[发明专利]一种材料表面着色方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种材料表面着色方法。

背景技术

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。