L全氟正辛基磺酸2g/L混合輕稀土4g/L檸檬酸8g/L餘量 水溫度 60℃著色電位控制系統如圖2所示，將不鏽鋼、鉑電極及石墨陽極一同浸入著色液中，利用鉑電極作參比電極，由於不鏽鋼和鉑電極的電位不同，產生電位差，有電流通過導線，隨著不鏽鋼化學著色反應的不斷發展，氧化膜的厚度逐漸增加，電位隨之發生變化，在整個著色過程中，即測得不鏽鋼著色電位-時間關係曲線，確定起色電位以後，用電位差控制顏色，不同的電位差對應不同的顏色，如著色電位差Δφ＝9～13mv是藍色，Δφ＝14～17.5mv是黃色，Δφ＝21～21.8mv是綠色，當電位差達到一定值時，計算機發出指令，通過控制器控制恆電位儀，對不鏽鋼板施加陰極極化電位，陰極保護電位為500mv，著色反應立即中止。
然後將著色後的不鏽鋼板清洗後放入下述固膜液中進行陰極電解處理，固膜液配方和工藝條件如下鉻酐 250g/L磷酸 20g/L鉬酸鈉10g/L
陰極電流密度0.2～1.0A/dm2時間5～10min溫度室溫將不鏽鋼板取出後水洗，然後進行封閉處理即可得到各種顏色的彩色不鏽鋼板。
實施例2採用如圖1所示的工藝流程圖，對奧氏體不鏽鋼進行著色處理，奧氏體不鏽鋼經過除油、拋光、電化學活化後水洗，再在下述著色溶液中進行著色處理，化學著色液配方和工藝條件如下硫酸 500g/L鉻酐 280g/L全氟環己烷磺酸3g/L混合輕稀土5g/L檸檬酸鈉 6g/L餘量 水溫度 55℃著色電位控制系統如圖2所示，將不鏽鋼、鉑電極及石墨陽極一同浸入著色液中，利用鉑電極作參比電極，隨著不鏽鋼化學著色反應的不斷發展，氧化膜的厚度逐漸增加，電位隨之發生變化，在整個著色過程中，即測得不鏽鋼著色電位-時間關係曲線，確定起色電位以後，用電位差控制顏色，不同的電位差對應不同的顏色，如著色電位差Δφ＝9～11.5mv是藍色，Δφ＝15～18mv是黃色，Δφ＝20～22mv是綠色，當電位差達到一定值時，計算機發出指令，通過控制器控制恆電位儀，對不鏽鋼板施加陰極極化電位，陰極保護電位為1000mv，著色反應立即中止。
再將著色後的不鏽鋼板清洗後放入下述固膜液中進行陰極電解處理，固膜液配方和工藝條件如下鉻酐 250g/L磷酸 20g/L鉬酸鈉 10g/L
陰極電流密度0.2～1.0A/dm2時間5～10min溫度室溫將不鏽鋼板取出後水洗，然後進行封閉處理即可得到藍、灰、黃、綠等顏色的不鏽鋼。
權利要求
1.一種不鏽鋼低溫化學著色方法，其特徵在於首先將不鏽鋼進行前處理，然後將處理過的不鏽鋼放入著色液中進行著色處理，著色溫度為50～60℃，採用微機控制著色電位和起色電位，當著色電位達到預先設定的電位差時，用鉑電極作參比電極，石墨陽極作對電極，對著色不鏽鋼進行陰極極化，不鏽鋼和參比電極之間的電位差為200～1500mv，保持2～3min，使不鏽鋼急速停止著色反應，最後將著色後的不鏽鋼進行固膜和封閉處理，水洗乾燥，即可得到各種顏色的彩色不鏽鋼。
2.根據權利要求1所述的不鏽鋼低溫化學著色溶液，其特徵在於著色液中包含有H2SO4和CrO3。
3.根據權利要求2所述的不鏽鋼低溫化學著色溶液，其特徵在於著色液中H2SO4和CrO3的重量比例為1∶0.2～2。
4.根據權利要求1所述的不鏽鋼低溫化學著色溶液，其特徵在於著色液中還包含有氟碳表面活性劑、有機酸和稀土元素。
5.根據權利要求4所述的不鏽鋼低溫化學著色溶液，其特徵在於氟碳表面活性劑為全氟磺酸或其鹽；有機酸為檸檬酸或其鹽；稀土元素為混合輕稀土。
6.根據權利要求4或5所述的不鏽鋼低溫化學著色溶液，其特徵在於著色液中氟碳表面活性劑、有機酸和稀土元素的重量含量分別為1～10g/L、1～15g/L和2～8g/L。
全文摘要
本發明公開了一種不鏽鋼低溫化學著色方法，該方法首先將不鏽鋼進行前處理，然後將處理過的不鏽鋼放入著色液中進行著色處理，著色溫度為50～60℃，採用微機控制著色電位和起色電位，當著色電位達到預先設定的電位差時，用鉑電極作參比電極，石墨陽極作對電極，對著色不鏽鋼進行陰極極化，不鏽鋼和參比電極之間的電位差為200～1500mv，保持2～3min，使不鏽鋼急速停止著色反應，最後將著色後的不鏽鋼進行固膜和封閉處理，水洗乾燥，即可得到各種顏色的彩色不鏽鋼。本發明所用的低溫著色液包括H
文檔編號C25D11/00GK1995477SQ20061012395
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月1日 優先權日2006年12月1日
發明者韓文生, 王鵬程 申請人:廣州電器科學研究院