CN1088633A

CN1088633A - 镀锌钢件表面附着有色镀层的方法

Info

Publication number: CN1088633A
Application number: CN 92114959
Authority: CN
Inventors: 吴曼源; 施汉章; 郑锦荣
Original assignee: TAIWAN GALVANIZATION CO Ltd
Current assignee: TAIWAN GALVANIZATION CO Ltd
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2007-12-21
Also published as: CN1039658C

Abstract

镀锌钢件表面附着有色镀层的方法，利用交流源，在10—120Hz、60—120V、20—80Amp/dm²范围内，以含硅酸盐150—200g/l、氢氧化钠15— 20g/l、钴盐5—50g/l的水溶液为镀液，控制温度在20℃—30℃下，以二阶段方式实施电镀附着有色镀层，使镀锌表面附着一蓝色镀层，以改善钢件的美观及抗蚀能力。镀液中的钴盐可以锰盐5—20g/l、铬盐5—15g/l、铁盐2—15g/l、锡盐20—40g/l等金属盐替代，以分别附着棕、绿、白、灰等不同色镀层。

Description

本发明是为了在镀锌钢件表面施以有色镀层以增加抗蚀能力、利用一定范围内的电压、电流以及在常温条件下进行的交流电镀方法。电镀过程中水溶液所添加的金属盐可使镀锌钢件的镀锌层表面附着一有色镀层，借该有色镀层改善镀锌钢件的美观性及增强其抗蚀性。

锌金属本身为非常活泼的两性金属元素、具有牺牲防蚀能力，所以很多铁构件的商业产品如家电产品、汽车外壳、桥梁结构、电力输配等设备皆大量采用锌为防涂层，由于锌层表面涂层质软易受磨蚀，且锌层受氧化后产生氧化锌时与铁材的附着性更差而易剥离铁材;此外，传统镀锌钢件外观皆为银白色，缺乏美观，在须具有观瞻性的配件上使用更受到限制;有鉴于此，为改善锌涂层表面色泽及抑制表面锌层消耗，目前采用的解决方法有（一）金属化成处理;（二）涂装处理;（三）在热浸镀锌过程中添加钛、镁、锰等元素产生干涉性皮膜合金;（四）电化学着色处理等。然而，上述方法各具有以下缺点;

（一）金属化成处理：其包括磷酸盐处理法、铬盐酸处理法、硫化法等。虽然金属化成处理目前被使用在加强镀锌钢件的抗蚀处理上，但其主要缺点为铬酸盐及硫化物有剧毒性，而磷又不易分解会造成环境污染，且在重腐蚀地区如沿海一带，其防蚀效果差。

（二）涂装处理：所采用油漆树脂等种类颇多，如PVC树脂、压克力树脂、环氧树脂等，而经涂装的镀锌钢件在暴露后常会发生涂层剥落现象，特别在刚镀锌即上漆的钢件上，漆和锌层表面粘附更是欠佳。

（三）在热浸镀锌过程中添加钛、镁、锰等元素产生干涉性皮膜合金：此方法合金产品的均一性与再现性仍待克服，而产生的干涉皮膜较薄，耐磨性差。

（四）电化学着色处理：1962年加拿大COMINCO公司首先开发出锌阳极处理程序（APCF），利用铬酸锌与磷酸铵锌电解液，经阳极处理，电压提升至200V产生绿色皮膜。1971年美国订出锌与锌合金阳极处理皮膜的海军规范，其中订出APCF（产生绿色）、SSC（产生浅灰色）、SSCV（产生深灰色）、SSMn（产生棕色）等四种颜色皮膜处理程序，该制程中采用铬酸盐、氢氟酸、高锰酸盐等高腐蚀性及毒性溶液，极易造成环境污染。

本发明人鉴于目前实施锌层着色及其镀层厚度不足问题，探讨钢材上施以镀层并进行特定颜色着色技术，从而提出本发明;本发明主要提供了纯锌、热浸镀锌、电镀锌、压铸锌、热熔射锌等锌层的着色及加厚镀层的技术方法，以达到镀锌层具有附着性、微硬度及抗腐蚀性效果良好。

以下为本发明方法的具体说明：

图1示出二阶段电镀过程中电压及电流密度在每一阶段的范围;

图2为本发明方法实施后的样件经电子显微镜放大后的照片。

本发明方法使用交流电供电器，以镀锌钢件为电极，镀液为氢氧化钠15-20g/l、硅酸盐150-200g/l、钴盐5-50g/l的混合液组成。如图1所示，第一阶段以频率为10-120Hz的定电压约60-120V处理3-7分钟，此时镀锌钢件表面因氧化而生成均匀黑色薄层，第二阶段再提高电流密度使电位上升超过火花电位，这时镀锌钢件开始放散火花，火花迫使溶液中的金属盐（钴盐）离子化而游离附着于镀锌钢件上，此阶段以定电流密度20-80Amp/dm²处理8-12分钟，镀液温度控制在20-30℃常温，最后镀锌钢件生成一蓝色着色镀层。经处理后的镀锌钢件用清水冲洗干净，再予以干燥处理，则可得到约20μm的均匀厚度的镀层。

图2为已实施着色镀膜处理的样件，经显微放大1500倍所照。由照片中可明显看出钢件1附着的锌层2及最上层的着色镀层3。

在上述方法中，混合液的金属盐为着色的影响因数，除钴盐5-50g/l可生成蓝色色层外，亦由实验中发现5-20g/l的锰盐可呈现棕色色层，而5-15g/l的铬盐为绿色、2-15g/l的铁盐为白色、20-40g/l的锡盐为灰色等不同色层;不同的金属盐在混合液中具有不同含量。

经上述发明方法所得附着有色镀屋的镀锌钢件，不但具有不反光的有色镀层，且增加了耐腐蚀能力，由以下实验中可证明实施有色镀层附着后的效果;

将长50mm、宽30mm及厚2mm的纯锌试片，浸渍在10%氢氧化钠中2分钟，脱脂后以去离子水冲洗，其后将其浸于10%盐酸中2分钟，将表面杂质去除后再以去离子水冲洗。试片分别吊挂于含有硅酸盐150-200g/l、氢氧化钠15-20g/l，钴盐5-50g/l的镀液中作为两极板，试槽温度控制在20-30℃，第一阶段以60-120V定电压方式处理3-7分钟，会有黑色镀层发生，第二阶段控制电流密度在20-80Amp/dm²间，处理8-12分钟，镀层随通过电流慢慢生成为蓝色均匀的镀层。取出试片用水冲洗干净，放入80℃恒温箱中10分钟，则得到一均匀的、不反光色泽的蓝色镀层，镀层厚约20μm。

完成镀膜的试片经测试得到以下结果：

（一）盐雾试验：具有着色镀层的试片经1000小时盐雾测试，其表面仍良好，无锈点产生。而普通镀锌厚度为100μm的钢件，经50小时测试出现白锈，150小时则出现黄色锈点。

（二）浸入3%盐水中作腐蚀电位测试：具有着色镀层的试片较一般热浸镀锌试片腐蚀电位上升400MV。

（三）微硬度测试：具有着色镀层的试片硬度在100VHN以上，较纯锌面增加20%。

（四）方格剥离试验：具有着色镀层的试片，镀层附着性良好，不易剥落。

由此，得知以本发明方法实施后的镀锌钢件克服了目前镀锌钢件的缺点，并具有下述特色及优点：

1.改变单调的银灰色而成为数种特定色层，增加了环境美观。

2.增加了镀锌层的抗蚀能力，可防止白锈产生。

3.不反光，从任何角度观察，色调一致。

4.电镀层厚度均匀。

5.颜色镀层厚度可达20μm以上。

6.不造成污染。

因此，综述本发明方法所得到的效果，不仅提供了涵盖纯锌、热浸锌、电镀锌、熔射镀锌及锌铸件等镀锌钢件的表面良好着色及镀层外，亦增加了其耐蚀性，且改进了目前的镀锌着色技术及克服了镀层不足的缺点，使镀锌钢件在制品上使用更为广泛。

Claims

1、一种镀锌钢件表面附着有色镀层的方法，其特征为，利用交流电源在一含有硅酸盐150-200 g/1、氢氧化钠15-20 g/1、钴盐5-50 g/1之镀液中，以频率10-120 Hz的定电压60-120 V、定电流密度在20-80 Amp/dm²范围内，以二阶段方式在常温20-30℃间进行处理，使镀锌钢件表面附着有色镀层。

2、如权利要求1所述的镀锌钢件表面附着有色镀层的方法，其特征在于，所述水溶液中金属盐成分可为钴盐5-50g/l、锰盐5-20g/l、铬盐5-15g/l、铁盐2-15g/l或锡盐20-40g/l而使镀层呈特定色层。

3、如权利要求2所述的镀锌钢件表面附着有色镀层的方法，其特征在于，所述水溶液中金属盐所影响的镀锌表面色层分别是：锰盐为棕色、铬盐为绿色、铁盐为白色、锡盐为灰色。

4、如权利要求1所述的镀锌钢件表面附着有色镀层的方法，其特征在于，所述二阶段方式电镀的第一阶段是以频率10-120Hz的定电压约60-120V处理3-7分钟。

5、如权利要求1所述的镀锌钢件表面附着有色镀层的方法，其特征在于，所述二阶段方式电镀的第二阶段是以定电流密度20-80Amp/dm²处理8-12分钟。

6、如权利要求1所述的镀锌钢件表面附着有色镀层的方法，其特征在于，所述镀锌钢件表面的有色镀层的厚度约为20μm。