專利名稱：一種利用余溫著色的著色劑、使用方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬著色劑、使用方法及其應(yīng)用，更確切地說(shuō)涉及一種利用金屬在淬火或回火時(shí)的余溫，將金屬浸漬入所述的著色劑中，形成保護(hù)膜，屬于金屬著色劑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬零件表面著色(常稱為發(fā)黑)技術(shù)廣泛地應(yīng)用于各類機(jī)械、精密儀器、彈簧、標(biāo)準(zhǔn)件、武器和日用品零件的保護(hù)和裝飾。多年來(lái)，鋼鐵材料的表面發(fā)藍(lán)工藝一直存在著耗能高和使用亞硝酸鈉的缺點(diǎn)。近十多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外相繼開(kāi)發(fā)出新的常溫著色劑。例如劉慶需等“常溫鋼鐵發(fā)黑劑”專利申請(qǐng)(CN9510666.8)涉及一種常溫發(fā)黑劑，其主要成份由磷酸、磷酸二氫鉀、硫酸銅、二氧化硒、EDTA、檸檬酸鈉、聚乙烯醇組成，利用CuSO4-SeO2體系，在此溶液中鋼鐵零件表面轉(zhuǎn)換出銅，銅再與硒鹽發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成一層硒化銅黑色膜；又如重慶博達(dá)科技實(shí)業(yè)公司提出的“鋼鐵常溫快速節(jié)能發(fā)黑劑”申請(qǐng)(CN90101362.5)，涉及的發(fā)黑劑是以磷酸鹽及氧化銅沉淀相結(jié)合形成無(wú)定形晶體膜，具體組成是硫酸銅4-8g/l，硒鹽氧化劑4-8g/l，磷酸鹽7-15g/l，硝酸鹽2-4g/l，檸檬酸鹽(絡(luò)合劑)2-4g/l，穩(wěn)定劑20ml/l。
由此可見(jiàn)所報(bào)道的常溫著色(發(fā)黑)劑雖然克服了傳統(tǒng)工藝存在的部分弊端，但幾乎所有報(bào)道的著色發(fā)黑劑中均屬硫酸銅——亞硒酸體系，在金屬表面所形成的保護(hù)膜主成分系二氧化硒劇毒物品，而且發(fā)黑膜與鋼鐵基體的結(jié)合力不理想。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人試圖從另一角度提出一種新的著色劑(發(fā)黑劑)體系，并大膽提出利用金屬淬火或回火時(shí)的余溫，將金屬浸漬入特殊著色劑中，形成色彩飽滿、韌性好、硬度高的著色保護(hù)膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用金屬余溫著色的著色劑、使用方法及應(yīng)用。所述的利用金屬余溫的著色劑是由熱塑性樹(shù)脂、色漿和助劑及水組成。其特征在于熱塑性水溶性樹(shù)脂如松香變性樹(shù)脂、聚烯烴、氟樹(shù)脂、聚酯、聚碳酸酯、丙烯酸、聚丙烯酸、聚甲醛、橡膠等(包括變性樹(shù)脂)中的一種。
所述的色漿為無(wú)機(jī)色漿如氧化鐵紅、氧化鐵黑、炭黑、鈦白粉、鐵黃等中的一種。
所述的助劑為乳化劑、防霉劑、防銹劑、消泡劑或螯合劑中一種或幾種，依不同著色對(duì)象而決定的。
其中所述的乳化劑為OP(壬基酚聚氧乙烯醚)、MF(萘磺酸鹽甲醛縮合物)及司盤(pán)或聚醚；所述的防霉劑為苯甲酸鹽、抗壞血酸、植物提取物；所述的防銹劑為油酸皂、亞硝酸鹽或苯駢三氮唑；所述的消泡劑為醇或有機(jī)硅；所述的螯合劑為EDTA(乙二胺四乙酸)或聚羧酸鹽。
其重量百分組成是熱塑性樹(shù)脂5-15色漿 0.5-2助劑 0.15-2水余量本發(fā)明所提供的著色劑的制備方法是將上述濃縮物加入水中即形成一種工作液，在熱塑性樹(shù)脂中加入所需的色漿、助劑和水組成著色劑，應(yīng)用于金屬著色領(lǐng)域。在應(yīng)用著色劑時(shí)固含量0.5-5.5％，即水含量99.5-94.5％。使用時(shí)是利用淬火、回火時(shí)的余溫200-600℃，將工件浸入著色液中30-180秒鐘。
基本原理是利用高分子熱縮性樹(shù)脂聚合自于成膜的原理，將工件(金屬)浸漬入著色劑中，使色漿均勻牢固地吸附材料表面，取出后自然干燥或烘干。大部分可以自干，小部分工件需烘干，形成色彩飽滿、韌性好、硬度高的著色保護(hù)膜。所制作的著色保護(hù)膜的耐候性、耐化學(xué)藥品性、光澤、附著力和保色性等。均優(yōu)于目前使用的煮黑、常溫發(fā)黑、磷化發(fā)黑的工藝。該膜致密性用3％硫酸銅點(diǎn)滴，優(yōu)于JB2836-80標(biāo)準(zhǔn)，30分鐘無(wú)玫瑰紅斑。防腐性用5％草酸溶液點(diǎn)滴，超過(guò)德國(guó)DIN50938標(biāo)準(zhǔn)，120分鐘無(wú)腐蝕斑點(diǎn)。防銹性用3％氯化鈉溶液浸漬達(dá)到QB72-80標(biāo)準(zhǔn)，120分鐘無(wú)銹斑。用5％鹽霧試驗(yàn)可連續(xù)12hr噴霧。均優(yōu)于目前使用的煮黑、常溫發(fā)黑和磷化發(fā)黑工藝，它完全可取代有污染的堿性煮黑工藝。
本發(fā)明所述的著色劑有望應(yīng)用于鋼鐵材料表面發(fā)黑處理或所有金屬的表面處理(詳見(jiàn)實(shí)施例)。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)下面具體實(shí)施例，以進(jìn)一步闡明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，但本發(fā)明決非僅局限于實(shí)施例。
實(shí)施例1將Φ16*30mm螺絲在高溫電阻爐中250℃加熱20分鐘(模擬淬火回火時(shí)的溫度)后，取出。投入至由高分子水溶性熱塑型樹(shù)脂、色漿、助劑和水配制的著色液中，半分鐘取出。干燥。所述的著色劑由聚烯烴、氧化鐵紅及助劑組成，組成分別為15wt％、1wt％和0.5wt％(余量為水)，使用時(shí)將所述著色劑固含量0.5％，再加水99.5％作為著色液的。
實(shí)施例2將Φ16*30mm螺絲在高溫電阻爐中350℃加熱20分鐘(模擬淬火回火時(shí)的溫度)后，取出。投入至由高分子水溶性熱塑型樹(shù)脂、色漿、助劑和水配制的著色液中，20秒后取出。干燥。所述的著色劑由聚碳酸酯、氧化鐵黑和防銹劑按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)15％、0.8％和1％組成(余量為水)。使用時(shí)將所述著色劑固含量3wt％再加97wt％作為著色液的。
實(shí)施例3將Φ16*30mm螺絲在高溫電阻爐中450℃加熱20分鐘(模擬淬火回火時(shí)的溫度)后，取出。投入至由高分子水溶性熱塑型樹(shù)脂、色漿、助劑和水配制的著色液中，半分中取出。干燥。所述的著色劑由聚丙烯酸樹(shù)脂、炭黑及助劑按12.5wt％、2wt％和2wt％(其余為水)配比組成，使用時(shí)著色劑的固含量為4.5wt％，水含量為95.5wt％。
實(shí)施例4將Φ16*30mm螺絲在高溫電阻爐中450℃加熱20分鐘(模擬淬火回火時(shí)的溫度)后，取出。投入至由高分子水溶性熱塑型樹(shù)脂、色漿、助劑和水配制的著色液中，半分中取出。干燥。所述的著色劑由聚丙烯酸、炭黑及助劑按12.5wt％、2wt％和2wt％(其余為水)配比組成，使用時(shí)著色劑的固含量為4.5wt％，水含量為95.5wt％。
實(shí)施例5將Φ16*30mm螺絲在高溫電阻爐中550℃加熱20分鐘(模擬淬火回火時(shí)的溫度)后，取出。投入至由高分子水溶性熱塑型樹(shù)脂、色漿、助劑和水配制的著色液中，半分中取出。干燥。所述的著色劑由水性聚氨脂樹(shù)脂、炭黑及助劑按10wt％、2wt％和0.6wt％(其余為水)配比組成，使用時(shí)著色劑的固含量為5.5wt％，水含量為94.5wt％。
上述實(shí)例發(fā)黑后的螺絲著色保護(hù)膜的耐候性、耐化學(xué)耐化學(xué)藥品性、光澤、附著力和保色性。均優(yōu)于目前使用的煮黑、常溫發(fā)黑、磷化發(fā)黑的工藝。該膜致密性用3％硫酸銅點(diǎn)滴，優(yōu)于JB2836-80標(biāo)準(zhǔn)，30分鐘無(wú)玫瑰紅斑。防腐性用5％草酸溶液點(diǎn)滴，超過(guò)德國(guó)DIN50938標(biāo)準(zhǔn)，120分鐘無(wú)腐蝕斑點(diǎn)。防銹性用3％氯化鈉溶液浸漬達(dá)到QB72-80標(biāo)準(zhǔn)，120分鐘無(wú)銹斑。用5％鹽霧試驗(yàn)可連續(xù)12hr噴霧。
權(quán)利要求
1.一種利用余溫著色的著色劑，其特征在于所述的著色劑是由熱塑性樹(shù)脂、色漿和助劑及水組成，組成的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為熱塑性樹(shù)脂5-15色漿 0.5-2助劑 0.15-2水余量其中，所述的熱塑性水溶性樹(shù)脂為松香變性樹(shù)脂、聚烯烴、氟樹(shù)脂、聚酯、聚碳酸酯、丙烯酸、聚丙烯酸、聚甲醛和橡膠中的一種；所述的著色漿為無(wú)機(jī)色漿為氧化鐵紅、氧化鐵黑、炭黑、鈦白粉和鐵黃中的一種；所述的助劑為乳化劑、防霉劑、防銹劑、消泡劑或螯合劑中一種或幾種。
2.按權(quán)利要求1所述的利用余溫著色的著色劑，其特征在于所述的熱塑性水溶性樹(shù)脂為聚烯烴、氟樹(shù)脂、聚酯、聚碳酸酯、丙烯酸、聚丙烯酸、聚甲醛和橡膠的變性樹(shù)脂中的一種。
3.按權(quán)利要求1所述的利用余溫著色的著色劑，其特征在于鋼鐵材料表面發(fā)黑處理或金屬的表面處理。所述的乳化劑為壬基酚聚氧乙烯醚、萘磺酸鹽甲醛縮合物及司盤(pán)或聚醚；所述的防霉劑為苯甲酸鹽、抗壞血酸、植物提取物；所述的防銹劑為油酸皂、亞硝酸鹽或苯駢三氮唑；所述的消泡劑為醇或有機(jī)硅；所述的螯合劑為乙二胺四乙酸或聚羧酸鹽。
4.使用如權(quán)利要求1所述的利用余溫著色的著色劑的方法，其特征在于使用步驟是(a)在熱塑性水溶性樹(shù)脂中加入按權(quán)利要求1配比的色漿，助劑和水組成著色劑；(b)使用時(shí)著色劑的固含量為0.5-5.5％，水含量為99.5-94.5％配成著色液；(c)利用淬火、回火時(shí)的余溫為200-600℃，將工件浸入步驟(b)的著色液中30-180秒，取出干燥后形成保護(hù)膜。
5.按權(quán)利要求4所述的利用余溫著色的著色劑的使用方法，其特征在于步驟(c)浸入著色液后取出的工件自行干燥或烘干。
6.一種利用余溫著色的著色劑的應(yīng)用，其特征在于用于鋼鐵材料表面發(fā)黑和金屬的表面處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用余溫著色的著色劑使用方法及其應(yīng)用，其特征在于所述的著色劑是由熱塑性樹(shù)脂、色漿和助劑及水組成，組成的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)依次為5－15％、0.5－2％、0.15－2％以及余量為水。使用時(shí)著色液是按著色劑固含量為0.5－5.5％，水含量為99.5－94.5％，配制的，利用淬火、回火時(shí)的200－600℃余溫將工件浸入著色液中30－180秒，取出干燥后形成保護(hù)膜。本發(fā)明提供的著色劑，有望應(yīng)用于鋼鐵材料表面發(fā)黑和金屬的表面處理。
文檔編號(hào)C23C22/05GK1851048SQ20061002712
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者徐強(qiáng) 申請(qǐng)人:徐強(qiáng), 上海光鏵科技有限公司