CN107937951A - 一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及不锈钢制品加工制作技术领域，公开了一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法，在着色前经过电化学抛光处理，电解抛光后形成了一个均匀平整的表面，能够提高着色的活化点，提高着色速度，着色中在着色液中加入添加剂和催化剂可以使不锈钢着色速度加快，着色更加均匀，色泽更为艳丽，通过表面涂膜氧化石墨烯来解决着色不耐温度和环境变化考验的问题，并且提高了彩色不锈钢的耐磨性和耐污性，所生成的彩色表面的寿命几乎与基体不锈钢寿命一样长，充分发挥了不锈钢的优势。

Description

一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法
技术领域
本发明属于不锈钢制品的加工制作技术领域，具体涉及一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法。
背景技术
不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢，而将耐化学腐蚀介质(酸、碱、盐等化学浸蚀)腐蚀的钢种称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同，普通不锈钢一般不耐化学介质腐蚀，而耐酸钢则一般均具有不锈性。“不锈钢”一词不仅仅是单纯指一种不锈钢，而是表示一百多种工业不锈钢，所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。成功的关键首先是要弄清用途，然后再确定正确的钢种。和建筑构造应用领域有关的钢种通常只有六种。它们都含有17~22%的铬，较好的钢种还含有镍。添加钼可进一步改善大气腐蚀性，特别是耐含氯化物大气的腐蚀。
随着其需求领域的不断扩大，彩色不锈钢悄然问世。进入二十一世纪，不锈钢着色技术得到更广泛的应用。五彩缤纷的色彩不仅增加了不锈钢的装饰性和艺术性而且提高了不锈钢的耐蚀性和耐磨性，彩色不锈钢的应用领域日益扩大，但当温度超过200℃时，彩色膜可能氧化或脱水，变得容易脱落，抗腐蚀性能大大降低，会带来一系列问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法，不锈钢着色速度快，着色均匀，色泽艳丽，通过表面涂膜氧化石墨烯来解决着色不耐温度和环境变化考验的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法，包括以下步骤：
（1）将不锈钢制品表面经过800目砂纸打磨至表面光滑，使用浓度为15-18%的碱液擦洗，再用水清洗2-3遍，然后进行电解抛光处理，抛光处理条件为：抛光前将抛光液加热至50-60℃，抛光温度为70-80℃，抛光时间为8-12分钟，电流密度为10-12A/dm2，抛光后进行水洗；
（2）向着色液中加入质量分数为0.5-0.6%的添加剂和0.1-0.2%的催化剂，将抛光后的不锈钢制品浸入着色液中，在35-40℃下进行电化学着色，不锈钢达到预定的着色电位差时，停止工作，将不锈钢取出进行水洗，将表面着色液冲洗干净后进行硬化处理，硬化处理5-8分钟后再放入质量浓度为1.5-2.0% 硅酸钠溶液中封闭处理，加热煮沸3-5分钟后冲洗烘干即可；
（3）建立以着色后的不锈钢制品为工作电极、铂电极作为反电极、甘汞电极为参比电极的三电极体系，以氧化石墨烯溶液作为电解质溶液，在4-6V电压下进行沉积成膜，当膜层厚度达到20-40纳米范围后即可停止工作，取出不锈钢，用氮气快速吹干，在真空干燥箱中干澡固化2-3小时，干燥温度为60-65℃，即得到均匀涂膜。
作为对上述方案的进一步描述，所述抛光液中每1000克组成为：质量浓度为70-80%的磷酸溶液6OO-700g，质量浓度为90-95%的硫酸溶液100-120g，质量浓度为15-20%的聚乙二醇100-110克，剩余为甘油。
作为对上述方案的进一步描述，所述氧化石墨烯溶液制备方法为：称取100-120克的氧化石墨烯，加入8-10倍体积的去离子水，进行超声分散30-40分钟即得。
作为对上述方案的进一步描述，所述添加剂按照质量百分比计含有：亚硫酸钠占20-30%、硫酸锰占20-25%、硫酸锌占15-20%，剩余为钼酸铵。
作为对上述方案的进一步描述，所述催化剂为质量浓度为8-10%的稀硫酸。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有的不锈钢在着色中出现的着色层不耐温度以及环境变化的问题，本发明提供了一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法，在着色前经过电化学抛光处理，电解抛光形成了一个均匀平整的表面能够提高着色的活化点，提高着色速度，着色中在着色液中加入添加剂和催化剂可以使不锈钢着色速度加快，着色更加均匀，色泽更为艳丽，通过表面涂膜氧化石墨烯来解决着色不耐温度和环境变化考验的问题，并且提高了彩色不锈钢的耐磨性和耐污性，所生成的彩色表面的寿命几乎与基体不锈钢寿命一样长，充分发挥了不锈钢的优势。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法，包括以下步骤：
（1）将不锈钢制品表面经过800目砂纸打磨至表面光滑，使用浓度为15%的碱液擦洗，再用水清洗2遍，然后进行电解抛光处理，抛光处理条件为：抛光前将抛光液加热至50℃，抛光温度为70℃，抛光时间为8分钟，电流密度为10A/dm2，抛光后进行水洗；
（2）向着色液中加入质量分数为0.5%的添加剂和0.1%的催化剂，将抛光后的不锈钢制品浸入着色液中，在35℃下进行电化学着色，不锈钢达到预定的着色电位差时，停止工作，将不锈钢取出进行水洗，将表面着色液冲洗干净后进行硬化处理，硬化处理5分钟后再放入质量浓度为1.5% 硅酸钠溶液中封闭处理，加热煮沸3分钟后冲洗烘干即可；
（3）建立以着色后的不锈钢制品为工作电极、铂电极作为反电极、甘汞电极为参比电极的三电极体系，以氧化石墨烯溶液作为电解质溶液，在4V电压下进行沉积成膜，当膜层厚度达到20-40纳米范围后即可停止工作，取出不锈钢，用氮气快速吹干，在真空干燥箱中干澡固化2小时，干燥温度为60℃，即得到均匀涂膜。
作为对上述方案的进一步描述，所述抛光液中每1000克组成为：质量浓度为70%的磷酸溶液6OOg，质量浓度为90%的硫酸溶液100g，质量浓度为15%的聚乙二醇100克，剩余为甘油。
作为对上述方案的进一步描述，所述氧化石墨烯溶液制备方法为：称取100克的氧化石墨烯，加入8倍体积的去离子水，进行超声分散30分钟即得。
作为对上述方案的进一步描述，所述添加剂按照质量百分比计含有：亚硫酸钠占20%、硫酸锰占20%、硫酸锌占15%，剩余为钼酸铵。
作为对上述方案的进一步描述，所述催化剂为质量浓度为8%的稀硫酸。
实施例2
一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法，包括以下步骤：
（1）将不锈钢制品表面经过800目砂纸打磨至表面光滑，使用浓度为16%的碱液擦洗，再用水清洗2遍，然后进行电解抛光处理，抛光处理条件为：抛光前将抛光液加热至55℃，抛光温度为75℃，抛光时间为10分钟，电流密度为11A/dm2，抛光后进行水洗；
（2）向着色液中加入质量分数为0.55%的添加剂和0.15%的催化剂，将抛光后的不锈钢制品浸入着色液中，在38℃下进行电化学着色，不锈钢达到预定的着色电位差时，停止工作，将不锈钢取出进行水洗，将表面着色液冲洗干净后进行硬化处理，硬化处理6分钟后再放入质量浓度为1.8% 硅酸钠溶液中封闭处理，加热煮沸4分钟后冲洗烘干即可；
（3）建立以着色后的不锈钢制品为工作电极、铂电极作为反电极、甘汞电极为参比电极的三电极体系，以氧化石墨烯溶液作为电解质溶液，在5V电压下进行沉积成膜，当膜层厚度达到20-40纳米范围后即可停止工作，取出不锈钢，用氮气快速吹干，在真空干燥箱中干澡固化2.5小时，干燥温度为62℃，即得到均匀涂膜。
作为对上述方案的进一步描述，所述抛光液中每1000克组成为：质量浓度为75%的磷酸溶液650g，质量浓度为92%的硫酸溶液110g，质量浓度为18%的聚乙二醇105克，剩余为甘油。
作为对上述方案的进一步描述，所述氧化石墨烯溶液制备方法为：称取110克的氧化石墨烯，加入9倍体积的去离子水，进行超声分散35分钟即得。
作为对上述方案的进一步描述，所述添加剂按照质量百分比计含有：亚硫酸钠占25%、硫酸锰占22%、硫酸锌占18%，剩余为钼酸铵。
作为对上述方案的进一步描述，所述催化剂为质量浓度为9%的稀硫酸。
实施例3
一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法，包括以下步骤：
（1）将不锈钢制品表面经过800目砂纸打磨至表面光滑，使用浓度为18%的碱液擦洗，再用水清洗3遍，然后进行电解抛光处理，抛光处理条件为：抛光前将抛光液加热至60℃，抛光温度为80℃，抛光时间为12分钟，电流密度为12A/dm2，抛光后进行水洗；
（2）向着色液中加入质量分数为0.6%的添加剂和0.2%的催化剂，将抛光后的不锈钢制品浸入着色液中，在40℃下进行电化学着色，不锈钢达到预定的着色电位差时，停止工作，将不锈钢取出进行水洗，将表面着色液冲洗干净后进行硬化处理，硬化处理8分钟后再放入质量浓度为2.0% 硅酸钠溶液中封闭处理，加热煮沸5分钟后冲洗烘干即可；
（3）建立以着色后的不锈钢制品为工作电极、铂电极作为反电极、甘汞电极为参比电极的三电极体系，以氧化石墨烯溶液作为电解质溶液，在6V电压下进行沉积成膜，当膜层厚度达到20-40纳米范围后即可停止工作，取出不锈钢，用氮气快速吹干，在真空干燥箱中干澡固化3小时，干燥温度为65℃，即得到均匀涂膜。
作为对上述方案的进一步描述，所述抛光液中每1000克组成为：质量浓度为80%的磷酸溶液700g，质量浓度为95%的硫酸溶液120g，质量浓度为20%的聚乙二醇110克，剩余为甘油。
作为对上述方案的进一步描述，所述氧化石墨烯溶液制备方法为：称取120克的氧化石墨烯，加入10倍体积的去离子水，进行超声分散40分钟即得。
作为对上述方案的进一步描述，所述添加剂按照质量百分比计含有：亚硫酸钠占30%、硫酸锰占25%、硫酸锌占20%，剩余为钼酸铵。
作为对上述方案的进一步描述，所述催化剂为质量浓度为10%的稀硫酸。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，将步骤（1）中的电解抛光处理方法换成机械抛光，其余保持不变。
对比例2
与实施例2的区别仅在于，着色液中不加入添加剂和催化剂，其余保持不变。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，省略步骤（3）中涂膜氧化石墨烯的步骤，其余保持不变。
对比试验
分别使用实施例1-3和对比例1-3的方法进行不锈钢制品的着色加工，同时以现有的不锈钢电极着色方法作为对照，使用的不锈钢材质以及着色液相同，保持无关变量的一致，着色后进行酸碱腐蚀和热处理试验，将试验结果进行记录比较，如下表所示：
由此可见：本发明提供的不锈钢制品表面的着色涂膜方法，能够使不锈钢着色速度加快快，着色均匀，色泽艳丽，通过表面涂膜氧化石墨烯来解决着色不耐温度和环境变化考验的问题。

Claims (5)

1.一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将不锈钢制品表面经过800目砂纸打磨至表面光滑，使用浓度为15-18%的碱液擦洗，再用水清洗2-3遍，然后进行电解抛光处理，抛光处理条件为：抛光前将抛光液加热至50-60℃，抛光温度为70-80℃，抛光时间为8-12分钟，电流密度为10-12A/dm2，抛光后进行水洗；
（2）向着色液中加入质量分数为0.5-0.6%的添加剂和0.1-0.2%的催化剂，将抛光后的不锈钢制品浸入着色液中，在35-40℃下进行电化学着色，不锈钢达到预定的着色电位差时，停止工作，将不锈钢取出进行水洗，将表面着色液冲洗干净后进行硬化处理，硬化处理5-8分钟后再放入质量浓度为1.5-2.0% 硅酸钠溶液中封闭处理，加热煮沸3-5分钟后冲洗烘干即可；
（3）建立以着色后的不锈钢制品为工作电极、铂电极作为反电极、甘汞电极为参比电极的三电极体系，以氧化石墨烯溶液作为电解质溶液，在4-6V电压下进行沉积成膜，当膜层厚度达到20-40纳米范围后即可停止工作，取出不锈钢，用氮气快速吹干，在真空干燥箱中干澡固化2-3小时，干燥温度为60-65℃，即得到均匀涂膜。
2.如权利要求1所述一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法，其特征在于，所述抛光液中每1000克组成为：质量浓度为70-80%的磷酸溶液6OO-700g，质量浓度为90-95%的硫酸溶液100-120g，质量浓度为15-20%的聚乙二醇100-110克，剩余为甘油。
3.如权利要求1所述一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液制备方法为：称取100-120克的氧化石墨烯，加入8-10倍体积的去离子水，进行超声分散30-40分钟即得。
4.如权利要求1所述一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法，其特征在于，所述添加剂按照质量百分比计含有：亚硫酸钠占20-30%、硫酸锰占20-25%、硫酸锌占15-20%，剩余为钼酸铵。
5.如权利要求1所述一种不锈钢制品表面的着色涂膜方法，其特征在于，所述催化剂为质量浓度为8-10%的稀硫酸。
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