[發(fā)明專利]鋅材陽極氧化和表面染色的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610045930.8
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105543936B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐誼平;張歡樂;洪良;明振濤;鄭國渠
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C25D11/34
• 分類號: C25D11/34
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司33201
• 代理人: 黃美娟,王兵

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對鋅材的較低電壓陽極氧化和表面染色的方法。

(二)背景技術(shù)

金屬鋅具有良好的壓延性、耐磨性和抗腐蝕性等優(yōu)點，成本低且能與多種金屬制成物理與化學(xué)性能更加優(yōu)良的合金，已被廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、家電等行業(yè)，如家具配件、建筑裝飾、浴室配件、燈飾零件、玩具、領(lǐng)帶夾、皮帶扣、各種金屬飾扣、以及工廠屋面板等。據(jù)統(tǒng)計，我國鋅儲量十分豐富，發(fā)展鋅合金，使資源優(yōu)勢變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢，在我國的工業(yè)發(fā)展中有著極為重要的作用。隨著人們生活水平的不斷提高，對鋅及鋅合金的性能要求越來越高，不僅需要有較好的機(jī)械性能、優(yōu)異的耐蝕性能，還需要有良好的裝飾效果。目前國內(nèi)業(yè)界在鋅及鋅合金的冶煉、加工成型等方面幾乎不存在技術(shù)瓶頸，但表面裝飾上與國外有一定的差距。

國內(nèi)外文獻(xiàn)關(guān)于鋅及鋅合金的著色技術(shù)的報道有很多，鋅合金壓鑄鍍件為提高防護(hù)裝飾目的，一般都會進(jìn)行彩色鉻酸鹽鈍化處理、磷化著色處理等。其中六價鉻鈍化膜不僅耐蝕性優(yōu)良，而且得到的鈍化膜顏色豐富，裝飾性較強(qiáng)。然而隨著RoHS和WEEE指令的實施，六價鉻鈍化工藝的應(yīng)用受到了明顯的限制，取而代之的是三價鉻鈍化工藝及無鉻鈍化工藝。2008年香港安美特化學(xué)有限公司推出了一種三價鉻黑色鈍化的后浸處理，通過鈍化液中含有的其他過渡金屬元素而產(chǎn)生黑色外觀，達(dá)到了裝飾性的外觀和耐腐蝕性的要求；無鉻鈍化工藝主要是采用鈦酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、稀土金屬鹽、硅酸鹽、有機(jī)物等鈍化，如專利CN104233251A《一種鍍鋅層無鉻鈍化工藝》、CN104175650A《一種全無鉻鈍化彩色鍍鋅鋼板及其制造方法》。另外磷化工藝也能對鋅及鋅合金表面進(jìn)行著色，一般磷化后表面會出現(xiàn)灰色、黑色等色彩，如專利CN104250738A《一種鍍鋅鋼板的表面磷化工藝》、CN101413121A《鍍鋅層磷化與無鉻鈍化相結(jié)合的金屬表面處理工藝》等，但色系欠豐富，滿足不了裝飾性的目的。而化學(xué)染色技術(shù)在二十世紀(jì)八十年代得到了飛速的發(fā)展，色系豐富且工藝較為簡單，然而國內(nèi)外化學(xué)染色技術(shù)大多基于鉻酸鹽鈍化，該技術(shù)對環(huán)境危害是極大的。與鋅同為兩性金屬的鋁及鋁合金，可以輕松的進(jìn)行各種著色，主要是因為可以在鋁及鋁合金做陽極氧化處理，在表面形成多孔的氧化鋁膜層，再利用染色技術(shù)進(jìn)行著色。但關(guān)于鋅及鋅合金的陽極氧化形成多孔結(jié)構(gòu)、以及利用化學(xué)染料進(jìn)行染色等技術(shù)鮮有報道。針對鋅及鋅合金開發(fā)一種類似于鋁的陽極氧化和染色技術(shù)將有很大的應(yīng)用前景，與其他著色方法相比，該技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，如著色膜層牢固度高、色彩可以任意調(diào)配、操作簡單、成本低等。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋅材陽極氧化和表面染色的方法，經(jīng)過本發(fā)明方法的處理，能夠得到表面光滑，顏色鮮艷且均勻的鋅材。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鋅材陽極氧化和表面染色的方法，所述的方法包括如下步驟：

(1)先對鋅材表面進(jìn)行常規(guī)預(yù)處理，再將鋅材置于乙醇-丙酮混合液中進(jìn)行超聲處理，之后用清水沖洗干凈，備用；

(2)將步驟(1)處理好的鋅材放入電解液中作為陽極，并以石墨作為陰極進(jìn)行陽極氧化，電壓為1～40V(優(yōu)選10～30V)，時間為1～30min(優(yōu)選10～20min)，之后取出鋅材用清水沖洗干凈并烘干，備用；

所述的電解液由酸、主鹽、有機(jī)溶劑和水組成；所述的電解液中，酸的濃度為0.01～3mol/L，優(yōu)選0.02～0.75mol/L；主鹽的濃度為0.1～5.0mol/L，優(yōu)選0.1～0.3mol/L；有機(jī)溶劑的體積分?jǐn)?shù)為5％～95％，優(yōu)選30％～80％；余量為水；

所述的酸為水楊酸、硫酸或氫氟酸；

所述的主鹽為銨鹽或碳酸鹽；所述的銨鹽為氯化銨、硝酸銨、硫酸銨、碳酸銨、氟化銨中的一種或兩種以上任意比例的混合物，優(yōu)選氯化銨、硝酸銨或氟化銨；所述的碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸鋅、碳酸銅、碳酸鉀中的一種或兩種以上任意比例的混合物，優(yōu)選碳酸鈉或碳酸鉀；

所述的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、異丙醇、丙三醇、1,2-丙二醇、苯甲醇或苯乙醇，優(yōu)選甲醇、乙醇、乙二醇或苯甲醇；

(3)將步驟(2)處理好的鋅材浸漬于30～70℃的染液中，5～20min后取出，用清水沖洗干凈，再置于沸水中，20～60min后取出并烘干，即得成品。

本發(fā)明中，所述的鋅材為金屬單質(zhì)鋅或鋅合金；所述的鋅合金為市面上常用的所有壓鑄鋅合金。