鋅材陽極氧化和表面染色的方法
【專利說明】
(一)
技術領域
[0001]本發明屬于金屬表面處理技術領域，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】
[0002]金屬鋅具有良好的壓延性、耐磨性和抗腐蝕性等優點，成本低且能與多種金屬制成物理與化學性能更加優良的合金，已被廣泛應用于建筑業、機械制造業、家電等行業，如家具配件、建筑裝飾、浴室配件、燈飾零件、玩具、領帶夾、皮帶扣、各種金屬飾扣、以及工廠屋面板等。據統計，我國鋅儲量十分豐富，發展鋅合金，使資源優勢變為經濟優勢，在我國的工業發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械性能、優異的耐蝕性能，還需要有良好的裝飾效果。目前國內業界在鋅及鋅合金的冶煉、加工成型等方面幾乎不存在技術瓶頸，但表面裝飾上與國外有一定的差距。
[0003]國內外文獻關于鋅及鋅合金的著色技術的報道有很多，鋅合金壓鑄鍍件為提高防護裝飾目的，一般都會進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良，而且得到的鈍化膜顏色豐富，裝飾性較強。然而隨著RoHS和WEEE指令的實施，六價鉻鈍化工藝的應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生黑色外觀，達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行著色，一般磷化后表面會出現灰色、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。而化學染色技術在二十世紀八十年代得到了飛速的發展，色系豐富且工藝較為簡單，然而國內外化學染色技術大多基于鉻酸鹽鈍化，該技術對環境危害是極大的。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，再利用染色技術進行著色。但關于鋅及鋅合金的陽極氧化形成多孔結構、以及利用化學染料進行染色等技術鮮有報道。針對鋅及鋅合金開發一種類似于鋁的陽極氧化和染色技術將有很大的應用前景，與其他著色方法相比，該技術具有明顯的優勢，如著色膜層牢固度高、色彩可以任意調配、操作簡單、成本低等。
(三)

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種鋅材陽極氧化和表面染色的方法，經過本發明方法的處理，能夠得到表面光滑，顏色鮮艷且均勻的鋅材。
[0005]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0006]—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:
[0007](I)先對鋅材表面進行常規預處理，再將鋅材置于乙醇-丙酮混合液中進行超聲處理，之后用清水沖洗干凈，備用；
[0008](2)將步驟(I)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行陽極氧化，電壓為I?40V(優選10?30V)，時間為I?30min(優選10?20min)，之后取出鋅材用清水沖洗干凈并烘干，備用；
[0009]所述的電解液由酸、主鹽、有機溶劑和水組成;所述的電解液中，酸的濃度為0.01?3mol/L，優選0.02?0.7511101/1;主鹽的濃度為0.1?5.011101/1，優選0.1?0.311101/1;有機溶劑的體積分數為5%?95%，優選30%?80% ;余量為水；
[0010]所述的酸為水楊酸、硫酸或氫氟酸；
[0011]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，優選碳酸鈉或碳酸鉀；
[0012]所述的有機溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、異丙醇、丙三醇、I，2_丙二醇、苯甲醇或苯乙醇，優選甲醇、乙醇、乙二醇或苯甲醇；
[0013](3)將步驟(2)處理好的鋅材浸漬于30?70°C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。
[0014]本發明中，所述的鋅材為金屬單質鋅或鋅合金;所述的鋅合金為市面上常用的所有壓鑄鋅合金。
[0015]本發明所述的方法，步驟(I)中，通常對鋅材表面進行常規預處理的方法為:先對鋅材表面進行除油，再進行噴砂、拋丸或打磨等處理，最后用清水沖洗干凈即可。
[0016]步驟(I)中，所述乙醇-丙酮混合液中乙醇與丙酮的體積比為I:0.5?2。
[0017]步驟(I)中，所述超聲的頻率為10?50KHz，時間為10?30min。
[0018]步驟(3)中，所述的染液由染料在30?70°C下溶于水中配制而成，所述染液中的染料濃度為I?100g/L(優選10?50g/L)。所述的染料可以為市面常用紡織染料，例如酸性染料、堿性染料或中性染料等，可商購獲得。所述的酸性染料具體例如:綠GLW CAS#: 6408-57-7、紫FBL CAS#:72243-90-4、橙GSN CAS#: 12217-33-3等(寧波乾唐化工有限公司)；所述的堿性染料具體例如:紅2GL CAS#: 42373-04-6、黃3GLCAS#: 4208-80-4、藍FRL CAS#: 15085-91-3等(寧波乾唐化工有限公司)；所述的中性染料具體例如:紅2GL CAS#: 12239-05-3、黃2GL CAS#:5601-29-6、黑WA CAS#: 5610-64-0等(寧波乾唐化工有限公司)。
[0019]本發明的有益效果在于:本發明鋅材陽極氧化和表面染色的方法，具有處理工藝簡單、低溫環保、耗能少、效率高、顏色豐富且均勻等優點，具有較強的應用前景和市場競爭力。
(四)
【附圖說明】
[0020]圖1是實施例1染上綠色(CMYK:C70M46Y56K1)后的鋅合金表面形貌；
[0021]圖2是實施例2染上紫色(CMYK:C83M82Y36K1)后的鋅合金表面形貌；
[0022]圖3是實施例3染上橙色(CMYK:C53M52Y86K1)后的鋅合金表面形貌。(五)
【具體實施方式】
[0023]下面通過具體實施例對本發明進行進一步的說明，但本發明的保護范圍并不僅限于此。
[0024]實施例1
[0025](I)配制陽極氧化電解液IL，配方為:水楊酸0.02M、硫酸錢37g、乙醇500ml、余量為水。按照配方，將上述試劑稱量好后，放入燒杯中攪拌并使其完全溶解，得到陽極氧化電解液。
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