一種碳鋼著彩色不銹鋼光干涉色的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種碳鋼著色新方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種在碳鋼表面著彩色不銹鋼干涉色的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳鋼是一種很重要的工業(yè)材料，具有很高的硬度、很優(yōu)越的力學(xué)性能以及低廉的價(jià)格等特性，廣泛地應(yīng)用于鐵道、橋梁、各類(lèi)建筑工程，以及各種金屬構(gòu)件、機(jī)械零件。隨著科技的進(jìn)步和各行各業(yè)的飛速發(fā)展以及人民的生活水平不斷地提高，碳鋼的應(yīng)用領(lǐng)域也迅速拓展開(kāi)來(lái)，碳鋼的單一色彩和較低的耐腐蝕特性很難滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。因此，長(zhǎng)期以來(lái)研宄人員都一直積極研宄碳鋼的不同著色技術(shù)，以便于能夠制造出多姿多彩的碳鋼新產(chǎn)品，滿(mǎn)足人民日益增長(zhǎng)的需求。
[0003]傳統(tǒng)的碳鋼化學(xué)著色只能得到黑色和藍(lán)色兩種顏色的碳鋼，通常使用堿性氧化法和酸性氧化法。堿性氧化法以硝酸鈉、亞硝酸鈉和氫氧化鈉熔融鹽為著色配方，在高溫?zé)峥諝饧?00°C以上的過(guò)熱蒸氣中處理30~50min，即可得到藍(lán)色碳鋼；而酸性氧化法是以磷酸、硝酸鈣、氧化錳為著色液配方，在100°C下，將經(jīng)過(guò)預(yù)處理(除油、除銹)碳鋼置于著色液中處理30~60min，即可得到黑色碳鋼。
[0004]這種傳統(tǒng)的碳鋼著色方法存在一定的問(wèn)題，其一、工藝操作反應(yīng)的溫度比較高，能量消耗大，設(shè)備成本高；其二、其著色所得的顏色只有藍(lán)色和黑色兩種，沒(méi)有不銹鋼化學(xué)著色那樣可以得到艷麗如寶石一樣的多種色彩，并且光澤度好；其三、表面膜的耐磨性能不佳?；谏鲜鰡?wèn)題，科研人員一直在努力地尋找其他碳鋼著色的新方法，來(lái)滿(mǎn)足行業(yè)的需求。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中也有采用其他工藝手段來(lái)實(shí)現(xiàn)碳鋼著色的，例如，申請(qǐng)?zhí)枮?01410057027.4的專(zhuān)利公開(kāi)了一種彩色不銹鋼薄膜的制備方法，包括通過(guò)濺射鍍膜技術(shù)在普通碳鋼或合金鋼的表面濺射一層不銹鋼薄膜，然后通過(guò)化學(xué)著色處理，在普通鋼或合金鋼表面形成彩色不銹鋼復(fù)合層，使得普通的碳鋼或合金鋼具有一般彩色不銹鋼的效果。但是該方法采用的濺射鍍膜技術(shù)工藝復(fù)雜、濺射裝置也過(guò)于復(fù)雜，設(shè)備運(yùn)行成本高，且不適合沉積厚度均勻的大面積薄膜。碳鋼電鍍是另一種較好的碳鋼著色方法，它不但可以得到一層很厚的金屬沉積膜，能顯著提高碳鋼的耐磨性、耐腐蝕性，而且它還能夠在碳鋼表面得到一層潔凈的銀白色(如電鍍鉻)和古銅色(如電鍍銅)、金色(電鍍金)等金屬裝飾色彩。然而，由于電鍍金屬成分單一，不管怎樣，通過(guò)電鍍來(lái)給碳鋼著色顏色仍然單調(diào)，而且該技術(shù)已經(jīng)很古老、沒(méi)有新意，長(zhǎng)期以來(lái)人民對(duì)其已經(jīng)產(chǎn)生了審美疲勞。
[0006]目前，鋼鐵行業(yè)品種單一，競(jìng)爭(zhēng)白熱化，行業(yè)中除了價(jià)格和規(guī)模競(jìng)爭(zhēng)外，很少有新技術(shù)、新產(chǎn)品，很多小規(guī)模企業(yè)頻臨倒閉。因此，開(kāi)發(fā)碳鋼新品種，深化碳鋼品種結(jié)構(gòu)，對(duì)推動(dòng)行業(yè)發(fā)展很有必要。本發(fā)明就是為了滿(mǎn)足人們的審美需求和拓寬碳鋼的品質(zhì)結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)一種彩色碳鋼新產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的主要目的是改善現(xiàn)有碳鋼著色技術(shù)中色彩單一的問(wèn)題，提供了一種碳鋼化學(xué)著色的新方法。本發(fā)明通過(guò)首先在碳鋼表面電鍍一層類(lèi)似不銹鋼的成分，然后再象不銹鋼化學(xué)著色那樣把碳鋼表面鍍層氧化成各種彩色。雖然它不像不銹鋼那樣通過(guò)化學(xué)氧化處理直接把不銹鋼表面氧化成一層彩色膜與不銹鋼融為一體，但它可以得到一層很厚的金屬沉積膜，能顯著提高碳鋼的耐磨性、耐蝕性；而且還能在碳鋼表面得到如同彩色不銹鋼那樣美麗的光干涉色，外觀上把碳鋼變成了彩色不銹鋼。
[0008]本發(fā)明方法通過(guò)兩步實(shí)現(xiàn)將碳鋼著成多種色彩，本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種在碳鋼表面著彩色不銹鋼干涉色的方法，包括如下步驟:
步驟一:在碳鋼表面電鍍一層不銹鋼鍍層
(11)除油:使用金屬除油去污劑去除所述碳鋼表面的油污，再用50~80°c的清水清洗干凈，得到除油后的碳鋼；
(12)酸洗除銹:使用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5~30%的鹽酸對(duì)步驟(11)所述除油處理后的碳鋼進(jìn)行酸洗除銹，再用50~80°C的清水清洗干凈，得到除銹后的碳鋼；
(13)拋光:對(duì)步驟(12)所述經(jīng)酸洗除銹后的碳鋼進(jìn)行拋光，再進(jìn)一步除油、除銹，并用50-80 0C的清水清洗干凈，得到拋光后的碳鋼；
(14)電鍍:將步驟(13)所述拋光后的碳鋼置于盛有鍍液的電解槽中，以與鍍液具有相同成分的不銹鋼陽(yáng)極材料或者惰性電極為陽(yáng)極，所述碳鋼為陰極，通過(guò)直流電流，電流密度為5?30A/dm2，電解槽中所述鍍液的溫度為35?75°C，pH值為O?4，最終得到沉積有不銹鋼鍍層的碳鋼，電鍍時(shí)間根據(jù)所述不銹鋼鍍層的厚度決定；
(15)清洗:將步驟(14)所述得到的沉積有不銹鋼鍍層的碳鋼在50~80°C的清水中清洗干凈，烘干后即為半成品；
步驟二:將碳鋼表面氧化著色形成多種色彩
(21)除油:使用金屬除油去污劑將上述步驟(15)所述得到的半成品表面的油污去除，再用50~80°C的清水清洗干凈，得到除油后的半成品；
(22)拋光:將步驟(21)所述除油后的半成品進(jìn)行拋光，再用50~80°C的清水清洗干凈，得到拋光后的半成品；
(23)著色:將步驟(22)所述得到的拋光后的半成品置于盛有著色液的電解槽中，以所述拋光后的半成品為陽(yáng)極，鉛板為陰極，控制著色電流密度為0~30 A/dm2，著色溫度為_(kāi)5~90°C，著色時(shí)間為l~45min，著色完成后，得到著色后的成品；
(24)清洗:將步驟(23)所述著色后的成品在50~80°C的清水中清洗干凈，烘干后得到所述表面具有如同彩色不銹鋼光干涉色的彩色碳鋼。
[0009]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明上述所述的技術(shù)方案，所述碳鋼表面的不銹鋼鍍層的化學(xué)成分為Fe-Cr或者Fe-Cr-Ni，其中Fe-Cr-Ni鍍層比Fe-Cr鍍層有更強(qiáng)的耐腐蝕性。
[0010]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明上述所述的技術(shù)方案，所述不銹鋼陽(yáng)極材料選自ICrlSNiS或者lCrl8。
[0011]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明上述所述的技術(shù)方案，上述步驟(14)所述鍍液的組成是: 硫酸鉻100?300g/L， 硫酸亞鐵3?18g/L，
檸檬酸銨20?80g/L，
抗壞血酸5?30g/L，
硼酸10?50g/L，
硫酸銨50?300g/L，
氟化鈉I?10g/L，
十二烷基硫酸鈉 0.02?0.lg/L，溶劑為水。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明上述所述的技術(shù)方案，所述鍍液中還含有硫酸鎳，所述硫酸鎳含量為3?18g/L。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明上述所述的技術(shù)方案，步驟(14)中所述電流密度為16A/dm2,電解槽中所述鍍液的溫度為50°C，PH值為1.5。
[0014]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明上述所述的技術(shù)方案，上述步驟(23)所述著色液的組成是:
H2SO4100 ?500g/L，
CrO3100 ?300g/L，
MnSO4l~2g/L，
ZnSO45~20g/L,
NH4MoO4 2~20g/L，溶劑為水。
[0015]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明上述所述的技術(shù)方案，步驟(23)中著色溫度優(yōu)選為15°C。
[0016]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明上述所述的技術(shù)方案，步驟(13)和步驟(22)中所述拋光方式優(yōu)選為機(jī)械拋光或電解拋光。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)本發(fā)明先在碳鋼表面先預(yù)鍍一層化學(xué)成分為Fe-Cr或者是Fe-Cr-Ni的薄鍍層，然后再進(jìn)一步著色處理，屬于合金電鍍，而傳統(tǒng)的在碳鋼表面電鍍鋅、鉻、銅、鎳、錫、銀、金的方法，屬于單一金屬電鍍，電鍍出的碳鋼顏色非常單一；而且本發(fā)明方法相較于傳統(tǒng)的碳鋼電泳著色，不怕日曬雨淋，耐老化性能強(qiáng)得多；相比于傳統(tǒng)碳鋼的發(fā)黑發(fā)藍(lán)，本發(fā)明的碳鋼不但顏色豐富，而且耐腐性能更強(qiáng)；
(2)本發(fā)明采用的方法得到的彩色碳鋼色彩豐富，重現(xiàn)性好，并且該種彩色碳鋼的顏色是一種如同寶石一樣的光干涉色，有寶石藍(lán)、紫寶石、金黃色等多種色彩，具有很好的裝飾效果；
(3)本發(fā)明相比于傳統(tǒng)碳鋼著色方法，工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，反應(yīng)所需溫度低，時(shí)間短，能量消耗少，節(jié)約成本，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)；
(4)本發(fā)明通過(guò)大量的工藝試驗(yàn)研宄，獲得了最佳的鍍液配方和工藝條件，在碳鋼基體表面獲得了具有高硬度和高耐腐蝕性等優(yōu)異性能的新型合金鍍層，使所得彩色碳鋼的耐腐性能大大提尚。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了更好的理解本發(fā)明，以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
[0019]實(shí)施例1
本實(shí)施例所述碳鋼選用A3鋼，不銹鋼陽(yáng)極材料選自lCrl8Ni8，A3鋼表面電鍍層主要化學(xué)成分為Fe-Cr-Ni。
[0020]一種在A3鋼表面著彩色不銹鋼干涉色的方法，包括如下步驟: