CN101913273A

CN101913273A - 耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢及其制造方法

Info

Publication number: CN101913273A
Application number: CN 201010112294
Authority: CN
Inventors: 王海人; 史绍斐; 贾天将; 王疑芳
Original assignee: NINGXIA WANLONG NEW MATERIALS CO Ltd
Current assignee: NINGXIA WANLONG NEW MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2010-12-15

Abstract

一种耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢及其制造方法，在不锈钢基材的表面有一层光干涉彩色氧化膜，所述光干涉彩色氧化膜上面有一层高分子透明结合涂层，高分子透明结合涂层上面有一层耐磨抗污纳米膜涂布液，最外层覆盖有一至两层用于包装运输的保护胶膜。该产品仍然保持着原有的光干涉金属色而不是涂料色，不仅保持了不锈钢氧化着色生成的氧化膜的光干涉色，而且提高了彩色不锈钢原有的各种优越性，其耐蚀性能、耐风化、耐紫外线、照射性能和外观装饰效果远优于普通不锈钢；更重要的是大大提高了彩色不锈钢的耐磨、抗刻划、抗污性能。

Description

耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种彩色不锈钢以及彩色不锈钢的制造方法。

背景技术

二十世纪九十年代以来，不锈钢在我国以迅猛发展之势被得到大面积推广，随着我国经济建设的发展，人们的购买能力的提高，人们对其生活的环境、生活的档次要求也在提高。近年来，具有多种优于普通不锈钢性能的彩色不锈钢及其制品，也很快面市了（比如，目前在家电行业中的黑色灶具、抽油烟机外壳等）。然而，由于彩色不锈钢具有一个最致命的缺点：其彩色出自其氧化膜对光的干涉的原理，使其抗污性能差，因为污物，如：油污层，引起的膜层厚度的微小变化而导致彩色层颜色的变化很容易使彩色不锈钢被弄脏，因此，这大大限制了其发展。目前除了较深颜色（如：黑色等）、被弄脏后不太容易被看出来的彩色不锈钢在燃气具行业得到了有限的推广外，其它颜色的彩色不锈钢在其它行业，如：装饰、装潢等，上的应用几乎推广不开。在国外，像日本、韩国、德国、英国、美国等发达国家，虽然彩色不锈钢已被广泛应用，然而，也由于以上缺点，使其发展速度很缓慢。2003年，本项目组成员提出了：纳米膜抗污光干涉彩色不锈钢的制作方法的发明专利（ZL03 1 23752.5），该发明虽然提供了在彩色不锈钢表明形成纳米膜抗污层的方法，但是该方法形成的纳米膜由于耐磨、抗刻划性能以及同彩色不锈钢基材的结合力等性能较差，擦洗多次就失去了初始效果；无法形成永久性的抗污保护膜，因此其应用局限性较大，没有得到大面积推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢及其制造方法，要解决彩色不锈钢表面耐磨、抗刻划、抗污性能较差，无法形成永久性抗污保护膜的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

这种耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢，在不锈钢基材的表面有一层光干涉彩色氧化膜，所述光干涉彩色氧化膜上面有一层高分子透明结合涂层，高分子透明结合涂层上面有一层耐磨抗污纳米膜涂布液，最外层覆盖有一至两层用于包装运输的保护胶膜。

所述不锈钢基材的厚度为0.01～3mm，不锈钢基材的表面为镜面、喷砂面或磨砂面。

所述高分子透明结合涂层的厚度为10纳米～800纳米。

所述耐磨抗污纳米膜涂布液的厚度为10纳米～1000纳米。

这种耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢的制造方法，步骤如下：

步骤一：将不锈钢基材放在化学着色溶液中，在反应温度为0～60℃的条件下，使不锈钢基材的表面形成一层光干涉彩色氧化膜，化学着色溶液含有CrO₃：250g/l和H₂SO₄:490g/l；

步骤二：将经过上述处理的彩色不锈钢基材放在电解坚膜溶液中，在外加电流密度为I=0.6A/dm²的条件下进行电解坚膜处理，电解坚膜溶液中含有CrO₃：250g/l和H₂SO₄:2.5g/l；

步骤三：在经过上述处理的彩色不锈钢表面固化一层高分子透明结合涂层；

步骤四：在经过上述处理的彩色不锈钢表面固化一层耐磨抗污纳米膜涂布液，形成耐磨抗污膜；

步骤五：在上述耐磨抗污彩色不锈钢的表面覆盖至少一层用于包装运输的保护胶膜。

所述步骤二电解坚膜处理之后，可以将彩色不锈钢基材放在浓度为10% 的Na₂SiO₃水溶液中，进行封闭处理。

所述步骤一之后，也可以直接将彩色不锈钢基材放在浓度为10% 的Na₂SiO₃水溶液中，进行封闭处理，省略步骤二的电解坚膜处理。

所述步骤三和步骤四中，高分子透明结合涂层和耐磨抗污纳米膜涂布液在彩色不锈钢表面的固化方法是用涂布或电泳涂镀、然后用光或热的方法。

所述高分子透明结合涂层为聚氨酯、丙烯酸树脂和环氧树脂三种中的任意一种。

所述耐磨抗污纳米膜涂布液为有机硅和有机氟高分子两者的一至两种与无机纳米颗粒的混合物。

所述无机纳米颗粒为纳米TiO₂、纳米SiO₂、纳米CaCO₃或纳米Al₂O₃。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢是在彩色不锈钢光干涉氧化膜上有二层厚度约在80个纳米至1000个纳米的纳米膜，仅仅稍许改变上述光干涉彩色不锈钢装饰层的颜色，使其仍然保持着原有的光干涉金属色而不是涂料色，不仅使其保持了不锈钢氧化着色生成的氧化膜那种仿佛宝石一样能放射出耀眼光芒的光干涉色，而且提高了彩色不锈钢原有的各种优越性，其耐蚀性能、耐风化、耐紫外线、照射性能和外观装饰效果远优于普通不锈钢，更重要的是大大提高了彩色不锈钢的耐磨、抗刻划、抗污性能，解决了氧化着色彩色不锈钢领域长期存在的耐磨、抗刻划、抗污性能较差，无法形成永久性抗污保护膜的重大问题，该方法可广泛适用于彩色不锈钢板材、卷带或其他不锈钢制品的制造。

附图说明：

图1是耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢的结构示意图。

附图标记：1-不锈钢基材、2-光干涉彩色氧化膜、3-高分子透明结合涂层、4-耐磨抗污纳米膜涂布液、5-保护胶膜。

具体实施方式

这种耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢，在厚度为0.01～3毫米的不锈钢基材1的表面有一层40～400纳米的光干涉彩色氧化膜2，不锈钢基材的表面为镜面、喷砂面或磨砂面。所述光干涉彩色氧化膜2上面有一层厚度为10纳米～800纳米的高分子透明结合涂层3，高分子透明结合涂层3上面有一层厚度为10纳米～1000纳米的耐磨抗污纳米膜涂布液4，最外层覆盖有一至两层用于包装运输的保护胶膜5。

实施例1：

以银白色不锈钢板材、卷带或其他不锈钢制品作为基材，这种耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢的制造方法步骤如下：

步骤一：前处理：镜面磨光、除油、清洗、化学或电化学抛光；将不锈钢基材放在化学着色溶液中，在反应温度为0～60℃的条件下，使不锈钢基材的表面形成一层光干涉彩色氧化膜（其颜色有：茶色又叫古铜色、紫色、蓝色、灰色、金黄色、紫红色、天蓝色、草绿色、黄绿色、黑色及它们的过渡色等），化学着色溶液含有CrO₃：250g/l和H₂SO₄:490g/l；

步骤二：将经过上述处理的彩色不锈钢基材放在电解坚膜溶液中，在外加电流密度为I=0.6A/dm²的条件下进行电解坚膜处理，通电约十分钟，电解坚膜溶液中含有CrO₃：250g/l和H₂SO₄:2.5g/l；

步骤三：在经过上述处理的彩色不锈钢表面固化一层由环氧树脂组成的高分子透明结合涂层；

步骤四：在经过上述处理的彩色不锈钢表面固化一层由有机氟和纳米SiO₂组成的耐磨抗污纳米膜涂布液，形成耐磨抗污膜；

实施例2：

与实施例一不同的是，这种耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢的制造方法，在步骤二后，将彩色不锈钢基材放在浓度为10% 的Na₂SiO₃水溶液中，进行封闭处理，反应温度为65～85℃。

高分子透明结合涂层可以由聚氨酯组成，耐磨抗污纳米膜涂布液可以由有机硅和纳米TiO₂组成。

实施例3：

与实施例一不同的是，这种耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢的制造方法，在步骤一后，直接将彩色不锈钢基材放在浓度为10% 的Na₂SiO₃水溶液中，进行封闭处理，省略步骤二的电解坚膜处理。

高分子透明结合涂层可以由丙烯酸树脂组成，耐磨抗污纳米膜涂布液可以由有机氟和纳米Al₂O₃组成。

上述实施例中的高分子透明结合涂层3可自行制作或采购市售产品，例如可采购武汉市万维化工有限公司生产的WH-1抗污剂。耐磨抗污纳米膜涂布液4也可自行制作或采购市售产品，例如可采购武汉市万维化工有限公司生产的WH-2纳米抗污剂。

Claims

1.一种耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢，在不锈钢基材（1）的表面有一层光干涉彩色氧化膜（2），其特征在于：所述光干涉彩色氧化膜（2）上面有一层高分子透明结合涂层（3），高分子透明结合涂层（3）上面有一层耐磨抗污纳米膜涂布液（4），最外层覆盖有一至两层用于包装运输的保护胶膜（5）。

2.根据权利要求1所述的耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢，其特征在于：所述不锈钢基材（1）的厚度为0.01～3mm，不锈钢基材的表面为镜面、喷砂面或磨砂面。

3.根据权利要求1所述的耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢，其特征在于：所述高分子透明结合涂层（3）的厚度为10纳米～800纳米。

4.根据权利要求1所述的耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢，其特征在于：所述耐磨抗污纳米膜涂布液（4）的厚度为10纳米～1000纳米。

5.一种耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢的制造方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：将不锈钢基材放在化学着色溶液中，在反应温度为0～60℃的条件下，使不锈钢基材的表面形成一层光干涉彩色氧化膜，化学着色溶液含有CrO₃：250g/l和H₂SO₄：490g/l；

步骤二：将经过上述处理的彩色不锈钢基材放在电解坚膜溶液中，在外加电流密度为I=0.6A/dm²的条件下进行电解坚膜处理，电解坚膜溶液中含有CrO₃：250g/l和H₂SO₄：2.5g/l；

6.根据权利要求5所述耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢的制造方法，其特征在于：所述步骤二电解坚膜处理之后，将彩色不锈钢基材放在浓度为10% 的Na₂SiO₃水溶液中，进行封闭处理；或者：在所述步骤一之后，直接将彩色不锈钢基材放在浓度为10% 的Na₂SiO₃水溶液中，进行封闭处理，省略步骤二的电解坚膜处理。

7.根据权利要求5或6所述耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢的制造方法，其特征在于：所述步骤三和步骤四中，高分子透明结合涂层和耐磨抗污纳米膜涂布液在彩色不锈钢表面的固化方法是用涂布或电泳涂镀、然后用光或热的方法。

8.根据权利要求7所述的耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢的制造方法，其特征在于：所述高分子透明结合涂层为聚氨酯、丙烯酸树脂和环氧树脂三种中的任意一种。

9.根据权利要求7所述耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢的制造方法，其特征在于：所述耐磨抗污纳米膜涂布液为有机硅和有机氟高分子两者的一至两种与无机纳米颗粒的混合物。

10.根据权利要求9所述耐磨、抗污纳米膜彩色不锈钢的制造方法，其特征在于：所述无机纳米颗粒为纳米TiO₂、纳米SiO₂、纳米CaCO₃或纳米Al₂O₃。