專利名稱:不銹鋼低溫化學(xué)著色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及家電、建筑、五金和裝潢等用途的不銹鋼材料的化學(xué)著色工藝。
背景技術(shù)：
不銹鋼著色起源于英國伯明翰國際鎳公司歐洲研究開發(fā)中心的W.H.Haffield和N.Green在1927年發(fā)明的第一項不銹鋼著色技術(shù)，但由于著色膜疏松，耐污性和耐蝕性很差等多種缺限，這些方法一直未能推廣應(yīng)用。直到1972年國際鎳公司發(fā)明了INCO法，該工藝是將不銹鋼浸入80～90℃的硫酸-鉻酸混合液中，隨著時間的變化，表面生成不同厚度的氧化膜，由于光的干涉而產(chǎn)生不同的顏色。日本彩色不銹鋼主要廠商之一的新日鐵南洋制造所也采用這種方法生產(chǎn)。由于該工藝需要在80℃左右的溫度下進(jìn)行，存在著生產(chǎn)環(huán)境惡劣，能源消耗大，溶液失效快，顏色難控制等問題。
許多研究者對INCO法進(jìn)行了改進(jìn)研究，在著色液中加入多種添加劑，改善著色膜的質(zhì)量，降低著色溫度，還有些采用外加電流或電壓的方法研究不銹鋼電化學(xué)著色工藝，但是由于種種限制，目前真正進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)的還是INCO法或?qū)ζ溥M(jìn)行了改進(jìn)的方法。
INCO工藝的控制方法是將達(dá)到著色電位的不銹鋼從著色液中取出，水洗，這樣做的目的是把著色液從不銹鋼表面去除掉，使不銹鋼表面溫度降低，停止著色反應(yīng)，但問題是由于不銹鋼從著色液中取出的速度不一致，不銹鋼的大小和板材厚度不同，外界的溫度波動，水洗時間問題，實際上并沒有按照預(yù)定的時間停止著色反應(yīng)，顏色分散度較大，達(dá)到一定色調(diào)是有困難的。
上述情況表明，由于不銹鋼著色法著色溫度較高，顏色控制不穩(wěn)定，生產(chǎn)顏色和色調(diào)一致的高品質(zhì)彩色不銹鋼存在很大的問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種著色溫度較低，能耗較小，可靠性和控制精度高的不銹鋼低溫化學(xué)著色方法，利用該方法可生產(chǎn)出顏色和色調(diào)一致的高品質(zhì)彩色不銹鋼。
本發(fā)明的目的通過采取以下方案予以實現(xiàn)一種不銹鋼低溫化學(xué)著色方法，首先將不銹鋼進(jìn)行前處理，然后將處理過的不銹鋼放入著色液中進(jìn)行著色處理，著色溫度為50～60℃，采用微機(jī)控制著色電位和起色電位，當(dāng)著色電位達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電位差時，用鉑電極作參比電極，石墨陽極作對電極，對著色不銹鋼進(jìn)行陰極極化，不銹鋼和參比電極之間的電位差為200～1500mv，保持2～3min，使不銹鋼急速停止著色反應(yīng)，最后將著色后的不銹鋼進(jìn)行固膜和封閉處理，水洗干燥，即可得到各種顏色的彩色不銹鋼。
本發(fā)明所用的低溫著色液包括H2SO4、CrO3、氟碳表面活性劑、有機(jī)酸和稀土元素，其中H2SO4和CrO3的重量比例為1∶0.2～2；氟碳表面活性劑為全氟磺酸或其鹽；有機(jī)酸為檸檬酸或其鹽；稀土元素為混合輕稀土；氟碳表面活性劑、有機(jī)酸和稀土元素的重量含量分別為1～10g/L、1～15g/L和2～8g/L。通過添加氟碳表面活性劑、有機(jī)酸和稀土元素，降低了著色溫度，比通常INCO法降低20～30℃，由于著色溫度低，酸霧溢出較少，對環(huán)境的影響較小；同時由于著色反應(yīng)溫度低，不銹鋼在低溫下即可著色，降低了能耗，減少了溶液的蒸發(fā)，便于操作和控制，有利于操作個人的健康。
本發(fā)明采用微機(jī)控制著色不銹鋼的電位差，在達(dá)到預(yù)定的電位時，采用外加電源的陰極保護(hù)法，保護(hù)電位在200～1500mv之間，可使不銹鋼材料急速停止著色反應(yīng)，實際結(jié)果表明這種方法對各種顏色和各種表面的不銹鋼材料都適用，改善了色調(diào)的再現(xiàn)性，可以避免著色過頭、褪色和長時間不上色等問題，結(jié)果得到了一種著色色差小，再現(xiàn)性良好的著色效果。本發(fā)明工藝簡單，著色溫度低，著色穩(wěn)定，同時由于采用微機(jī)控制著色電位并且采用外加電壓的陰極保護(hù)裝置，可以有效提高著色的可靠性和控制精度。
圖1為本發(fā)明實施例的工藝流程圖；圖2為本發(fā)明實施例的著色電位控制系統(tǒng)組成圖。
具體實施方法下面列舉一部分具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，有必要在此指出的是以下具體實施例只用于對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，不代表對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。其他人根據(jù)本發(fā)明做出的一些非本質(zhì)的修改和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實施例1采用如圖1所示的工藝流程圖，對1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼進(jìn)行著色處理，1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼成分如下表1 1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼化學(xué)成分(wt％)
奧氏體不銹鋼經(jīng)過除油、拋光、電化學(xué)活化后水洗，再在下述著色溶液中進(jìn)行著色處理，化學(xué)著色液配方和工藝條件如下硫酸 520g/L鉻酐 280g/L全氟正辛基磺酸 2g/L混合輕稀土 4g/L檸檬酸 8g/L余量 水溫度 60℃著色電位控制系統(tǒng)如圖2所示，將不銹鋼、鉑電極及石墨陽極一同浸入著色液中，利用鉑電極作參比電極，由于不銹鋼和鉑電極的電位不同，產(chǎn)生電位差，有電流通過導(dǎo)線，隨著不銹鋼化學(xué)著色反應(yīng)的不斷發(fā)展，氧化膜的厚度逐漸增加，電位隨之發(fā)生變化，在整個著色過程中，即測得不銹鋼著色電位-時間關(guān)系曲線，確定起色電位以后，用電位差控制顏色，不同的電位差對應(yīng)不同的顏色，如著色電位差Δφ＝9～13mv是藍(lán)色，Δφ＝14～17.5mv是黃色，Δφ＝21～21.8mv是綠色，當(dāng)電位差達(dá)到一定值時，計算機(jī)發(fā)出指令，通過控制器控制恒電位儀，對不銹鋼板施加陰極極化電位，陰極保護(hù)電位為500mv，著色反應(yīng)立即中止。
然后將著色后的不銹鋼板清洗后放入下述固膜液中進(jìn)行陰極電解處理，固膜液配方和工藝條件如下鉻酐 250g/L磷酸 20g/L鉬酸鈉 10g/L
陰極電流密度 0.2～1.0A/dm2時間 5～10min溫度 室溫將不銹鋼板取出后水洗，然后進(jìn)行封閉處理即可得到各種顏色的彩色不銹鋼板。
實施例2采用如圖1所示的工藝流程圖，對奧氏體不銹鋼進(jìn)行著色處理，奧氏體不銹鋼經(jīng)過除油、拋光、電化學(xué)活化后水洗，再在下述著色溶液中進(jìn)行著色處理，化學(xué)著色液配方和工藝條件如下硫酸 500g/L鉻酐 280g/L全氟環(huán)己烷磺酸 3g/L混合輕稀土 5g/L檸檬酸鈉 6g/L余量 水溫度 55℃著色電位控制系統(tǒng)如圖2所示，將不銹鋼、鉑電極及石墨陽極一同浸入著色液中，利用鉑電極作參比電極，隨著不銹鋼化學(xué)著色反應(yīng)的不斷發(fā)展，氧化膜的厚度逐漸增加，電位隨之發(fā)生變化，在整個著色過程中，即測得不銹鋼著色電位-時間關(guān)系曲線，確定起色電位以后，用電位差控制顏色，不同的電位差對應(yīng)不同的顏色，如著色電位差Δφ＝9～11.5mv是藍(lán)色，Δφ＝15～18mv是黃色，Δφ＝20～22mv是綠色，當(dāng)電位差達(dá)到一定值時，計算機(jī)發(fā)出指令，通過控制器控制恒電位儀，對不銹鋼板施加陰極極化電位，陰極保護(hù)電位為1000mv，著色反應(yīng)立即中止。
再將著色后的不銹鋼板清洗后放入下述固膜液中進(jìn)行陰極電解處理，固膜液配方和工藝條件如下鉻酐 250g/L磷酸 20g/L鉬酸鈉 10g/L
陰極電流密度 0.2～1.0A/dm2時間 5～10min溫度 室溫將不銹鋼板取出后水洗，然后進(jìn)行封閉處理即可得到藍(lán)、灰、黃、綠等顏色的不銹鋼。
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼低溫化學(xué)著色方法，其特征在于首先將不銹鋼進(jìn)行前處理，然后將處理過的不銹鋼放入著色液中進(jìn)行著色處理，著色溫度為50～60℃，采用微機(jī)控制著色電位和起色電位，當(dāng)著色電位達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電位差時，用鉑電極作參比電極，石墨陽極作對電極，對著色不銹鋼進(jìn)行陰極極化，不銹鋼和參比電極之間的電位差為200～1500mv，保持2～3min，使不銹鋼急速停止著色反應(yīng)，最后將著色后的不銹鋼進(jìn)行固膜和封閉處理，水洗干燥，即可得到各種顏色的彩色不銹鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的不銹鋼低溫化學(xué)著色溶液，其特征在于著色液中包含有H2SO4和CrO3。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的不銹鋼低溫化學(xué)著色溶液，其特征在于著色液中H2SO4和CrO3的重量比例為1∶0.2～2。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的不銹鋼低溫化學(xué)著色溶液，其特征在于著色液中還包含有氟碳表面活性劑、有機(jī)酸和稀土元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的不銹鋼低溫化學(xué)著色溶液，其特征在于氟碳表面活性劑為全氟磺酸或其鹽；有機(jī)酸為檸檬酸或其鹽；稀土元素為混合輕稀土。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4或5所述的不銹鋼低溫化學(xué)著色溶液，其特征在于著色液中氟碳表面活性劑、有機(jī)酸和稀土元素的重量含量分別為1～10g/L、1～15g/L和2～8g/L。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種不銹鋼低溫化學(xué)著色方法，該方法首先將不銹鋼進(jìn)行前處理，然后將處理過的不銹鋼放入著色液中進(jìn)行著色處理，著色溫度為50～60℃，采用微機(jī)控制著色電位和起色電位，當(dāng)著色電位達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電位差時，用鉑電極作參比電極，石墨陽極作對電極，對著色不銹鋼進(jìn)行陰極極化，不銹鋼和參比電極之間的電位差為200～1500mv，保持2～3min，使不銹鋼急速停止著色反應(yīng)，最后將著色后的不銹鋼進(jìn)行固膜和封閉處理，水洗干燥，即可得到各種顏色的彩色不銹鋼。本發(fā)明所用的低溫著色液包括H
文檔編號C25D11/00GK1995477SQ200610123952
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月1日
發(fā)明者韓文生, 王鵬程 申請人:廣州電器科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan