專利名稱：工具鋼件化學(xué)法著青銅色工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)方案涉及金屬材料表面的化學(xué)著色，具體地說是工具鋼件化學(xué)法著青銅色工藝。
背景技術(shù)：
同時(shí)具有防護(hù)性和裝飾性的金屬表面著彩色技術(shù)被廣泛研究。在銅、鋁、鋅、鈦等金屬材料表面著彩色和不銹鋼材料表面著彩色膜的研究已屢見報(bào)道，但應(yīng)用廣泛的工具鋼產(chǎn)品表面著彩色的研究卻發(fā)展緩慢，多為發(fā)黑、發(fā)藍(lán)技術(shù)，其色彩單調(diào)，不能滿足人們的不同需求，人們要求鋼鐵制品既具有較好的耐磨性和耐蝕性，又具有好的外觀。
對于諸如批嘴一類的工具鋼產(chǎn)品，由于產(chǎn)品價(jià)格便宜，傳統(tǒng)的做法是經(jīng)噴砂后涂上一層防銹油，這種做法可以起到防護(hù)作用，避免生銹，但色彩為單一的暗灰色，其裝飾性差，最大的問題是可辨識(shí)性差，即不便于區(qū)分其結(jié)構(gòu)和用途。若采用電泳、電鍍、真空鍍膜等技術(shù)進(jìn)行著色處理，勢必造成產(chǎn)品成本大幅度地增加。CN 1125269披露了彩色不銹鋼低溫化學(xué)著色工藝，采用濃硫酸加鉻酐的著色溶液，此液腐蝕性強(qiáng)，工具鋼件放進(jìn)去就被嚴(yán)重腐蝕但不能著色；CN 1584128公開了一種不銹鋼電化學(xué)著色工藝及所用的著色溶液，需要有電鍍設(shè)備，廢液對環(huán)境污染嚴(yán)重。與電鍍、電泳著色等表面工藝相比，化學(xué)著色具有以下優(yōu)點(diǎn)a)設(shè)備條件簡單，無需外加直流電源，無需高溫、高壓操作。
b)不存在電力線、壓力線分布不均勻的影響，對幾何形狀復(fù)雜的工件也能獲得厚度較為均勻的膜層。
c)膜層致密，孔隙少，外觀能保持著色前的光澤。
d)價(jià)格便宜。
因此，有需求開發(fā)著色液成分簡單、無毒，著色工藝簡便，處理成本低的化學(xué)法著色工藝，在工具鋼件表面進(jìn)行化學(xué)著色，用于結(jié)構(gòu)類似的產(chǎn)品，用不同的顏色代表其用途，可辨識(shí)性強(qiáng)，以方便人們的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種著色液成分簡單、無毒、對工具鋼材料無腐蝕、工藝簡便易行、處理成本低的工具鋼件化學(xué)法著青銅色工藝。
本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是工具鋼件化學(xué)法著青銅色工藝，其操作步驟如下第一步，預(yù)處理采用金屬清洗劑除去工具鋼件表面的油漬，并用自來水沖洗，再用蒸餾水沖洗后，放入10％硫酸溶液中活化，活化時(shí)間為0.5～1.5分鐘，活化溫度為常溫；第二步，著色著色液為由以下成分組成的水溶液Me(NO3)x 15.0～24.0g/L、H3BO31.0～3.0g/L和KClO30.5～0.9g/L，其中，Me(NO3)x為Ce(NO3)3或Ho(NO3)3。
將經(jīng)過第一步預(yù)處理后的工具鋼件放入著色液中浸沒，在溫度為30～40℃、溶液pH值為2.0～4.0的條件下，著色2～5分鐘；第三步，后處理將第二步著色后的工具鋼件進(jìn)行水洗、烘干和封膜，即得到表面著青銅色膜層的工具鋼件產(chǎn)品。
上述工藝第一步預(yù)處理中的金屬清洗劑是公知常用的。
上述工藝所產(chǎn)生的廢液處理先將著色廢液的pH調(diào)節(jié)為中性，加入絮凝劑沉降后抽取清液，剩余物過濾出沉淀，濾液和抽取清液及后處理廢液合并，進(jìn)行吸附過濾，經(jīng)檢測合格后排放。
本發(fā)明的有益效果采用本發(fā)明工具鋼件化學(xué)法著青銅色工藝在工具鋼件表面著青銅色彩色膜，其外觀及耐腐蝕性均可與電鍍或電泳成膜媲美，詳細(xì)數(shù)據(jù)見下列實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3。本發(fā)明工藝操作條件溫和、節(jié)能，著色液成分簡單、無毒、對工具鋼材無腐蝕，工藝簡單易行，生產(chǎn)成本低，著色液生產(chǎn)能力大，著色液處理面積達(dá)到2.5m2/L，廢液排放量小。
本發(fā)明工具鋼件化學(xué)法著青銅色工藝不僅可以應(yīng)用于工具鋼產(chǎn)品，亦可用于普通碳素鋼制品的表面裝飾。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1第一步，預(yù)處理采用金屬清洗劑除去工具鋼件批嘴表面的油漬，并用自來水沖洗，再用蒸餾水沖洗后，放入10％硫酸溶液中活化，活化時(shí)間為0.5分鐘，活化溫度為常溫；第二步，著色按Ce(NO3)315g/L、H3BO31.5g/L和KClO30.5g/L配制水溶液，即為著色液，溶液的pH值為2.0，將第一步預(yù)處理后的批嘴放入溫度為30℃的著色液中浸沒，著色時(shí)間為5分鐘；第三步，后處理將第二步著色后的批嘴取出后先用自來水沖洗，再用蒸餾水沖洗，放入干燥箱中60℃烘干后，用防銹油或醇酸樹脂漆或其它無色透明漆封膜，得到均勻一致的青銅色膜層。
上述工藝所產(chǎn)生的廢液處理用石灰乳將著色廢液的pH值調(diào)節(jié)為7左右，然后加入絮凝劑聚丙烯酰胺，沉降24小時(shí)后抽取清液，剩余物過濾出沉淀作為建材原料使用。濾液和抽取清液及后處理廢液合并，用沸石和活性白土柱進(jìn)行常溫吸附過濾，除去其中的有害離子，經(jīng)檢測合格后排放。
經(jīng)測試，本實(shí)施例著色液處理面積達(dá)到2.5m2/L。
產(chǎn)品性能檢測1.膜層外觀檢測方法目測；結(jié)果色澤均勻一致、膜層致密光亮。
2.封膜前膜層性能檢測2.1點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)檢測方法參考標(biāo)準(zhǔn)GB6807-86。其點(diǎn)滴溶液組成為CuSO4·5H2O41g/L，NaCl 35g/L，0.1N鹽酸13ml/L。在15～25℃下，在膜層表面滴一滴點(diǎn)滴溶液，觀察液滴由天藍(lán)色變?yōu)榧t棕色的時(shí)間；結(jié)果變色時(shí)間＞5分鐘。
2.2浸泡實(shí)驗(yàn)檢測方法參考標(biāo)準(zhǔn)GB9791-88。其浸泡溶液為醋酸鉛溶液，濃度為50g/L，pH值在5.5～6.8之間。把上述著色處理好的批嘴浸入溶液中，觀察腐蝕情況，記錄露出基體的時(shí)間；結(jié)果室溫下開始露出基體的時(shí)間＞13小時(shí)。
2.3膜層耐磨性實(shí)驗(yàn)檢測方法參考標(biāo)準(zhǔn)WJ/Z210-86。用棉紗在膜層表面用力反復(fù)擦拭，記錄表面有無明顯變化時(shí)相應(yīng)的擦拭次數(shù)；結(jié)果擦拭100次膜層無明顯變化，擦拭400次不露基體。
2.4室內(nèi)懸掛實(shí)驗(yàn)檢測方法將著色后的批嘴懸掛于室內(nèi)，觀察膜層顏色出現(xiàn)變化或出現(xiàn)銹蝕的時(shí)間；結(jié)果懸掛3個(gè)月膜層沒有發(fā)生明顯變化。
3.封膜后膜層性能檢測3.1防腐蝕性能檢測通過鹽霧實(shí)驗(yàn)測試鹽水桶溫度35℃，飽和桶溫度47℃，48小時(shí)無銹跡出現(xiàn)。
3.2防銹性能檢測通過高溫高濕實(shí)驗(yàn)測試溫度35℃；濕度為95％，120小時(shí)高溫高濕箱測試后表面沒有銹跡產(chǎn)生。
以上測試結(jié)果表明，經(jīng)過著色后的批嘴色澤漂亮美觀，無論封膜與否，都具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力。經(jīng)封膜處理后的批嘴，其防腐和防銹性能均好，且膜層具有較強(qiáng)的耐磨性。
實(shí)施例2～3除第二步著色工藝中的著色液組成及工藝條件為表1所列之外，其他步驟均同實(shí)施例1。
表1.著色液組成及工藝條件

產(chǎn)品性能檢測結(jié)果見表2。
表2.檢測結(jié)果

實(shí)施例4～5除第一步預(yù)處理中的活化時(shí)間分別為1分鐘、1.5分鐘之外，其他步驟均同實(shí)施例1。產(chǎn)品性能結(jié)果同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.工具鋼件化學(xué)法著青銅色工藝，其特征在于操作步驟如下第一步，預(yù)處理采用金屬清洗劑除去工具鋼件表面的油漬，并用自來水沖洗，再用蒸餾水沖洗后，放入10％硫酸溶液中活化，活化時(shí)間為0.5～1.5分鐘，活化溫度為常溫；第二步，著色著色液為由以下成分組成的水溶液Me(NO3)x15.0～24.0g/L、H3BO31.0～3.0g/L和KClO30.5～0.9g/L，其中，Me(NO3)x為Ce(NO3)3或Ho(NO3)3。將經(jīng)過第一步預(yù)處理后的工具鋼件放入著色液中浸沒，在溫度為30～40℃、溶液pH值為2.0～4.0的條件下，著色2～5分鐘；第三步，后處理將第二步著色后的工具鋼件進(jìn)行水洗、烘干和封膜，即得到表面著青銅色膜層的工具鋼件產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述工具鋼件化學(xué)法著青銅色工藝，其特征在于第三步后處理中的烘干是在干燥箱中60℃烘干，封膜是用防銹油或醇酸樹脂漆或其它無色透明漆封膜。
全文摘要
本發(fā)明工具鋼件化學(xué)法著青銅色工藝涉及金屬材料表面的化學(xué)著色，其操作步驟為第一步，預(yù)處理；第二步，著色，著色液為由以下成分組成的水溶液Me(NO
文檔編號(hào)C23C22/84GK101078116SQ200710057850
公開日2007年11月28日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者胡琳娜, 李世杰, 張廣林, 劉經(jīng)文, 于凱, 牟薇 申請人:河北工業(yè)大學(xué)