一種不銹鋼的表面處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種不銹鋼的表面處理方法，對經(jīng)過物理整平、除油去銹處理的不銹鋼基材表面實施電鍍鋁膜后再進行鋁陽極氧化處理形成氧化膜，所述鋁陽極氧化處理的步驟包括堿性脫脂、化學(xué)拋光、堿性腐蝕、電解形成Al2O3膜、化學(xué)染色、封孔。本發(fā)明豐富了不銹鋼的外觀顏色，解決了不銹鋼表面處理顏色單一的現(xiàn)狀，使得不銹鋼工件可以直接作為外觀件，并且成本低；不銹鋼經(jīng)過表面處理后電阻率很大，幾乎不導(dǎo)電，適用于某些要求不導(dǎo)電的電子元器件。
【專利說明】一種不銹鋼的表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬表面處理領(lǐng)域，尤其涉及一種不銹鋼的表面處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，不銹鋼一般表面處理技術(shù)包括噴砂/拉絲、PVD和電泳。
[0003]噴砂是采用壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將噴料(銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海南砂)高速噴射到需要處理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形狀發(fā)生變化，增加工件表面和涂層之間的附著力，延長涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和裝飾。拉絲是以鋁板為基材，在外力作用下使金屬強行通過模具，金屬橫截面積被壓縮，并獲得所要求的橫截面積形狀和尺寸的技術(shù)加工方法。噴砂和拉絲工藝的缺點是表面效果單一，使用過程中容易劃傷，并且不能實現(xiàn)某些電子零件表面不導(dǎo)電的要求。
[0004]PVD是英文Physical Vapor Deposition的縮寫，是指在真空條件下,采用低電壓、大電流的電弧放電技術(shù)，利 用氣體放電使靶材蒸發(fā)并使被蒸發(fā)物質(zhì)與氣體都發(fā)生電離，利用電場的加速作用，使被蒸發(fā)物質(zhì)及其反應(yīng)產(chǎn)物沉積在工件上。它的作用是可以是使某些有特殊性能(強度高、耐磨性、散熱性、耐腐性等)的微粒噴涂在性能較低的母體上，使得母體具有更好的性能，但是缺點是顏色單一，成本高。
[0005]電泳是電泳涂料在陰陽兩極，施加于電壓作用下，帶電荷的涂料離子移動到陰極，并與陰極表面所產(chǎn)生的堿性物質(zhì)作用形成不溶解物，沉積于工件表面。電泳漆膜具有涂層豐滿、均勻、平整、光滑的優(yōu)點，電泳漆膜的硬度、附著力、耐腐、沖擊性能、滲透性能明顯優(yōu)于其它涂裝方法。但是缺點是顏色單一，光澤度低。
[0006]因而需要開發(fā)一種新穎的不銹鋼的表面處理方法，能具備色澤豐富、光澤度高、成本不高的優(yōu)勢，且能實現(xiàn)加工表面不導(dǎo)電的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述所指的現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供一種低成本的不銹鋼的表面處理方法，以解決了不銹鋼表面處理顏色單一的現(xiàn)狀。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種不銹鋼的表面處理方法，對經(jīng)過物理整平、除油去銹處理的不銹鋼基材表面實施電鍍鋁膜后，再進行鋁陽極氧化處理形成氧化膜，所述鋁陽極氧化處理的步驟包括，
步驟1，采用堿性脫脂液對鋁膜表面進行除油脫脂，并用酸性拋光試劑進行化學(xué)拋光以除去鋁膜表面的氧化層Al2O3;
步驟2，浸入NaOH溶液實施堿性腐蝕以調(diào)節(jié)鋁膜表面亮啞度；
步驟3，將不銹鋼基材置于低硫酸濃度電解液中進行電解，在鋁膜表面形成一 Al2O3膜； 步驟4，浸入有機染料溶液中進行化學(xué)染色，有機染料分子進入Al2O3膜膜孔中；
步驟5，浸入水溶性封閉劑中進行封孔處理。
[0009]所述步驟I的堿性脫脂液為0.1-0.5mol/L的NaOH溶液，浸泡溫度為40_80°C，浸泡時間0.25 -5min ；酸性拋光試劑中含H3PO4濃度為8.0-13.0mol/L, H2SO4濃度為
3.5-5.0mol/L，在常溫下進行拋光0.25_5min。
[0010]所述步驟2的NaOH溶液濃度為1.0-2.0mol/L，在40_80°C下腐蝕0.25_5min。
[0011 ] 所述步驟3的低硫酸濃度電解液的H2SO4濃度為1.5-2.0mol/L,采用電流密度1.0-2.0A/dm2、工作電壓12-20V的直流或者脈沖電流，電解時間30_60min，電解溫度15-25。。。
[0012]所述步驟4的有機染料溶液的濃度為0.5_5.0g/L，PH值為5_7，在溫度條件30-60°C下浸潰 5-15min。
[0013]所述步驟5的水溶性封閉劑為鎳的硝酸鹽或乙酸鹽或硫酸鹽水溶液，溶液濃度為5-50g/L，溶液溫度為40-70°C，封閉時間5_20min。
[0014]所述鋁膜電鍍液中含AlCl3濃度為150-190g/L，HCl濃度控制為0.5-2.5mol/L，施加直流電壓為3.0-6.0V,電流密度為l-15A/dm2。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明豐富了不銹鋼的外觀顏色，解決了不銹鋼表面處理顏色單一的現(xiàn)狀，使得不銹鋼工件可以直接作為外觀件，并且成本低；不銹鋼經(jīng)過表面處理后電阻率很大，幾乎不導(dǎo)電，適用于某些要求不導(dǎo)電的電子元器件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖1為應(yīng)用本發(fā)明實施表面處理的不銹鋼工件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1-不銹鋼基材，2-鋁膜，3-Α1203膜。
【具體實施方式】
[0018]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0019]一種不銹鋼的表面處理方法，對經(jīng)過物理整平、除油去銹處理的不銹鋼基材I表面實施電鍍鋁膜2后，再進行鋁陽極氧化處理形成Al2O3膜3，從而形成如附圖1所示的不銹鋼工件結(jié)構(gòu)。
[0020]所述鋁陽極氧化處理的步驟包括:
步驟I，采用堿性脫脂液對鋁膜2表面進行除油脫脂，并用酸性拋光試劑進行化學(xué)拋光以除去鋁膜2表面的氧化層Al2O3 ；
步驟2，浸入NaOH溶液實施堿性腐蝕以調(diào)節(jié)鋁膜2表面亮啞度；
步驟3，將不銹鋼基材置于低硫酸濃度電解液中進行電解，在鋁膜表面形成一 Al2O3膜
I ;
步驟4，浸入有機染料溶液中進行化學(xué)染色，利用Al2O3膜3的多孔吸附作用使得有機染料分子進入Al2O3膜膜孔中；
步驟5，浸入水溶性封閉劑中進行封孔處理。
[0021 ] 所述鋁膜的鍍前處理包括物理整平、化學(xué)處理和電化學(xué)處理，物理整平處理，包含磨光、拋光等?；瘜W(xué)處理是利用基體材料表面與溶液相接觸時產(chǎn)生的各種化學(xué)反應(yīng)，將基體材料表面的油污及銹蝕產(chǎn)物除去。電化學(xué)處理包括電化學(xué)除油和電化學(xué)侵蝕等過程。所述鋁膜的鍍前處理為常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)，在此不進一步贅述。
[0022]所述鋁膜2采用ALCL3溶液進行電鍍，溶液為ALCL3、鹽酸與無機熔鹽組成的混合液，溶液中存在的大量三價鋁離子在外電流的作用下，在陰極形成鋁鍍層。陽極的鋁不斷溶解來補充溶液中消耗的三價鋁離子:AL3++3e —=AL，從而使鋁附著在陰極的工件上。鍍液中的ALCL3提供鋁離子，其濃度控制在150-190g/L。ALCL3含量過低，將影響鍍層光亮和致密度；含量過高則受溶解度的影響，在渡槽壁或極板上析出結(jié)晶，且鍍液的均鍍能力也會下降。溶液中HCl的含量可在較大的范圍內(nèi)變化，通?？刂圃?.5-2.5mol/L。所述無機熔鹽為NaCl和KCl的一種或兩種，用于增強電鍍液的導(dǎo)電性能，與ALCL3的摩爾比例為0.25-0.5，電鍍施加直流電壓為3.0-6.0V,電流密度為l-15A/dm2。
[0023]所述步驟I中脫脂目的是除去基材表面殘余油脂，脫脂液中的堿與基材表面的油脂反應(yīng)生成水溶性肥皂與甘油?；瘜W(xué)拋光目的是除去工件表面的氧化層AL2O3,以調(diào)節(jié)基材表面光亮度，主反應(yīng)為:2AL+6H+=2AL3++3H2丨，AL203+6H+=2AL3++3H20。堿性脫脂液為0.1-0.5mol/L的NaOH溶液或Na3PO4溶液或Na2SiO3溶液或Na2CO3溶液，浸泡溫度為40-80°C，浸泡時間0.25 -5min ;酸性拋光試劑中含H3PO4濃度為8.0-13.0moI/L，H2SO4濃度為3.5-5.0mol/L，在常溫下進行拋光0.25_5min。本發(fā)明中所應(yīng)用的硫酸、磷酸及鹽酸均為工業(yè)級別。
[0024]所述步驟2的NaOH溶液濃度為1.0-2.0mol/L，在40_80°C下腐蝕0.25_5min，主要反應(yīng)為:2Al+2Na0H+3H20=2NaA102+3H2丨，通過破壞工件表面平整性，造成光線散射，調(diào)節(jié)工件表面亮啞度。
[0025]所述步驟3的低硫酸濃度電解液的H2SO4濃度為1.5-2.0mol/L,采用電流密度1.0-2.0A/dm2、工作電壓12-20V的直流或者脈沖電流，電解時間30_60min，電解溫度15-25°C，使鋁表面得到適合于染色的Al2O3膜3。所述Al2O3膜3的膜厚為300-400 μ m。
[0026]所述步驟4的有機染料溶液可采用偶氮型、蒽醌型、三芳甲烷型等酸性染料或者直接染料，包括靛藍、海昌藍等天然或人造的常用工業(yè)染料，其濃度為0.5-5.0g/L，PH值為5-7，在溫度條件30-60°C下浸潰5-1`5min。
[0027]所述步驟5的水溶性封閉劑為鎳的硝酸鹽或乙酸鹽或硫酸鹽水溶液，溶液濃度為5-50g/L，溶液溫度為40-70°C，封閉時間5_20min。
[0028]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0029]實施例1
不銹鋼基材的鍍前處理:常規(guī)的不銹鋼金屬表面預(yù)處理方法；
電鍍鋁膜:電鍍液中含AlCl3濃度為150g/L，HCl濃度控制為0.5mol/L，施加直流電壓為3.0V,電流密度為15A/dm2 ；
鋁陽極氧化處理形成Al2O3膜。所述鋁陽極氧化處理的步驟包括:
步驟1，采用堿性脫脂液對鋁膜表面進行除油脫脂，并用酸性拋光試劑進行化學(xué)拋光以除去鋁膜表面的氧化層Al2O3,所述堿性脫脂液為0.lmol/L的NaOH溶液，浸泡溫度為40°C，浸泡時間5min ;酸性拋光試劑中含H3PO4濃度為8.0mol/L, H2SO4濃度為3.5mol/L，在常溫下進行拋光5min。
[0030]步驟2，浸入NaOH溶液實施堿性腐蝕以調(diào)節(jié)鋁膜表面亮啞度，所述步驟2的NaOH溶液濃度為1.0mol/L，在40°C下腐蝕5min ；
步驟3，將不銹鋼基材置于低硫酸濃度電解液中進行電解，在鋁膜表面形成一 Al2O3膜3，所述低硫酸濃度電解液的H2SO4濃度為1.5mol/L，采用電流密度1.0A/dm2、工作電壓12V的直流或者脈沖電流，電解時間60min，電解溫度15°C，形成一層Al2O3膜；
步驟4，浸入有機染料溶液中進行化學(xué)染色，利用Al2O3膜3的多孔吸附作用使得有機染料分子進入Al2O3膜膜孔中，所述有機染料溶液的濃度為0.5g/L，PH值為7，在溫度條件30°C 下浸潰 15min ；
步驟5，浸入水溶性封閉劑中進行封孔處理，所述水溶性封閉劑為鎳的硝酸鹽水溶液，溶液濃度為5g/L，溶液溫度為40°C，封閉時間20min。
[0031]實施例2
不銹鋼基材的鍍前處理:常規(guī)的不銹鋼金屬表面預(yù)處理方法；
電鍍鋁膜:電鍍液中含AlCl3濃度為170g/L，HCl濃度控制為1.5mol/L，施加直流電壓為4.0V,電流密度為7.0A/dm2 ；
鋁陽極氧化處理形成Al2O3膜。所述鋁陽極氧化處理的步驟包括:
步驟1，采用堿性脫脂液對鋁膜表面進行除油脫脂，并用酸性拋光試劑進行化學(xué)拋光以除去鋁膜表面的氧化層Al2O3,所述堿性脫脂液為0.3mol/L的NaOH溶液，浸泡溫度為60°C，浸泡時間2min ;酸性拋光試劑中含H3PO4濃度為10.0moI/L7H2SO4濃度為4.0mol/L，在常溫下進行拋光3min。
[0032]步驟2，浸入NaO H溶液實施堿性腐蝕以調(diào)節(jié)鋁膜表面亮啞度，所述步驟2的NaOH溶液濃度為1.5mol/L，在50°C下腐蝕3min ；
步驟3，將不銹鋼基材置于低硫酸濃度電解液中進行電解，在鋁膜表面形成一 Al2O3膜3，所述低硫酸濃度電解液的H2SO4濃度為1.7mol/L，采用電流密度1.5A/dm2、工作電壓16V的直流或者脈沖電流，電解時間40min，電解溫度20°C ；
步驟4，浸入有機染料溶液中進行化學(xué)染色，利用Al2O3膜3的多孔吸附作用使得有機染料分子進入Al2O3膜膜孔中，所述有機染料溶液的濃度為2.5g/L，PH值為6，在溫度條件40°C下浸潰 IOmin ；
步驟5，浸入水溶性封閉劑中進行封孔處理，所述水溶性封閉劑為鎳的硝酸鹽水溶液，溶液濃度為25g/L，溶液溫度為50°C，封閉時間IOmin。
[0033]實施例3
不銹鋼基材的鍍前處理:常規(guī)的不銹鋼金屬表面預(yù)處理方法；
電鍍鋁膜:電鍍液中含AlCl3濃度為190g/L，HCl濃度控制為2.5mol/L，施加直流電壓為6.0V,電流密度為1.0A/dm2 ；
鋁陽極氧化處理形成Al2O3膜。所述鋁陽極氧化處理的步驟包括:
步驟1，采用堿性脫脂液對鋁膜表面進行除油脫脂，并用酸性拋光試劑進行化學(xué)拋光以除去鋁膜表面的氧化層Al2O3,所述堿性脫脂液為0.5mol/L的NaOH溶液，浸泡溫度為80°C，浸泡時間0.25min ;酸性拋光試劑中含H3PO4濃度為13.0mol/L, H2SO4濃度為5.0mol/L，在常溫下進行拋光0.25min。
[0034]步驟2，浸入NaOH溶液實施堿性腐蝕以調(diào)節(jié)鋁膜表面亮啞度，所述步驟2的NaOH溶液濃度為2.0mol/L，在80°C下腐蝕0.25min ；
步驟3，將不銹鋼基材置于低硫酸濃度電解液中進行電解，在鋁膜表面形成一 Al2O3膜3，所述低硫酸濃度電解液的H2SO4濃度為2.0mol/L，采用電流密度2.0A/dm2、工作電壓20V的直流或者脈沖電流，電解時間30min，電解溫度25°C ；步驟4，浸入有機染料溶液中進行化學(xué)染色，利用Al2O3膜3的多孔吸附作用使得有機染料分子進入Al2O3膜膜孔中，所述有機染料溶液的濃度為5.0g/L，PH值為5，在溫度條件60°C下浸潰5min ；
步驟5，浸入水溶性封閉劑中進行封孔處理，所述水溶性封閉劑為鎳的硝酸鹽水溶液，溶液濃度為50g/L，溶液溫度為70°C，封閉時間5min。
[0035]上述實施例中提到的內(nèi)容并非是對本發(fā)明的限定，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的替換均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種不銹鋼的表面處理方法，其特征在于:對經(jīng)過物理整平、除油去銹處理的不銹鋼基材表面實施電鍍鋁膜后，再進行鋁陽極氧化處理形成氧化膜，所述鋁陽極氧化處理的步驟包括， 步驟1，采用堿性脫脂液對鋁膜表面進行除油脫脂，并用酸性拋光試劑進行化學(xué)拋光以除去鋁膜表面的氧化層Al2O3; 步驟2，浸入NaOH溶液實施堿性腐蝕以調(diào)節(jié)鋁膜表面亮啞度； 步驟3，將不銹鋼基材置于低硫酸濃度電解液中進行電解，在鋁膜表面形成一 Al2O3膜； 步驟4，浸入有機染料溶液中進行化學(xué)染色，有機染料分子進入Al2O3膜膜孔中； 步驟5，浸入水溶性封閉劑中進行封孔處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼的表面處理方法，其特征在于:所述鋁膜電鍍液中的AlCl3濃度為150-190g/L，HCl濃度控制為0.5-2.5mol/L，施加直流電壓為3.0-6.0V,電流密度為 l_15A/dm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不銹鋼的表面處理方法，其特征在于:所述步驟I的堿性脫脂液為0.1-0.5mol/L的NaOH溶液，浸泡溫度為40_80°C，浸泡時間0.25_5min。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不銹鋼的表面處理方法，其特征在于:所述步驟I的酸性拋光試劑中含H3PO4濃度為8.0-13.0moI/L, H2SO4濃度為3.5-5.0mol/L，在常溫下進行拋光0.25_5min0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的不銹鋼的表面處理方法，其特征在于:所述步驟2的NaOH溶液濃度為 L 0-2.0mol/L，在 40-80°C下腐蝕 0.25_5min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的不銹鋼的表面處理方法，其特征在于:所述步驟3的低硫酸濃度電解液的H2SO4濃度為1.5-2.0mol/L，采用電流密度1.0-2.0A/dm2、工作電壓12-20V，在溫度條件15-25 °C下電解30-60min。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的不銹鋼的表面處理方法，其特征在于:所述步驟4的有機染料溶液的濃度為0.5-5.0g/L, PH值為5-7，在溫度條件30_60°C下浸潰5_15min。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的不銹鋼的表面處理方法，其特征在于:所述步驟5的水溶性封閉劑為鎳的硝酸鹽或乙酸鹽或硫酸鹽水溶液，溶液濃度為5-50g/L，溶液溫度為40-70°C，封閉時間 5-20min。
【文檔編號】C25D11/04GK103451662SQ201210178469
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】曾元清 申請人:廣東歐珀移動通信有限公司