[发明专利]一种锌合金环保着色液及其着色工艺

说明书

本发明公开了一种锌合金环保着色液及其着色工艺，着色工艺既不是电镀也不是化学镀，降低成本，且通过控制着色液的成分、pH值以及反应温度，在锌合金表面获得致密稳定的膜层，结合性好。在本发明着色液中，当锌合金浸入含有铜盐及氧化剂的溶液时，电位较负的基体锌合金容易与电位较正的铜离子和氧化剂形成微观腐蚀电池，发生氧化还原反应，从而在锌合金表面形成一层氧化膜。本发明能够容易控制反应的进程以及膜层的沉积速度，获得结合力强的致密膜层，具有较好的耐蚀性、装饰性和较高的硬度。

技术领域

本发明属于化学着色技术领域，具体涉及一种锌合金环保着色液及其着色工艺。

背景技术

在日常生活中，锌合金的应用十分广泛，例如建筑装饰、玩具、各种配件和装饰品等。锌合金在实际使用时容易氧化和被腐蚀，影响产品的美观度以及使用性能。因此，现有技术大多在锌合金表面加上防护膜，采用的方法包括在锌合金表面电镀膜和化学镀膜。

电镀需要一个向电镀槽供电的低压大电流电源以及由电镀液、待镀零件(阴极)和阳极构成的电解装置。电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。可看出，电镀操作需要电源设备，成本高，且产生较多的工业废水。

化学镀(chemical plating)又称自催镀(autocatalytic plating)，是指在没有外加电流的条件下，利用处于同一溶液中的金属盐和还原剂在具有催化活性的基体表面上能够进行自催化氧化还原反应的原理，在基体表面化学沉积形成金属或合金镀层的一种表面处理技术。与电镀相比，化学镀具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和镀覆部件不受尺寸形状限制等特点。化学镀镀液的沉积速度主要受施镀时操作温度、镀液中金属离子的浓度、还原剂浓度和镀液酸碱度的影响。为了保证镀液的沉积速度，同时又能延长镀液的使用寿命，就需要合理、有效地调整镀液成分，以保证及时补充消耗掉的金属离子、还原剂等镀液成分。但化学镀存在镀液寿命短，废水排放量大，成膜速度慢，成本高等缺点。

无论是电镀还是化学镀，锌合金的表面镀膜处理一直有较大的难度，因此锌合金的表面镀膜工艺还有待进一步的研究。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明的目的在于提出一种锌合金环保着色液及着色工艺，不采用电镀也不采用化学镀，着色操作简单，成本低，能够在锌合金表面获得致密稳定的膜层，膜层与锌合金表面的结合性好。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种锌合金环保着色液，所述着色液包含以下浓度的原料：

所述着色液的pH为2.5-6。

本发明研究了一种既不是电镀也不是化学镀的着色液，着色液成分如上。在本发明着色液中，当锌合金浸入含有铜盐及氧化剂的溶液时，电位较负的基体锌合金容易与电位较正的铜离子和氧化剂(钨酸盐类)形成微观腐蚀电池，发生氧化还原反应，从而在锌合金表面形成一层氧化膜。上述反应首先是锌被氧化为锌离子，铜离子被还原成铜，如下：Zn+Cu²⁺＝＝Cu+Zn²⁺。然后铜被氧化剂氧化，形成氧化铜成膜。钨酸钠、过氧化物等氧化剂提供了活性氧，与铜共沉积形成了氧化铜类膜层附着在锌合金表面。其中，络合剂与铜离子形成配合物，可提高极化，控制反应速度，有利于形成致密均匀的膜层，从而提高结合力与耐蚀性。发明人进一步研究着色液的稳定性，发现pH低于2，或温度高于40度，溶液腐蚀性较强，基体容易腐蚀放出氢气，膜层较疏松，结合力差。pH高于6，或温度低于20度，溶液没有氧化活性，反应很慢或停止。因此发明人设置着色液的pH为2.5-6，容易控制反应的进程以及膜层的沉积速度。在本发明中，着色液不需要电镀等工艺流程，降低成本，且通过控制着色液的成分、pH值以及反应温度，在锌合金表面获得致密稳定的膜层，结合性好。