CN101985769B - 一种金黄色不锈钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金黄色不锈钢及其制备方法。其方案为：将除油除尘和清洗干燥后的不锈钢浸入电解液中进行阳极化处理，阳极化电压为5～60V，电流密度为0.1～1000mA/cm2，阳极化温度为-5～40℃，阳极化时间为5～120min；阳极化处理后进行清洗干燥，再经热处理，制得金黄色不锈钢。其中的电解液或为90～99wt％的乙二醇和1～10wt％的高氯酸的混合液，或为90～99wt％的乙二醇丁醚和1～10wt％的高氯酸的混合液，或为80～95wt％的丙三醇、4～10wt％的蒸馏水和1～10wt％的高氯酸的混合液。本发明生产工艺简单、容易控制、能耗低和对环境污染小；所制备的金黄色不锈钢表面硬度比制备前的不锈钢高，表面硬度可达到HV190～603，表面光泽鲜亮、颜色均匀和耐磨性好。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢表面改性技术领域。尤其涉及一种金黄色不锈钢及其制备方法。
背景技术
不锈钢具有优越的耐蚀性、耐磨性、强韧性和工艺性能，因而广泛应用于宇航、海洋、能源、建筑、家用器具等领域。然而，现在市场上所使用的不锈钢材料一般为银白色，难以满足人们对于不锈钢制品装饰性与艺术性的要求。有些彩色不锈钢工艺在不锈钢表面进行了喷漆或印刷处理，虽然其色彩多样，富丽堂皇，但是，很容易脱落或者变色。
目前广泛应用的是化学着色法，其着色基础液的组成为CrO3和H2SO4，温度80～90℃。不锈钢浸在这种电解液中，表面就会被氧化形成铬、铁、镍的氧化物，颜色随着表面膜厚度的改变而变化。化学着色法存在一定的缺陷，如：膜层耐磨性不够强，反应温度高，污染大，能源消耗大，对人体和环境均有较大危害。如“一种不锈钢电化学着色工艺”(CN 200610123192.0)专利技术，是在化学着色法基础上改进的，将有毒的含铬电解液换成硼酸、钼酸盐和硫酸盐，并控制电解时间与着色电流，此专利着色方法相对于化学着色法污染减少，温度降低，但是，受温度的影响较大，当温度稍有变化，颜色的重现性下降，当着色温度过低时，着色起始点推迟，试样表面电位增加缓慢，转换膜的形成速度明显降低，着色色彩不均匀，膜层耐磨性差，易剥落。
“一种马氏体不锈钢活塞环的着色方法”(CN200510120728.9)采用表面氧化法对马氏体不锈钢表面进行着色，此专利研究方法将经过前处理的马氏体不锈钢放置于加热炉中加热一定时间，通过改变加热温度获得不同颜色，此方法没有污染，颜色多样，但是，所得膜层光泽度较差，粗糙度较大，能耗大，颜色重现性低。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种生产工艺简单、容易控制、能耗低和对环境污染小的金黄色不锈钢制备方法。所制备的金黄色不锈钢表面光泽鲜亮、颜色均匀、耐磨性好和硬度高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：将待着色的不锈钢浸入电解液中进行阳极化处理，阳极化电压为5～60V，电流密度为0.1～1000mA/cm2，阳极化温度为-5～40℃，阳极化时间为5～120min；阳极化处理后进行清洗干燥，再进行热处理，制得金黄色不锈钢。
金黄色的色度值位于L：80～96，a：-15～15，b：85～100，L表示明度指数，a表示红绿色品指数，b表示黄蓝色品指数。
所述的电解液或为90～99wt％的乙二醇和1～10wt％的高氯酸的混合液，或为90～99wt％的乙二醇丁醚和1～10wt％的高氯酸的混合液，或为80～95wt％的丙三醇、4～10wt％的蒸馏水和1～10wt％的高氯酸的混合液。
所述的待着色不锈钢是经除油除尘和清洗干燥后的不锈钢。
所述的热处理的条件是：温度为200～600℃，时间为1～5h，随炉冷却至室温，热处理气氛或为空气或为氧气或为含氧的混合气体；含氧的混合气体或为氧气和氮气的混合物，或为氧气和氩气混合物，或为氧气、氮气和氩气的混合物，其中的氧气体积含量为5％以上。
由于采用上述方案，本发明工艺步骤简单、容易控制、工艺参数可控、投资少、成本低且适于批量生产；所用电解液对环境污染小，绿色环保；所需电压较低，能耗小，时间较短，基本不改变不锈钢的尺寸形状；所制得的金黄色不锈钢膜层比较稳定，与基体结合牢固，耐磨性好，所得氧化膜层较普通不锈钢表面自身氧化膜层厚，硬度高，膜层细致均匀，粗糙度小，表面光泽鲜亮，颜色均匀。
因此，本发明生产工艺简单、容易控制、能耗低和对环境污染小；所制备的金黄色不锈钢表面硬度比制备前的不锈钢高，表面硬度可达到HV190～603，且表面光泽鲜亮、颜色均匀和耐磨性好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明最进一步的描述，并非对保护范围的限制：
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的技术术语统一描述如下：待着色不锈钢是经除油除尘和清洗干燥后的不锈钢；金黄色的色度值位于L：80～96，a：-15～15，b：85～100，L表示明度指数，a表示红绿色品指数，b表示黄蓝色品指数；表面硬度为维氏硬度。以下实施例中不再赘述。
实施例1
一种金黄色不锈钢及其制备方法。将待着色的不锈钢浸入电解液中进行阳极化处理，阳极化电压为20～40V，电流密度为300～900mA/cm2，阳极化温度为10～30℃，阳极化时间为60～120min；经清洗干燥后再进行热处理，得到金黄色不锈钢。
本实施例中的电解液为90～95wt％的乙二醇和5～10wt％的高氯酸的混合液；热处理的条件是：温度为200～400℃，时间为1～3h，随炉冷却至室温，热处理氛围为空气。所得金黄色不锈钢的表面硬度达到HV270～350，制备前的不锈钢表面硬度为HV210～253。
实施例2
一种金黄色不锈钢及其制备方法。将待着色的不锈钢浸入电解液中进行阳极化处理，阳极化电压为5～20V，电流密度为0.1～400mA/cm2，阳极化温度为-5～10℃，阳极化时间为30min～90min；经清洗干燥后再经热处理，得到金黄色不锈钢。
本实施例中的电解液为94～99wt％的乙二醇和1～6wt％的高氯酸的混合液；热处理的条件是：温度为300～500℃，时间为3～5h，随炉冷却至室温，热处理氛围为氧气、氮气和氩气的混合物，其中的氧气体积含量为5～20％。所得金黄色不锈钢的表面硬度达到HV332～410，制备前的不锈钢表面硬度为HV280～310。
实施例3
一种金黄色不锈钢及其制备方法。将待着色的不锈钢浸入电解液中进行阳极化处理，阳极化电压为10～30V，电流密度为100～600mA/cm2，阳极化温度为5～20℃，阳极化时间为40～100min；经清洗干燥后再进行热处理，得到金黄色不锈钢。
本实施例中的电解液为94～99wt％的乙二醇丁醚和1～6wt％的高氯酸的混合液；热处理的条件是：温度为260～450℃，时间为1～3h，随炉冷却至室温，热处理氛围为氧气和氮气的混合物，其中的氧气体积含量为20～40％。
所得金黄色不锈钢的表面硬度达到HV375～455，制备前的不锈钢表面硬度为HV320～350。
实施例4
一种金黄色不锈钢及其制备方法。将待着色的不锈钢浸入电解液中进行阳极化处理，阳极化电压为30～60V，电流密度为600～1000mA/cm2，阳极化温度为15～40℃，阳极化时间为50～100min；经清洗干燥后再进行热处理，得到金黄色不锈钢。
本实施例中的电解液为90～95wt％的乙二醇丁醚和5～10wt％的高氯酸的混合液；热处理的条件是：温度为350～500℃，时间为3～5h，随炉冷却至室温，热处理氛围为氧气和氮气的混合物，其中的氧气体积含量为40～60％。所得金黄色不锈钢的表面硬度达到HV215～285，制备前的不锈钢表面硬度为HV150～187。
实施例5
一种金黄色不锈钢及其制备方法。将待着色的不锈钢浸入电解液中进行阳极化处理，阳极化电压为40～60V，电流密度为300～800mA/cm2，阳极化温度为15～30℃，阳极化时间为10～70min；经清洗干燥后再进行热处理，得到金黄色不锈钢。
本实施例中的电解液为80～90wt％的丙三醇、7～10wt％的蒸馏水和6～10wt％的高氯酸的混合液；热处理的条件是：温度为200～350℃，时间为1～3h，随炉冷却至室温，热处理氛围为氧气和氩气的混合物，其中的氧气体积含量为60％以上。所得金黄色不锈钢的表面硬度达到HV190～259，制备前的不锈钢表面硬度为HV140～170。
实施例6
一种金黄色不锈钢及其制备方法。将待着色的不锈钢浸入电解液中进行阳极化处理，阳极化电压为20～50V，电流密度为200～600mA/cm2，阳极化温度为20～40℃，阳极化时间为5～60min；经清洗干燥后再进行热处理，得到金黄色不锈钢。
本实施例中的电解液为90～95wt％的丙三醇、4～7wt％的蒸馏水和1～6wt％的高氯酸的混合液；热处理的条件是：温度为400～600℃，时间为3～5h，随炉冷却至室温，热处理气氛为氧气。所得金黄色不锈钢的表面硬度达到HV435～603，制备前的不锈钢表面硬度为HV340～388。
本具体实施方式工艺步骤简单、容易控制、工艺参数可控、投资少、成本低且适于批量生产；所用电解液对环境污染小，绿色环保；所需电压较低，能耗小，时间较短，基本不改变不锈钢的尺寸形状；所制得的金黄色不锈钢膜层比较稳定，与基体结合牢固，耐磨性好，所得氧化膜层较普通不锈钢表面自身氧化膜层厚，硬度高，膜层细致均匀，粗糙度小，表面光泽鲜亮，颜色均匀。
本发明生产工艺简单、容易控制、能耗低和对环境污染小；所制备的金黄色不锈钢表面硬度比制备前的不锈钢高，表面硬度可达到HV190～603，且表面光泽鲜亮、颜色均匀和耐磨性好。
Claims (3)
1.一种金黄色不锈钢的制备方法，其特征在于将待着色的不锈钢浸入电解液中进行阳极化处理，阳极化电压为5～60V，电流密度为0.1～1000mA/cm2，阳极化温度为-5～40℃，阳极化时间为5～120min，阳极化处理后进行清洗干燥，再进行热处理，制得金黄色不锈钢；
金黄色的色度值位于L：80～96，a：-15～15，b：85～100；L表示明度指数，a表示红绿色品指数，b表示黄蓝色品指数；
电解液或为90～99wt％的乙二醇和1～10wt％的高氯酸的混合液，或为90～99wt％的乙二醇丁醚和1～10wt％的高氯酸的混合液，或为80～95wt％的丙三醇、4～10wt％的蒸馏水和1～10wt％的高氯酸的混合液；
热处理的条件是：温度为200～600℃，时间为1～5h，随炉冷却至室温，热处理气氛或为空气或为氧气或为含氧的混合气体；含氧的混合气体或为氧气和氮气的混合物，或为氧气和氩气混合物，或为氧气、氮气和氩气的混合物，其中的氧气体积含量为5％以上。
2.根据权利要求1所述的金黄色不锈钢的制备方法，其特征在于所述的待着色不锈钢是经除油除尘和清洗干燥后的不锈钢。
3.根据权利要求1～2项中任一项所述的金黄色不锈钢的制备方法所制备的金黄色不锈钢。
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