金屬表面的模板法染色方法
【專利說明】
(一)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬表面的模板法染色方法。
(二)
【背景技術(shù)】
[0002]金屬材料具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱、高熔點(diǎn)、高延展性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、國(guó)防等各個(gè)行業(yè)，一直都是人類社會(huì)文明和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。為滿足現(xiàn)代社會(huì)需求的金屬產(chǎn)品，除傳統(tǒng)的金屬加工成型方法外，人們還開發(fā)各種表面處理技術(shù)來提高其各個(gè)方面的性能，如硬度、塑性、韌性、耐蝕性、裝飾性等，其中金屬的表面裝飾性也越來越受到關(guān)注。我國(guó)雖然為金屬出口大國(guó)，但國(guó)內(nèi)的金屬表面處理技術(shù)較國(guó)外相比，還不夠成熟，如何高效環(huán)保獲得色彩豐富的金屬表面更有待研究。
[0003]金屬表面處理技術(shù)日新月異，國(guó)內(nèi)外已有許多的文獻(xiàn)報(bào)道，常見工藝有電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、氣相沉積等，這些也是提高金屬耐蝕性及其裝飾效果的著色方法。但這些著色技術(shù)或工藝適用性不廣，大都只適用于單種或者極少數(shù)的金屬材料表面，且顏色較為單一。如專利CN104233251A《一種鍍鋅層無(wú)鉻鈍化工藝》、專利CN104250738A《一種鍍鋅鋼板的表面磷化工藝》等只適用于鋅材，且顏色也局限于黑、灰等幾種顏色，滿足不了裝飾性的目的；專利CN104562149A《一種青銅表面色彩處理技術(shù)》、CN102330138A《鋁或鋁合金雙層陽(yáng)極氧化膜的制備及其多色彩著色膜的制備》等均只局限于單一的金屬表面。
[0004]染色技術(shù)是指使用染料對(duì)被染物進(jìn)行染色加工的一種技術(shù)，被染物大都是紡織品。金屬材料一般不適合染色，但研究發(fā)現(xiàn)對(duì)金屬表面進(jìn)行適當(dāng)處理后，表面形成疏松多孔狀膜層，大大提高了比表面積，使其能對(duì)染料產(chǎn)生強(qiáng)烈的物理吸附和化學(xué)反應(yīng)，從而染色得到各種色彩，如鋁經(jīng)過陽(yáng)極氧化后的化學(xué)染色，以及鋅及鋅合金經(jīng)含鉻鈍化后，再利用有機(jī)染料進(jìn)行染色。但迄今為止，僅僅只有鋁、鋅等合金可以進(jìn)行染色處理，而且為得到疏松多孔膜層需要進(jìn)行鉻酸鈍化，對(duì)自然環(huán)境和工人操作環(huán)境危害巨大。因此，開發(fā)一種環(huán)保高效且廣適性的金屬染色技術(shù)迫在眉睫。
(三)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種金屬表面的模板法染色方法，本發(fā)明方法適用于多數(shù)金屬，并且是一種環(huán)保的染色技術(shù)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種金屬表面的模板法染色方法，所述的方法包括如下步驟:
[0008](I)將金屬工件用砂紙打磨光滑，并用水清洗干凈，然后置于乙醇-丙酮混合液中進(jìn)行超聲處理，之后再用水清洗干凈，備用;所述的金屬工件為鋅、銅、鎂或鋁制金屬工件；
[0009](2)將步驟(I)處理好的金屬工件放入電泳液中，以金屬工件為陽(yáng)極、不銹鋼為陰極在常溫下進(jìn)行電泳，電壓為I?50V(優(yōu)選I?20V)，電泳時(shí)間為I?60min(優(yōu)選I?20min);將電泳完的金屬工件直接放入刻蝕液中，刻蝕I?120min (優(yōu)選1?60min)，將刻蝕完的金屬工件用水清洗干凈并烘干，備用；
[0010]所述的電泳液由模板懸浮液和溶劑組成，所述模板懸浮液和溶劑的體積比為1:5?30，優(yōu)選1:5?15;
[0011]所述的溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、苯甲醇、四氯化碳、水中的一種或兩種以上任意比例的混合液，優(yōu)選甲醇、乙醇或丙醇；
[0012]所述的模板懸浮液由如下重量份的原料組成:單體I?5份、引發(fā)劑0.005?0.3份、水5?9份；
[0013]所述的單體為丙烯酸酯類化合物或醋酸乙烯酯;所述的丙烯酸酯類化合物為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯中的一種或兩種以上任意比例的混合物；
[0014]所述的引發(fā)劑為有機(jī)過氧化物或過硫酸鹽類化合物;所述的有機(jī)過氧化物為過氧化苯甲酰、過氧化甲乙酮、異丙苯過氧化氫中的一種或兩種以上任意比例的混合物，優(yōu)選過氧化苯甲酰;所述的過硫酸鹽類化合物為過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的一種或兩種以上任意比例的混合物，優(yōu)選硫酸鉀；
[0015]所述的刻蝕液為酸的水溶液，所述酸的水溶液中酸的濃度為0.1?5moI/L，優(yōu)選I?3mol/L;所述的酸為硫酸、鹽酸、氫氟酸、乙酸中的一種或兩種以上任意比例的混合物，優(yōu)選鹽酸或氫氟酸；
[0016](3)將步驟(2)處理好的金屬工件放入染液中，浸漬I?30min(優(yōu)選5?20min)后取出，用清水沖洗干凈，再放入沸水中封孔10?30min，之后取出烘干，即得成品。
[0017]本發(fā)明所述的方法，步驟(I)中，所述乙醇-丙酮混合液中乙醇與丙酮的體積比為1:0.5?2ο
[0018]步驟(I)中，所述超聲的頻率為10?50ΚΗζ，時(shí)間為5?20min。
[0019]步驟(2)中，所述的模板懸浮液按如下方法制備得到:
[0020]將配方量的單體和水混合，不斷攪拌下加熱至30?90°C，加入配方量的引發(fā)劑，反應(yīng)2?7h，之后冷卻至25?60°C，用300目的紗布進(jìn)行過濾，收集濾液(即為所述的模板懸浮液)，-6?6°C保存待用。
[0021]步驟(2)中，所述的不銹鋼可選用316L不銹鋼。
[0022 ]步驟(3)中，所述的染液由染料在30?70 °C下溶于水中配制而成，所述染液中的染料濃度為I?100g/L(優(yōu)選10?50g/L)。所述的染料可以為市面常用紡織染料，例如酸性染料、堿性染料或中性染料等，可商購(gòu)獲得。所述的酸性染料具體例如:綠GLW CAS#: 6408-57-7、紫FBL CAS#:72243-90-4、橙GSN CAS#: 12217-33-3等(寧波乾唐化工有限公司)；所述的堿性染料具體例如:紅2GL CAS#:42373-04-6、黃3GL CAS#: 4208-80-4、藍(lán)FRL CAS#:15085-91-3等(寧波乾唐化工有限公司)；所述的中性染料具體例如:紅2GL CAS#: 12239-05-3、黃2GL CAS#:5601-29-6、黑WA CAS#: 5610-64-0等(寧波乾唐化工有限公司)。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明提供的模板法染色技術(shù)針對(duì)多數(shù)金屬的特點(diǎn)設(shè)計(jì)，具有處理工藝簡(jiǎn)單、低溫環(huán)保、耗能少、效率高、顏色較均勻且豐富的優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
(四)
【附圖說明】
[0024]圖1是實(shí)施例1染上藍(lán)色(CMYK:C88M85Y64K44)后的鋅片表面形貌；
[0025]圖2是實(shí)施例2染上黃色(CMYK:C64M69Y98K36)后的鋅片表面形貌；
[0026]圖3是實(shí)施例3染上黑色(CMYK:C93M88Y89K80)后的銅片表面形貌。
(五)
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。
[0028]實(shí)施例1
[0029](I)配制電泳液10mL:將50ml 2-甲基丙烯酸甲酯(47.2g)、250ml水放入三口燒瓶中，水浴加熱至70°C，放入0.17g重結(jié)晶后的過硫酸鉀，反應(yīng)4h，之后水浴冷卻至50°C，用300目的紗布過濾得到模板懸浮液，6°C冷藏待用。量取上述配制的模板懸浮液1ml于燒杯中，加入90ml無(wú)水乙醇，攪拌均勻，得到電泳液。
[0030](2)將鋅片(深圳市科天化玻儀器有限公司，鋅含量99.5%)在不同型號(hào)砂紙上打磨光滑，并用水清洗干凈，然后置于乙醇-丙酮體積比2:1混合液中，于40KHz超聲20min，再用清水洗凈，備用。
[0031](3)將步驟(2)處理好的鋅片放入步驟(I)配制的電泳液中，以鋅片作為陽(yáng)極，不銹鋼片(無(wú)錫鋒馳不銹鋼有限公司，316L不銹鋼)做為陰極，在常溫(25°C)下進(jìn)行電泳，電泳電壓為4V，電泳時(shí)間為1min，將電泳完的鋅片直接放入刻蝕液中，刻蝕20min，將刻蝕完的鋅片用清水沖洗干凈并烘干，備用。
[0032]所述的刻蝕液由5ml硫酸、5ml氫氟酸，加水至50ml混合均勻配制而成，所得刻蝕液中，硫酸濃度為1.8mol/L，氫氟酸濃度為2.2mol/L。
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