一种材料表面着色方法技术

本发明专利技术公开了一种材料表面着色方法。该方法主要包括表面整理、化学镀打底、活化、化学镀着色和保色五大处理步骤。本发明专利技术巧妙地将复合化学镀技术应用于材料的装饰性表面处理，同时克服了传统着色技术色层薄、耐蚀及耐磨性差、易掉色以及传统化学镀技术镀层色调单一等应用缺陷。利用本发明专利技术提供的方法，不仅能够通过或调节处理时间，或控制着色镀液中硫酸铜含量水平轻松获得丰富色彩，显著提升材料美感，而且所制装饰镀层兼具优异的耐蚀性、耐磨性和耐久性且与基体结合牢固等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种材料表面着色方法
本专利技术属于材料加工
，具体涉及一种材料表面着色方法。
技术介绍
表面改性技术始终在为材料的保驾护航、增值添彩发挥巨大作用。其中，装饰性表面处理作为产品制造不可或缺的重要环节之一，是提升产品品位，增强对消费者吸引力的重要技术手段。随着科学技术和社会经济的发展，随着个性化需求的不断释放，市场对材料表面装饰性的要求越来越高，装饰性表面处理新技术的开发因此受到越来越多的关注。迄今为止，成功开发并获得制造业青睐的装饰性表面处理方法，主要包括以下三类：一、光整加工从工件表面不切除或仅切除极薄材料层，以提高精度、降低表面粗糙度为主要目的的切削加工方法。如超精加工、抛光、研磨和珩磨。二、彩色镀通常指彩色电镀和彩色离子镀。如电镀Au、Cr、Ag、Cu、Sn、Ni、Cu-Zn合金、Cu-Sn合金以及复合电镀等；离子镀TiC、TiN、WC和WN等碳化物和氮化物等。三、着色指通过化学或电化学作用在材料表面直接生成有色膜层，或生成因光的折射、反射及干涉而产生彩色外观的膜层。根据作用机理不同，可细分为电化学着色和化学着色。所谓电化学着色，是指将欲处理工件浸于电解液中作为工作电极，在电场介入条件下，金属微粒或/和金属氧化物电解沉积于基材表面实现着色目的方法，如电解着色。所谓化学着色，是指利用化学方法影响材料表面而使其着色，如染色或上色。以金属材料为例，主要是利用基材表面已有薄膜的吸附作用，将染料或有色微粒吸附于膜层的微孔内，或利用基材/溶液之间的化学反应，生成有色微粒并沉积于材料表面，使材料呈现出所要求的色彩。如韩为民在期刊《新技术新工艺》1983年第1期第29-32页发表题为“彩色镀”的文章，介绍了获得装饰性彩色镀层的主要方法：电镀法、离子镀法和着色法。文章指出：通过调整镀液成分，利用电镀金可得金色、绿色、玫瑰色、浅金色、红色、深金色等彩色镀层，利用电镀铬可得黑色、浅蓝色、彩虹色、金黄色等彩色镀层，利用电镀铜锌、铜锡可得金黄色、红金色等仿金镀层；通过离子镀Be2C(红色)、YC2和LaC2(黄色)、TaC(金褐色)等碳化物，以及Mg3N2(黄绿色)、LaN和MnN(黑色)以及TiN(金黄色)等氮化物，可得特定的彩色镀层。文章同时公开了彩色镀镍工艺：先镀黄铜打底，再按以下镀液配方和参数镀镍：75-80g/L氯化镍，13-15g/L硫氰酸铵，25-35g/L氯化锌和25-35g/L氯化铵，镀液pH值5-6，温度20-25℃，电流密度0.1-0.2A/dm2，处理时间3-5min。文章认为：着色既可直接在工件表面进行，又可先电镀一层适于着色的金属后进行，并给出了在黄铜上着蓝色的溶液配方和工艺参数：15-30g/L醋酸铅，60g/L硫代硫酸钠，30g/L醋酸，处理温度：82℃。屈志坚等在期刊《表面技术》2007年第3期第40-42页发表题为“彩色化学镀镍磷合金镀层研究”的文章，报道了为丰富传统化学镀层的色调所做的研究工作：以45碳钢为研究对象，首先在基材表面化学镀Ni-P合金，然后将镀态试样浸入以钼酸盐为着色剂的着色液中进行处理，通过控制处理时间，最终获得了蓝色、金黄色、紫色、绿色和彩虹色等装饰效果。文章公开的Ni-P镀液主要有效成分为：硫酸镍、次亚磷酸钠、乳酸和柠檬酸。优化的着色溶液配方和工艺参数如下：0.25-0.30g/L钼酸铵，0.80-0.90g/L次亚磷酸钠及适量辅助添加剂，处理温度85-90℃，搅拌速度50-75r/min。肖鑫等在期刊《电镀与涂饰》2014年第4期第158-161页发表题为“低铬酸不锈钢着色技术”的研究论文，报道了基于传统硫酸-铬酐着色体系(INCO法)但铬酸用量更低的不锈钢化学着色方法，其主要工艺流程为：化学除油→电解抛光→活化→化学着色→硬化处理→封闭处理。其中着色溶液配方及参数如下：80～90g/L铬酐，200～220mL/L浓硫酸，40～60mL/L磷酸，30～40g/L硫酸锰，5～10g/L硫酸锌，10～20g/L硝酸钠，5～10g/L光亮剂，温度80～90℃，时间8-25min。利用该技术可获得色泽均匀而鲜艳的茶色、金色、蓝色、黑色、紫红色和鲜绿色。吕雪飞等在期刊《吉林化工学院学报》2016年第9期第33-36页发表的论文“铝合金阳极氧化电解着色工艺研究”中，公开了一种以铜盐、亚硒酸盐为主盐的黄色系电解着色液配方及工艺：7g/L亚硒酸钠，4g/LCuSO4·5H2O，2g/L稳定剂1，3g/L稳定剂2，20g/L导电盐，0.3g/L络合剂，35g/L硼酸，20g/L硫酸，溶液pH值0.8～1.2，温度20±2℃，以铝材为对电极，施加电压15V，电流密度0.2～0.8mA/dm2，处理时间5min。报道指出：利用上述配方和工艺，可实现对铝合金阳极氧化膜的电解着色，获得色泽均匀的黄色。毋庸置疑，上述装饰性表面处理技术各有所长。如利用光整加工可获得高光亮表面；利用彩色镀可实现传统镀覆技术与装饰性表面处理技术的有机复合，一箭双雕，在增强材料耐蚀、耐磨等功能性的同时，满足不同消费者的审美偏好；电解着色法颜色可控性好，受制品表面状况的影响小；化学着色法无专用设备要求，操作简便，综合成本低，等等。但是，另一方面，上述方法亦存在固有的缺陷或局限性。如光整加工表面通常呈基材本色，色调单一；彩色镀对专用设备、施镀参数(如真空度等)及过程控制等有着特殊技术要求，且镀液主剂毒性大，废液处理成本高；电解着色法一般需要首先构筑多孔底层，因此对基材有一定的选择性且工序繁杂；化学着色法着色层耐蚀性、耐磨性和耐久性均不甚理想，且所用配方多存在环保问题，如高致癌性六价铬化合物作为着色液主剂等。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种材料表面着色方法。本专利技术提供的材料表面着色方法，是一种以同时满足审美要求和耐蚀、耐磨和耐久性要求为目的的材料装饰性表面处理技术。本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。本专利技术提供的一种材料表面着色方法，包括以下步骤：(1)表面整理：对工件进行表面整理，得到整理后的工件；(2)化学镀打底：将步骤(1)所述整理后的工件水洗后，浸于打底镀液中进行化学镀施镀处理，得到施镀后的工件；(3)活化：将步骤(2)所述施镀后的工件水洗后，浸于活化溶液中进行活化处理，得到活化处理后的工件；(4)化学镀着色：将步骤(3)所述活化处理后的工件水洗后，浸于着色镀液中进行着色处理，得到着色后的工件；(5)保色：将步骤(4)所述着色后的工件水洗后，浸于保色溶液中进行保色处理，得到完成表面着色的工件。进一步地，步骤(1)所述表面整理的工艺为打磨、抛光、脱脂、酸洗及活化等中的一种以上。步骤(1)对材料进行表面整理的目的，在于获得满足后续处理要求的表面质量，确保后续化学镀反应的顺利进行及施镀效果，包括镀层均匀性、致密度及其与基体的结合力等。表面整理包括打磨、抛光、脱脂、酸洗和/或活化等一个或多个工序。具体工序的选择，则视工件材料种类及其原始表面状态而定。各工序均可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种材料表面着色方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）表面整理：对工件进行表面整理，得到整理后的工件；/n（2）化学镀打底：将步骤（1）所述整理后的工件水洗后，浸于打底镀液中进行化学镀施镀处理，得到施镀后的工件；/n（3）活化：将步骤（2）所述施镀后的工件水洗后，浸于活化溶液中进行活化处理，得到活化处理后的工件；/n（4）化学镀着色：将步骤（3）所述活化处理后的工件水洗后，浸于着色镀液中进行着色处理，得到着色后的工件；/n（5）保色：将步骤（4）所述着色后的工件水洗后，浸于保色溶液中进行保色处理，得到完成表面着色的工件。/n

【技术特征摘要】
1.一种材料表面着色方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）表面整理：对工件进行表面整理，得到整理后的工件；
（2）化学镀打底：将步骤（1）所述整理后的工件水洗后，浸于打底镀液中进行化学镀施镀处理，得到施镀后的工件；
（3）活化：将步骤（2）所述施镀后的工件水洗后，浸于活化溶液中进行活化处理，得到活化处理后的工件；
（4）化学镀着色：将步骤（3）所述活化处理后的工件水洗后，浸于着色镀液中进行着色处理，得到着色后的工件；
（5）保色：将步骤（4）所述着色后的工件水洗后，浸于保色溶液中进行保色处理，得到完成表面着色的工件。


2.根据权利要求1所述的材料表面着色方法，其特征在于，步骤（1）所述表面整理的工艺为打磨、抛光、脱脂、酸洗及活化中的一种以上。


3.根据权利要求1所述的材料表面着色方法，其特征在于，步骤（2）所述打底镀液包含：15.0-70.0g/L的六水合硫酸镍、0.3-4.5g/L的无水硫酸铜、15.0-40.0g/L的一水合次亚磷酸钠、7.0-45.0g/L的二水合柠檬酸三钠、5.0-35.0g/L的乙酸钠、0.5-10.0g/L的乙二胺四乙酸二钠、0.5-15.0g/L的丁二酸钠及1.0-3.0mg/L的硫脲；所述打底镀液的pH值为7.0-9.5。


4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永君，许悦，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44