[发明专利]铜表面生成黑色耸状氧化膜的方法

说明书

本发明涉及一种金属表面处理技术，尤其一种在铜表面生成黑色致密氧化层的生产工艺。  

金属表面的防腐防锈问题十分重要。传统的防腐防锈方法是在金属表面刷予油漆或镀上其他金属层，近年发明了直接在金属表面生成黑色金属氧化物层的方法，即通常所称的金属表面发黑技术。在太阳能利用方面，则还要求金属经发黑处理后，具有良好的吸光吸热功能。

东芝株式会社曾提出一种“在金属薄板表面生成黑色氧化膜的方法”(CN1022370)，将待处理的金属薄板先在一氧化碳与二氧化碳混合气体中加热至500～650℃，然后在一氧化碳、二氧化碳和水蒸汽混合气体中加热到100～300℃。该方法需要高温下进行，且气氛不易掌握。

广东机械厅公开了一种常温下的金属表面发黑工艺(CN1003696)，该工艺在钢、铜等表面镀上一层锌后，再在钼酸盐中电解发黑。虽然可在常温下进行，条件也易控制，但步骤繁多、吸光吸热性能差。

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种工艺简单、条件易控制的铜表面发黑技术，经处理后在铜表面形成一层毛耸状黑色氧化膜。

本发明的另一个目的是使所提供的铜表面发黑技术成本低、得到的氧化层保护效果好、吸光、吸热效果优良。

本发明提出的铜表面发黑技术，是使铜经氧化处理后，在其表面上生成一层薄而致密、与基体结合牢固的毛耸状氧化膜，该氧化膜具有很强的防腐保护作用，吸光吸热性能优良。本技术包括铜表面清洁、酸洗、氧化、清洗和干燥步骤，其中氧化步骤在过硫酸盐碱性溶液中进行。

过硫酸盐碱性溶液中，过硫酸盐含量为10～20克/升，强碱含量为50～70克/升。

上述的过硫酸盐可以是过硫酸的钾、钠和铵盐，或其他可溶性盐。强碱包括氢氧化钠和氢氧化钾。

氧化步骤的反应温度以40～65℃为宜，53℃最佳。氧化时间控制在10～15min。

酸洗步骤使用硝酸溶液，浓度为15～25％(w/w)，时间4～6秒。

干燥步骤为自然晾干或烘干。

本发明将金属铜进行发黑处理后，得到的氧化铜层厚度约0.5～2μm，结构紧密，防腐效果良好。对太阳光的吸收率为0.956±0.014，法向热发射率为0.15±0.05，表明所得铜黑吸光性能和热发射性能优良。

下面给出实施例：

1.铜板清洁：将铜板用去污粉擦拭，用清水冲洗，除去油污。

2.酸洗：将铜件置于20％(w/w)HNO₃溶液中，5秒钟后取出用水冲洗。

3.氧化：氧化液含K₂S₂O₈ 14g/L，NaOH 60g/L，控制温度53±2℃，反应时间12min。

4.清洗：将氧化后的铜件取出，用水冲洗，除去表面的氧化液。

5.干燥：自然晾干。