CN101191249A - 彩色不锈钢制作方法及所得产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色不锈钢制作方法，包括：将不锈钢浸入含有铬酐溶液和硫酸溶液的着色池中生成光干涉氧化膜；毫伏电位仪读出不锈钢与参考电极之间的电位差后通过输出接口传输到一模/数转换电路，模/数转换电路将转换后的数字形式的电位差传输到一电脑设备；电脑设备通过一控制程序监控电位差的变化，当电位差达到预定值时，电脑设备发出指示信号将不锈钢从着色池中取出。本发明可以稳定地再现性地获得宝石蓝、香槟金、茶色、蓝黑色、紫红色、紫兰色、紫绿色、绿色等多种色彩的光干涉氧化膜。

Description

彩色不锈钢制作方法及所得产品

技术领域

本发明涉及一种不锈钢处理方法及所得产品，尤其是关于一种在不锈钢表面形成各种色彩的方法及所得的彩色不锈钢。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，彩色不锈钢已经渐渐成为了房屋装修、家电面板的常用装饰材料。

目前的彩色不锈钢产品的可选择色彩有限，这是由彩色不锈钢的工艺决定的，现有技术中的着色池中的硫酸的浓度一般选择在大约490克/升，铬酐的浓度一般选择在大约250克/升，温度选择在0～60摄氏度。这样的工艺条件使得某些色彩的形成时间太短，还来不及将不锈钢从着色池中取出的时候，已经变成了另外一种色彩。因此，长期以来彩色不锈钢产品只能具有青铜、蓝色、金黄色以及绿色。然而，随着人们对装修装饰的要求越来越高，这些常见的色彩已经远远不能满足人们对美观的需求。

另外，技术人员一般是根据毫伏电位仪的读数人为掌握不锈钢从着色池中取出的时机，这将出现较大的误差，很难稳定地多次重复获得某种预想的色彩。即使有些技术人员采用了电脑控制，但由于对电位差的监控的灵敏度不够，并且某些色彩的成色时间太短，所以根本无法获得预想的色彩。

此外，一般的彩色不锈钢的彩色膜层抗污抗磨能力差，有些技术人员研发了一种具有抗污膜层的彩色不锈钢，如中国专利第03123751.9号所揭示的一种镜面光亮光干涉彩色不锈钢花纹图案制作方法，其包括以下步骤：步骤(1)：把镜面光亮的不锈钢制品放在CrO3和H2SO4的化学着色溶液中，通过化学氧化着色，在不锈钢制品表面上形成光干涉彩色氧化膜；步骤(2)：将不锈钢制品放在含有CrO3和H2SO4的电解坚膜溶液中，在外加直流电流的条件下通电使上述光干涉彩色氧化膜固化牢固；步骤(3)：把由步骤(1)(2)形成的彩色不锈钢制品放入Na2SiO3的水溶液中，进行封闭处理；步骤(4)：将上述光干涉彩色不锈钢装饰表面洗净、烘干后，附上一层图象或文字的中间保护膜，然后对其进行固化；步骤(5)：把经过上述四个步骤处理好的彩色不锈钢制品放入到含有H2SO4和H3PO4的溶液中，在外加直流电的条件下，该彩色不锈钢制品为阳极，铅版为阴极，去掉未被中间保护膜保护的彩色氧化膜；步骤(6)：去掉上述中间保护膜，然后洗净、烘干，通过以上步骤便制造成了镜面光亮光干涉彩色不锈钢花纹图案表面，其图象是和上述中间保护膜的图象相反的图象；步骤(7)：为了进一步增强上述彩色不锈钢装饰表面的抗污性能，再涂覆上一层结合力很强的透明的抗污保护膜，该保护膜的厚度约为5个纳米至80个纳米；步骤(8)：最后再在该抗污保护膜的表面覆盖一至二层用于包装运输的保护胶膜。但是，第03123751.9号专利所揭示的镜面光亮光干涉彩色不锈钢花纹图案制作方法所采用的氧化膜形成工艺条件是本领域常用的工艺条件，其只能形成本领域中常见的那些色彩，而不能获得更多更美观的色彩；并且，形成抗污保护膜将增加制作成本，延长工艺时间；另外，抗污膜层的存在使色彩看起来不够逼真，这是因为彩色膜层的厚度与抗污膜层的厚度差不多，光线在抗污膜层中将会发生折射，使在人们眼中成像的图像失真；此外，由于抗污膜层如同透明的镜面，环境中的色彩将会在抗污膜层中成像，导致彩色膜层的颜色和其他色彩混淆，弱化了彩色膜层带给人们的美感。

因此，提供一种可以稳定地再现性地获得宝石蓝、香槟金、茶色、蓝黑色、紫红色、紫兰色、紫绿色、绿色等多种色彩的氧化膜的彩色不锈钢制作方法成为业界急需解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种可以稳定地再现性地获得多种色彩氧化膜的彩色不锈钢制作方法。

本发明的另一个目的是提供一种由本发明的方法形成的彩色不锈钢。

本发明的一种技术方案是：提供一种彩色不锈钢制作方法，包括：

(1)、将不锈钢浸入含有铬酐溶液和硫酸溶液的着色池中；

(2)、将不锈钢通过导线连接到电位仪例如毫伏电位仪的一个输入接口，将一浸在着色池中的并且远离不锈钢的参考电极通过导线连接到电位仪的另一个输入接口；

(3)、电位仪读出不锈钢与参考电极之间的电位差后通过一输出接口传输到一模/数转换电路，该模/数转换电路将转换后的数字形式的电位差传输到一电脑设备；

(4)、上述述电脑设备通过一控制程序监控电位差的变化，当电位差达到预定值时，电脑设备发出指示信号；

(5)、根据上述指示信号将不锈钢从着色池中取出，使得不锈钢的至少一个表面生成光干涉氧化膜。

其中，步骤(1)的预处理包括抛光、去污处理和/或电解活化处理等。着色池内的温度可以为75～90摄氏度，硫酸的浓度可以为460～620克/升，铬酐的浓度可以为130～240克/升

电脑设备可以是个人电脑、微型计算机、或者工作站。预设值可以是一个电位差范围，也可以是一个具体的电位差值。

一种优选方案是，着色池内的温度为82～85摄氏度，硫酸的浓度为500～620克/升，比如大约580克/升，铬酐的浓度为130～190克/升，比如大约160克/升。此时，根据需要可以稳定地可再现性地获得茶色、蓝黑色、紫红色、紫兰色、紫绿色、绿色等色彩。比如，当不锈钢选用经过表面抛光、酸洗和清洗后的厚度为0.3～3mm的不锈钢板时，电脑设备发出指示信号时对应的电位差预定值根据所需色彩分别选择为：获得的茶色的电位差约为4～6毫伏、蓝黑色的电位差约为7～8毫伏、紫红色的电位差约为15～16毫伏、紫兰色的电位差约为16.5～17毫伏、紫绿色的电位差约为17～18毫伏、绿色的电位差约为18～19毫伏。

另一种优选方案是，着色池内的温度为82～85摄氏度，硫酸的浓度为460～520克/升，比如大约480克/升，铬酐的浓度为180～240克/升，比如大约200克/升。此时，根据需要可以稳定地可再现性地获得宝石蓝、香槟金等色彩。比如，当不锈钢选用经过表面抛光、酸洗和清洗后的厚度为0.3～3mm的不锈钢板时，电脑设备发出指示信号时对应的电位差预定值根据所需色彩分别选择为：获得的宝石蓝的电位差约为9～11毫伏、香槟金的电位差约为14～16毫伏。

具体地，电脑设备通过一至少可以读取数值的小数点后两位的控制程序监控电位差的变化，优选地，控制程序可以读取数值的小数点后五位。这样可以精确的显示电位差的变化，准确及时地发出指示信号。

可供选择地，指示信号可以为声音信号或灯光信号，工作人员根据指示信号控制一手动/自动/半自动吊装设备迅速地将不锈钢吊离着色池。

可供选择地，指示信号可以为电脑设备发出的电信号，指示信号通过一数/模转换电路连接到一自动或半自动吊装设备，自动或半自动吊装设备根据指示信号迅速地将不锈钢吊离着色池。

此外，为了获得更牢固的氧化膜，不锈钢浸入着色池前还包括将不锈钢浸入酸洗池中进行电解活化处理以去除表面的油污，其中酸洗池中含有8％～20％的磷酸，比如10％左右的磷酸，溶液的PH值为3～6，比如PH值为4，不锈钢接电源阳极，铅板接电源阴极，阳极电流密度0.1～0.5安培/平方分米，一般采用大约0.1安培/平方分米，处理时间20～60秒，比如35秒。

进一步地，为了获得更致密的氧化膜，不锈钢从着色池中取出后还包括将不锈钢浸入坚膜池中进行坚膜处理以提高光干涉氧化膜的致密度。其中，坚膜池中铬酐的浓度为200～250克/升，比如铬酐的浓度大约为200克/升，硫酸的浓度为铬酐的1/80～/120，比如硫酸的浓度为铬酐的1/100，不锈钢接电源阴极，铅板接电源阳极，阴极电流密度0.2～1安培/平方分米，比如0.4安培，处理15～30分钟，比如20分钟。

可供选择地，不锈钢从坚膜池中取出后经过至少一次清洗后干燥成成品，可以进一步在具有光干涉氧化膜的表面上包覆一层或者一层以上的保护膜(比如塑料薄膜)以便于存储和运输。

可供选择地，采用油墨透过一晒有阴文图案或者阳文图案的丝网在不锈钢成品或者剪裁后的部分不锈钢成品的光干涉氧化膜表面印花，光干涉氧化膜表面的油墨干燥后将不锈钢成品浸入一电解池中以去掉未被油墨覆盖的光干涉氧化膜，该蚀刻区还可进一步进行磨砂处理；然后采用0.8～5％的NaOH褪去油墨，如1％的NaOH，其中，电解池中含有8％～20％的磷酸，比如10％的磷酸，不锈钢接电源阳极，铅板接电源阴极，阳极电流密度为2～5安培/平方分米，处理时间30～120秒。上述的

其中，参考电极可以为铂电极；可以多块不锈钢一起着色。在本发明的一实施方式中，多至6块的不锈钢板一起着色，而且保持颜色一致。

优选地，着色池内的温度应当保持恒定均匀，比如，采用电热棒加热，并采用气管吹气使溶液混合均匀。

其中，不锈钢板表面可以为抛光镜面、喷砂面、磨砂面或者是经表面腐蚀了图案的，优选地为研磨抛光镜面。抛光后经过清洗，清洗后装在吊具中再经过一次清洗后，放入酸洗池中进行电解活化处理。从酸洗池中取出后，经过至少一次清洗后放入着色池内进行着色，从着色池中取出后，经过一次清洗池清洗以及一次冲洗后放入坚膜池中坚膜，此后再经过至少一次的清洗和冲刷后干燥，质检合格后为成品。

为达到更好的效果，可以向着色池中增加添加剂，如钼酸铵等。

此外，可以减少或者变更本发明的某些步骤，比如可以不采用电解活化处理。

本发明的另一种方案是：提供一种根据本发明的方法制成的彩色不锈钢，其中，彩色不锈钢的至少其中一个表面上具有一层均匀的光干涉氧化膜层或者具有由光干涉氧化膜层所形成的图案。

本发明的彩色不锈钢的表面可以是直接形成的均匀的光干涉氧化膜，其具有可以选择具有多种色彩中的一种，比如：宝石蓝、香槟金、茶色、蓝黑色、紫红色、紫兰色、紫绿色、绿色、青铜、蓝色、金黄色等等。

本发明的彩色不锈钢的表面可以是在彩色光干涉氧化膜上设有至少一个蚀刻区，即，也可以是经过蚀刻处理的光干涉氧化膜，比如通过电解腐蚀工艺方法去除部分光干涉氧化膜，使剩下的光干涉氧化膜形成美观的图案，或者使去除部分光干涉氧化膜后暴露出的不锈钢表面形成美观的图案。

具体地，彩色光干涉氧化膜层上设有至少一个蚀刻区，蚀刻区内的彩色光干涉氧化膜被移除，即：蚀刻区从彩色光干涉氧化膜层的上表面贯穿到不锈钢片体的表面，从而使位于蚀刻区下方的不锈钢片体的部分外表面通过蚀刻区与外界空气直接接触。蚀刻区以外的彩色光干涉氧化膜构成预定的图案，或者蚀刻区下方暴露出的不锈钢表面构成预定的图案，即，图案可以是阳文图案也可以是阴文图案。

具体地，彩色光干涉氧化膜层上设有若干个蚀刻区，若干个蚀刻区分别独立或者全部相互连通或者部分相互连通。每个蚀刻区可以是圆形、方形、三角形、多边形、带状、线条、环形、封闭状、非封闭状、叶片形、花朵状、水果形、物体状、人物状、文字等等，从而在彩色不锈钢的表面形成各种美观的图案。

本发明的彩色不锈钢的形状可以是片体、柱面、球面等，优选地为片体。

本发明的彩色不锈钢用于家电面板、橱柜面板、房屋吊顶、房屋墙壁装饰等等领域。

本发明的有益效果是：相对现有技术，本发明改变溶液中硫酸和铬酐的浓度，从而减缓了不锈钢的氧化速度，从而使稳定地可再现性地获得某些现有技术中无法直接获得的色彩成为可能；利用电脑设备和程序高精度地监控电位差的变化，在达到预定的电位值时，可以及时迅速地将不锈钢从着色池中取出；反应更加完全，形成的彩色氧化膜更加坚固耐磨；本发明的坚膜处理有效地把反应过程中生成的Cr₂O₃、Cr(OH)₃、铬化物，填充了多孔的光干涉氧化膜，使其变得致密、增厚、硬化，提高了耐蚀性、耐磨性、耐污性，从而不必额外增加耐磨防污膜层，出现油污后用清洗剂轻轻擦拭就可以去除；酸洗池处理，有效消除不锈钢表面的钝化层，为氧化着色提供了新鲜的不锈钢表面；此外，本发明根据对不同的色彩需求，针对性地改变溶液的配比，使得更容易获得所需的色彩。

以下结合附图和实施例，来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施例，任何在本发明基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求书中所要求保护的范围。

附图说明

图1是本发明的实施例1所使用系统的示意图。

具体实施方式

实施例1

本发明的彩色不锈钢制作方法，用于在厚度为0.3～2.0mm的不锈钢板材的一侧表面上(以下简称成膜表面)形成具有某种所需色彩的光干涉氧化膜，比如茶色、蓝黑色、紫红色、紫兰色、紫绿色、绿色等色彩。该方法包括以下步骤：

首先对成膜表面进行机械抛光处理，比如采用铁红作为研磨剂将成膜表面刨光成镜面。

将抛光后的不锈钢板材进行至少一次清水清洗，去除成膜表面的污渍，然后将不锈钢板材装在固定架上并使不锈钢板材表面平整。

通过吊具将固定架与不锈钢板材一起浸入酸洗池中进行电解活化处理，其中酸洗池中含有10％左右的磷酸，溶液的PH值为4，不锈钢接电源阳极，铅板接电源阴极，阳极电流密度0.1安培/平方分米，处理时间30秒。此过程有效消除成膜表面的钝化层，并且酸洗处理还可以去除一些顽固污渍，为氧化着色提供新鲜的成膜表面，提高光干涉氧化膜的质量。

不锈钢板材从酸洗池中取出后，经过至少一次清水清洗处理去掉成膜表面残留的酸洗池溶液，然后通过吊具将固定架与不锈钢板材一起浸入含有铬酐溶液和硫酸溶液的着色池中，使成膜表面生成光干涉氧化膜。其中，着色池内的温度为82～85摄氏度，硫酸的浓度为500～620克/升，比如大约580克/升，铬酐的浓度为130～190克/升，比如大约160克/升。请参照图1，图1示意性地揭示对不锈钢板材着色时本发明所使用的部分设备及它们之间的连接关系。其中，不锈钢板材100通过导线连接到毫伏电位仪300的一个输入接口，浸在着色池900中的并且远离不锈钢的参考电极200(铂电极)通过导线连接到毫伏电位仪300的另一个输入接口，毫伏电位仪300读出不锈钢板材100与参考电极200之间的电位差后通过一输出接口传输到一模/数转换电路400，模/数转换电路400将转换后的数字形式的电位差传输到一电脑设备500，比如一台个人电脑。

电脑设备500通过一控制程序监控电位差的变化，该控制程序可以读出电位差的小数点后五位，当电位差达到预定值时，电脑设备500发出指示信号，指示信号通过一数/模转换电路600连接到一自动或半自动吊装设备700，自动或半自动吊装设备700根据指示信号迅速地将不锈钢板材100吊离着色池900。具体地，电脑设备发出指示信号时所使用的预定值是根据每次需要着色的色彩从以下电位差范围中选择的：茶色的电位差约为4～6毫伏、蓝黑色的电位差约为7～8毫伏、紫红色的电位差约为15～16毫伏、紫兰色的电位差约为16.5～17毫伏、紫绿色的电位差约为17～18毫伏、绿色的电位差约为18～19毫伏。

不锈钢板材吊离着色池后，再经过一次清洗以及一次冲洗，然后浸入坚膜池中进行坚膜处理以提高光干涉氧化膜的致密度，其中坚膜池中铬酐的浓度为200～250克/升，比如铬酐的浓度大约为200克/升，硫酸的浓度为铬酐的1/100，不锈钢接电源阴极，铅板接电源阳极，阴极电流密度0.4安培/平方分米，处理大约20分钟。

经过坚膜处理的不锈钢板材再经过至少一次清洗和/或冲刷后干燥并进行质检，质检合格后在光干涉氧化膜表面包覆一层塑料保护膜。

实施例2

作为本发明的另一种实施方式，与实施例1相似，不同之处在于：

着色池内的温度为82～85摄氏度，硫酸的浓度为460～520克/升，比如大约480克/升，铬酐的浓度为180～240克/升，比如大约200克/升。

此时，电脑设备发出指示信号时所使用的预定值从以下电位差范围中选择：宝石蓝的电位差约为9～11毫伏、香槟金的电位差约14～16毫伏。

实施例3

作为本发明的另一种实施方式，与实施例1相似，不同之处在于：

电脑设备是微型计算机，电脑设备发出的指示信号为声音信号或灯光信号，工作人员根据指示信号控制一手动/自动/半自动吊装设备迅速地将不锈钢吊离着色池。

两块或者两块以上的不锈钢板材同时浸在一个着色池中进行氧化着色，这些不锈钢板材可以同时从着色池中取出，从而各个不锈钢板材形成相同色彩的光干涉氧化膜，或者，也可以依次从着色池中取出，从而各个不锈钢板材形成不同色彩的光干涉氧化膜。

实施例4

作为本发明的另一种实施方式，在实施例1或者实施例2的基础上，进一步包括在彩色不锈钢的光干涉氧化膜表面上形成图文的处理。具体包括：

设计出阴文/阳文图案后出菲林并晒丝网。

把耐酸油墨与光油墨按照1∶0.5～1∶1.2的比例混合成混合油墨，透过丝网用混合油墨在光干涉氧化膜表面上印花(针对蚀刻区需磨砂处理的情况)。

自然晒干或者采用设备干燥印花产生的图案。

将不锈钢产品浸入一电解池中以去掉未被油墨层覆盖的光干涉氧化膜，其中，电解池中含有10％的磷酸以及少量光亮剂(如明胶或者骨胶)，不锈钢接电源阳极，铅板接电源阴极，阳极电流密度2～5安培/平方分米，处理时间30～120秒。

采用1％的NaOH褪去光干涉氧化膜表面的油墨层。

Claims (10)

1.一种彩色不锈钢制作方法，包括：

(1)、将不锈钢浸入含有铬酐溶液和硫酸溶液的着色池中；

(2)、将所述不锈钢通过导线连接到电位仪的一个输入接口，将一浸在所述着色池中的并且远离所述不锈钢的参考电极通过导线连接到所述电位仪的另一个输入接口；

(3)、所述电位仪读出所述不锈钢与所述参考电极之间的电位差后通过一输出接口传输到一模/数转换电路，所述模/数转换电路将转换后的数字形式的电位差传输到一电脑设备；

(4)、所述电脑设备通过一控制程序监控所述电位差的变化，当所述电位差达到预定值时，所述电脑设备发出指示信号；

(5)、根据所述指示信号将所述不锈钢从所述着色池中取出，使得所述不锈钢的至少一个表面生成光干涉氧化膜。

2.如权利要求1所述的彩色不锈钢制作方法，其特征在于，所述着色池内的温度为75～90摄氏度，硫酸的浓度为460～620克/升，铬酐的浓度为130～240克/升；优选地，所述着色池内的温度为82～85摄氏度，硫酸的浓度为500～620克/升，铬酐的浓度为130～190克/升。

3.如权利要求1所述的彩色不锈钢制作方法，其特征在于，所述着色池内的温度为82～85摄氏度，硫酸的浓度为460～520克/升，铬酐的浓度为180～240克/升。

4.如权利要求1所述的彩色不锈钢制作方法，其特征在于，所述电脑设备通过一至少可以读取数值的小数点后两位的控制程序监控所述电位差的变化。

5.如权利要求1所述的彩色不锈钢制作方法，其特征在于，在步骤(1)之前还包括对所述不锈钢进行一步或一步以上预处理的步骤。

6.如权利要求1所述的彩色不锈钢制作方法，其特征在于，在步骤(5)后还包括：

(6)、将着色后的所述不锈钢浸入坚膜池中进行坚膜处理，其中所述坚膜池中铬酐的浓度为200～250克/升，硫酸的浓度为所述铬酐的1/80～1/120，所述不锈钢接电源阴极，铅板接电源阳极。

7.如权利要求6所述的彩色不锈钢制作方法，其特征在于，所述的预处理包括将所述不锈钢浸入酸洗池中进行电解活化处理，其中所述酸洗池中含有8％～20％的磷酸，所述不锈钢接电源阳极，铅板接电源阴极。

8.如权利要求1-7之一所述的彩色不锈钢制作方法，其特征在于，所述的方法进一步包括：

利用丝网印刷的方法，在具有所述光干涉氧化膜的不锈钢上形成所需的图案。

9.如权利要求8所述的彩色不锈钢制作方法，其特征在于，所述的丝网印刷的方法步骤包括：

将具有所述光干涉氧化膜的不锈钢干燥；

采用油墨透过一晒有阴文图案或者阳文图案的丝网，在所述光干涉氧化膜表面上印花，并将油墨干燥；

利用电解池，将未被所述油墨覆盖的光干涉氧化膜蚀刻掉。

10.一种根据权利要求1～9之一的方法制成的彩色不锈钢，其特征在于：所述彩色不锈钢的至少其中一个表面上具有一层均匀的光干涉氧化膜层或者具有由光干涉氧化膜层所形成的图案。

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