[发明专利]锌材阳极氧化和表面染色的方法

说明书

(一)技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种针对锌材的较低电压阳极氧化和表面染色的方法。

(二)背景技术

金属锌具有良好的压延性、耐磨性和抗腐蚀性等优点，成本低且能与多种金属制成物理与化学性能更加优良的合金，已被广泛应用于建筑业、机械制造业、家电等行业，如家具配件、建筑装饰、浴室配件、灯饰零件、玩具、领带夹、皮带扣、各种金属饰扣、以及工厂屋面板等。据统计，我国锌储量十分丰富，发展锌合金，使资源优势变为经济优势，在我国的工业发展中有着极为重要的作用。随着人们生活水平的不断提高，对锌及锌合金的性能要求越来越高，不仅需要有较好的机械性能、优异的耐蚀性能，还需要有良好的装饰效果。目前国内业界在锌及锌合金的冶炼、加工成型等方面几乎不存在技术瓶颈，但表面装饰上与国外有一定的差距。

国内外文献关于锌及锌合金的着色技术的报道有很多，锌合金压铸镀件为提高防护装饰目的，一般都会进行彩色铬酸盐钝化处理、磷化着色处理等。其中六价铬钝化膜不仅耐蚀性优良，而且得到的钝化膜颜色丰富，装饰性较强。然而随着RoHS和WEEE指令的实施，六价铬钝化工艺的应用受到了明显的限制，取而代之的是三价铬钝化工艺及无铬钝化工艺。2008年香港安美特化学有限公司推出了一种三价铬黑色钝化的后浸处理，通过钝化液中含有的其他过渡金属元素而产生黑色外观，达到了装饰性的外观和耐腐蚀性的要求；无铬钝化工艺主要是采用钛酸盐、钼酸盐、钨酸盐、稀土金属盐、硅酸盐、有机物等钝化，如专利CN104233251A《一种镀锌层无铬钝化工艺》、CN104175650A《一种全无铬钝化彩色镀锌钢板及其制造方法》。另外磷化工艺也能对锌及锌合金表面进行着色，一般磷化后表面会出现灰色、黑色等色彩，如专利CN104250738A《一种镀锌钢板的表面磷化工艺》、CN101413121A《镀锌层磷化与无铬钝化相结合的金属表面处理工艺》等，但色系欠丰富，满足不了装饰性的目的。而化学染色技术在二十世纪八十年代得到了飞速的发展，色系丰富且工艺较为简单，然而国内外化学染色技术大多基于铬酸盐钝化，该技术对环境危害是极大的。与锌同为两性金属的铝及铝合金，可以轻松的进行各种着色，主要是因为可以在铝及铝合金做阳极氧化处理，在表面形成多孔的氧化铝膜层，再利用染色技术进行着色。但关于锌及锌合金的阳极氧化形成多孔结构、以及利用化学染料进行染色等技术鲜有报道。针对锌及锌合金开发一种类似于铝的阳极氧化和染色技术将有很大的应用前景，与其他着色方法相比，该技术具有明显的优势，如着色膜层牢固度高、色彩可以任意调配、操作简单、成本低等。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种锌材阳极氧化和表面染色的方法，经过本发明方法的处理，能够得到表面光滑，颜色鲜艳且均匀的锌材。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锌材阳极氧化和表面染色的方法，所述的方法包括如下步骤：

(1)先对锌材表面进行常规预处理，再将锌材置于乙醇-丙酮混合液中进行超声处理，之后用清水冲洗干净，备用；

(2)将步骤(1)处理好的锌材放入电解液中作为阳极，并以石墨作为阴极进行阳极氧化，电压为1～40V(优选10～30V)，时间为1～30min(优选10～20min)，之后取出锌材用清水冲洗干净并烘干，备用；

所述的电解液由酸、主盐、有机溶剂和水组成；所述的电解液中，酸的浓度为0.01～3mol/L，优选0.02～0.75mol/L；主盐的浓度为0.1～5.0mol/L，优选0.1～0.3mol/L；有机溶剂的体积分数为5％～95％，优选30％～80％；余量为水；

所述的酸为水杨酸、硫酸或氢氟酸；

所述的主盐为铵盐或碳酸盐；所述的铵盐为氯化铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵、氟化铵中的一种或两种以上任意比例的混合物，优选氯化铵、硝酸铵或氟化铵；所述的碳酸盐为碳酸钠、碳酸锌、碳酸铜、碳酸钾中的一种或两种以上任意比例的混合物，优选碳酸钠或碳酸钾；

所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙三醇、1,2-丙二醇、苯甲醇或苯乙醇，优选甲醇、乙醇、乙二醇或苯甲醇；

(3)将步骤(2)处理好的锌材浸渍于30～70℃的染液中，5～20min后取出，用清水冲洗干净，再置于沸水中，20～60min后取出并烘干，即得成品。

本发明中，所述的锌材为金属单质锌或锌合金；所述的锌合金为市面上常用的所有压铸锌合金。