CN105297109A - 一种不锈钢电化学着色液及着色方法 - Google Patents

一种不锈钢电化学着色液及着色方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢电化学着色液，溶剂为水，其特征在于：所述着色液的组分含量为100-120g/L三氧化铬、90-120g/L硫酸铬、98%浓硫酸160-220ml/L、5-12g/L硝酸锌、3-5g/L柠檬酸钠、1-3g/L椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。应用本发明中的着色液和着色方法不仅能够对各类不锈钢进行均匀着色，而且着色时间不超过15分钟，电解过程稳定易控。

Description

一种不锈钢电化学着色液及着色方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢电化学着色液，具体涉及一种渗透性能好的电化学着色液以及应用该着色液的着色方法。
背景技术
不锈钢表面着色技术日渐发展成熟，不锈钢着色方法也越来越多，其中应用的最多的就是INCO法，即利用铬酐和硫酸溶液进行的化学着色法。传统的INCO法的要点是将不锈钢放置于强氧化性浴中加热，使其表面形成一定厚度的氧化物膜。针对INCO法的改进，后续研究人员又提出“控制电位差法”，即控制试样表面的电位，通过试样表面电位的改变呈现不同颜色的特质来控制不锈钢的着色。
传统的INCO法中仅包含有铬酐和硫酸，针对不同的不锈钢进行处理的时候，往往出现对特定不锈钢表面渗透性差，从而导致着色时间长、着色不均匀、电解过程难控制等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种改进的不锈钢电化学着色液及应用该着色液的着色方法，应用本发明中的着色液和着色方法不仅能够对各类不锈钢进行均匀着色，而且着色时间不超过15分钟，电解过程稳定易控。
本发明所要解决的技术问题通过以下步骤予以实现：
本发明提供了一种不锈钢电化学着色液，溶剂为水，所述着色液的组分含量为100-120g/L三氧化铬、90-120g/L硫酸铬、98%浓硫酸160-220ml/L、5-12g/L硝酸锌、3-5g/L柠檬酸钠、1-3g/L椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。
本发明的着色液中主要的成膜物质是三氧化铬和硫酸铬，主要作用是与不锈钢发生化学反应，在不锈钢的表面生成一层合金氧化物，硫酸为该反应提供酸性环境。还添加有硝酸锌、柠檬酸钠辅助合金氧化物的生成，同时硝酸锌和柠檬酸钠还有保护不锈钢基体不受到强酸性环境二次腐蚀的作用。椰子油脂肪酸二乙醇酰胺是一种没有浊点的非离子表面活性剂，耐强酸性环境的能力非常强，具有非常良好的表面渗透性能，适当的添加能够增加着色液的表面渗透能力，使本发明中的化学着色液对复杂形状的不锈钢制件和表面活性较低的不锈钢材料具有好的渗透性能，从而能够实现均匀稳定的着色。
进一步优选，所述着色液的组分含量为110-120g/L三氧化铬、110-120g/L硫酸铬、98%浓硫酸200-220ml/L、8-10g/L硝酸锌、5g/L柠檬酸钠、2g/L椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。
再进一步优选，所述着色液的组分含量为120g/L三氧化铬、120g/L硫酸铬、98%浓硫酸220ml/L、10g/L硝酸锌、5g/L柠檬酸钠、2g/L椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。
为进一步增加本发明中着色液的渗透性能，着色液中还可以添加1-3g/L的烷基糖苷与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺复配使用，效果更佳。
同时，本发明还提供一种应用上述不锈钢电化学着色液的着色方法，包括以下步骤：
步骤一，预处理：将待着色的不锈钢制件进行除油、除锈、抛光以及表面活化。
不锈钢着色前，需对其表面进行前处理，以保证色膜与基体的良好结合，着色前的表面状态对色膜的均匀性也有很大的影响。除油除锈可使用现有技术中的技术方法即可，如利用除油除锈的清洗剂清洗、酸洗、碱洗、有机溶剂的清洗，如丙酮、无水乙醇等清洗。抛光工艺也根据不锈钢材质的不同而有所变化，可采用物理机械抛光，也可采用现有技术中的化学方法或电化学方法进行抛光。
表面活化是为了消除不锈钢表面的钝化膜，获得新鲜的表面，活化程度应适当，若活化不足，则着色时的起始点位保持的时间长，颜色则不易呈现；活化若过度则会使得色膜变得黯淡无光。由于不同的不锈钢工件的元素含量不尽相同，所以不同材质的不锈钢工件采用的活化工艺会有所差别。本发明中采用的活化工艺为：在质量百分比为15%H2SO4的水溶液中，温度为35℃条件下浸渍5-10分钟。该活化方法适用于200、300、400系的不锈钢。
步骤二，电化学着色：将经过预处理后的不锈钢制件置于装载有电化学着色液的电解槽中，将不锈钢制件作为正极，将纯铅板作为负极进行电解着色，控制阳极电流密度为1.5-3.8A/dm2，电解电压为3-8V，电解着色时间为3-15分钟。
进一步优选，所述电化学着色步骤工艺为阳极电流密度为2.8-3.4A/dm2，电解电压为6-8V，电解着色时间为5-10分钟。
步骤三，对化学着色后的不锈钢进行硬化处理。硬化处理的作用是使不锈钢表面生成的氧化膜表面的微孔封闭，从而增加彩色膜的耐蚀性和抗污性。本发明中所使用的硬化处理的工艺为将不锈钢制件置于温度为90-99℃、质量百分数为10%的硅酸钠水溶液中，浸渍10-15分钟。
步骤四，对步骤三处理后的不锈钢进行清洗烘干。
本发明中的不锈钢着色方法适用于200、300、400系不锈钢。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明中的不锈钢电化学着色液及着色方法可对不锈钢进行均匀着色，尤其对复杂结构的不锈钢制件和表面活性低的不锈钢材料可实现均匀有效的着色。
2、本发明中的不锈钢电化学着色液及着色方法操作简单易控、着色过程稳定、着色所需时间短。
3、本发明中的不锈钢电化学着色液及着色方法对不锈钢基体无损伤、可避免二次腐蚀的发生。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的内容进行进一步的描述。
采用304不锈钢试片作为实施例中着色的不锈钢样件。
首先，对上述不锈钢制件进行除油除锈、抛光、表面活化。除油除锈通过丙酮清洗和除锈剂清洗即可，抛光工艺使用化学抛光，抛光液由230ml/L硫酸、70ml/L盐酸、80ml/L硝酸、8ml/L磷酸组成，将不锈钢试片浸渍于该化学抛光液中3-5分钟，直至不锈钢制片表面平整光亮。
表面活化的工艺为：在质量百分比为15%H2SO4的水溶液中，温度为35℃条件下浸渍5分钟。
第二步：进行电化学着色，将经过预处理后的不锈钢制件置于装载有电化学着色液的电解槽中，将不锈钢制件作为正极，将纯铅板作为负极。电化学着色液配方及工艺如下表。
第三步：对着色后的不锈钢进行硬化处理。
本实施例中所采用的硬化处理工艺为：将不锈钢制件置于温度为95℃、质量百分数为10%的硅酸钠水溶液中，浸渍15分钟。
第四步：对上述经过处理后的不锈钢进行清洗烘干。
实施例着色效果如下表。
上述实施例中的不锈钢制件着色均匀，色膜与基体连接紧密，且生成的色膜颜色均匀、亮泽、美观。

Claims (8)

1.一种不锈钢电化学着色液，溶剂为水，其特征在于：所述着色液的组分含量为100-120g/L三氧化铬、90-120g/L硫酸铬、98%浓硫酸160-220ml/L、5-12g/L硝酸锌、3-5g/L柠檬酸钠、1-3g/L椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。
2.如权利要求1所述不锈钢电化学着色液，其特征在于：所述着色液的组分含量为110-120g/L三氧化铬、110-120g/L硫酸铬、98%浓硫酸200-220ml/L、8-10g/L硝酸锌、5g/L柠檬酸钠、2g/L椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。
3.如权利要求1所述不锈钢电化学着色液，其特征在于：所述着色液的组分含量为120g/L三氧化铬、120g/L硫酸铬、98%浓硫酸220ml/L、10g/L硝酸锌、5g/L柠檬酸钠、2g/L椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。
4.如权利要求1所述不锈钢电化学着色液，其特征在于：着色液中还可以添加1-3g/L的烷基糖苷。
5.一种应用权利要求1-4任一所述不锈钢电化学着色液的着色方法，包括以下步骤：
步骤一，预处理：将待着色的不锈钢制件进行除油、除锈、抛光以及表面活化；
步骤二，电化学着色：将经过预处理后的不锈钢制件置于装载有电化学着色液的电解槽中，将不锈钢制件作为正极，将纯铅板作为负极进行电解着色，控制阳极电流密度为1.5-3.8A/dm2，电解电压为3-8V，电解着色时间为3-15分钟；
步骤三，对化学着色后的不锈钢进行硬化处理；
步骤四，对步骤三处理后的不锈钢进行清洗烘干。
6.如权利要求5所述不锈钢电化学着色方法，其特征在于：所述不锈钢制件表面活化的工艺为在质量百分比为15%H2SO4的水溶液中，温度为35℃条件下浸渍5-10分钟。
7.如权利要求5所述不锈钢电化学着色液的着色方法，其特征在于：所述电化学着色步骤工艺为阳极电流密度为2.8-3.4A/dm2，电解电压为6-8V，电解着色时间为5-10分钟。
8.如权利要求5所述不锈钢电化学着色液的着色方法，其特征在于：所述硬化处理的工艺为将不锈钢制件置于温度为90-99℃、质量百分数为10%的硅酸钠水溶液中，浸渍10-15分钟。
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