[发明专利]一种不锈钢电化学着色液和一种不锈钢电化学发黑方法

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢表面处理技术领域，尤其涉及一种不锈钢电化学着色液和一种不锈钢电化学发黑方法。

背景技术

随着不锈钢用途的多样化和高级化，并不断向装饰性和艺术性方向发展，对不锈钢进行表面着色处理是使其具有装饰功能的重要方法，化学发黑就是其中的一种。发黑后的不锈钢材料不仅具有一定的装饰性，还具有较强的消光性和吸热性，现已广泛用于武器、光学仪器、医疗器械等领域。目前常用的不锈钢表面发黑的方法主要有重铬酸盐高温化学氧化法和重铬酸盐电解氧化法（即电化学发黑方法）。其中，化学氧化法中重铬酸盐的浓度高达200-300g/L，且需加热至95-100℃，一方面消耗能源，另一方面六价铬对环境和人体健康存在危害。

CN101698955A（即CN200910044708）公开了一种不锈钢表面电化学发黑方法，以待发黑的不锈钢为阳极，发黑溶液含有以下组分：硝酸锰10-30g/L，重铬酸钾20-30g/L，硫酸铵20-30g/L，硼酸10-20 g/L，通过普通直流电在不锈钢表面形成黑色膜层。该方法中一方面发黑溶液中仍采用了六价铬，对环境和人体健康存在危害；另一方面待发黑的不锈钢为阳极，发黑过程中会消耗不锈钢。

现有技术中还公开了一种不锈钢电化学发黑新工艺，以待发黑的不锈钢为阴极，采用了普通直流电对不锈钢表面进行发黑处理，发黑处理电解液含有以下组分：硫酸铜3-3.5g/L，硫酸锰7-8g/L，磷酸二氢钠10-12g/L，醋酸钠8-10g/L，生黑剂（含硫氰酸盐及硝基化合物）4-4.5g/L，pH值为4-5。采用该方法在不锈钢表面形成的黑色膜层由氧化铜、硫化铜和磷酸锰铁盐组成。该方法中发黑处理电解液中成膜组分较多，且各成膜组分对膜层的颜色有较大影响，容易导致膜层偏蓝黑、暗红或肉红色；同时形成的膜层不均匀致密，耐磨性较差。

发明内容

本发明解决了现有技术中不锈钢表面电化学发黑处理后难以形成黑色膜层或形成的黑色膜层不均匀致密、耐磨性较差的技术问题。

本发明提供了一种不锈钢电化学着色液，所述不锈钢电化学着色液中含以下组分：硫酸铜5-15g/L、硝酸盐10-20g/L、铵盐5-15g/L、络合剂3-5g/L。

本发明还提供了一种不锈钢电化学发黑方法，该方法包括将待发黑的不锈钢工件置于盛有电解液的电解槽中，以待发黑的不锈钢工件为阴极，以不锈钢板为阳极，阴极与阳极之间通脉冲直流电进行电化学着色，在待发黑的不锈钢工件表面形成黑色膜层；所述电解液为本发明提供的不锈钢电化学着色液。

本发明提供的不锈钢电化学着色液，为铜盐体系，不采用六价铬，非常环保；该着色液中成膜组分为硫酸铜，发黑剂为硝酸盐，电化学着色完成后在不锈钢工件表面形成黑色的氧化铜层，成分简单颜色易于控制；同时，该着色液中配合使用铵盐和络合剂，使得电化学着色后形成的黑色膜层均匀致密，提高膜层的平整光滑度和耐磨性。本发明提供的不锈钢电化学方法，通过采用脉冲直流电同时配合采用本发明提供的电化学着色液，工艺简单，易于实施。   

具体实施方式

本发明提供了一种不锈钢电化学着色液，所述不锈钢电化学着色液中含以下组分：硫酸铜5-15g/L、硝酸盐10-20g/L、铵盐5-15g/L、络合剂3-5g/L。

本发明提供的不锈钢电化学着色液，为铜盐体系，不采用六价铬，非常环保；该着色液中成膜组分为硫酸铜，发黑剂为硝酸盐，电化学着色完成后在不锈钢工件表面形成黑色的氧化铜层，成分简单颜色易于控制；同时，该着色液中配合使用铵盐和络合剂，使得电化学着色后形成的黑色膜层均匀致密，提高膜层的平整光滑度和耐磨性。

本发明提供的不锈钢电化学着色液中，硫酸铜为成膜组分，用于提供铜离子，电化学着色过程中先被还原成铜单质，然后被氧化成黑色的氧化铜，即形成所述黑色膜层。

所述硝酸盐为氧化剂。本发明中，所述硝酸盐为现有技术中常用的各种硝酸盐，例如可以选自硝酸钾和/或硝酸钾。

本发明中，成膜组分（硫酸铜）和氧化剂（硝酸盐）均为无机盐，因此本发明提供的不锈钢电化学着色液非常环保，废水容易处理。

所述铵盐为缓冲剂，用于防止电化学着色液体系的pH值发生较大波动。优选情况下，铵盐选自硫酸铵、柠檬酸铵、氟化氢铵中的一种或多种。

所述络合剂可以防止少量Fe³⁺还原成Fe原子沉积在膜层表面，保证形成的膜层具有较高的纯度和色度。所述络合剂为现有技术中常用的各种络合剂，例如可以选自乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、酒石酸钠中的一种或多种。