專利名稱：金屬材料表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及銅、鋼、不銹鋼、鋁、鎂、鋁合金、鎂 合金材的表面處理方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的金屬表面處理方法有如下幾種
待處理的不銹鋼制品經(jīng)預(yù)處理，將不銹鋼制品作為陽極，控制其恒電位值進(jìn)行陽極極 化處理，電解質(zhì)溶液用HNO I [3]，或者將不銹鋼制品作為陰極，控制其恒電位值進(jìn)行 陰極極化處理，再作為陽極，控制其恒電位值進(jìn)行陽極極化處理，并繼續(xù)改變其恒電位值 進(jìn)行鈍化處理，電解質(zhì)溶液也均用HNO I [3]。該發(fā)明釆用電化學(xué)方法，在硝酸介質(zhì)中 對(duì)不銹鋼進(jìn)行處理，技術(shù)與本專利不同。該方法需使用電化學(xué)處理方法和設(shè)備，設(shè)備要求 高，控制難度大，處理時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)不同基材的適應(yīng)性較差。
公開于1997年12月3日的申請(qǐng)?zhí)枮?6107907的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N鋼材、鐵基 工件表面覆鋁的方法，該方法屬金屬表面處理領(lǐng)域，其技術(shù)特征是將工件做除油、除銹凈 化處理后，放入真空鍍膜設(shè)備中，在其表面鍍一層鋁金屬膜，并進(jìn)一步使鋁金屬膜外表面 氧化，使鋁金屬膜的內(nèi)表面與鐵元素相互擴(kuò)散、滲透，從而形成A 1 I [2] 0 I [3]、 A 1 、 F e } [ 2 ] A 1 I [ 5 ]、鋁一鐵擴(kuò)散層、鐵基材的覆層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明比傳統(tǒng)熱浸 鍍鋁可減少能耗、減少環(huán)境污染、提高鋼材的抗腐蝕能力及耐高溫性。該發(fā)明采用真空鍍 膜方法，在鋼鐵表面覆蓋金屬鋁，技術(shù)與本專利不同。該方法采用的真空鍍膜工藝，設(shè)備 投資大，操作要求高。
公開于1998年7月15日的申請(qǐng)?zhí)枮?6119053的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N在銅表面生 成黑色聳狀氧化膜的方法，該g明涉及一種金屬表面處理技術(shù)。將銅表面清潔、酸洗、過 硫酸堿性溶液氧化、清洗和干燥，得到黑色鷙狀氧化膜。所得氧化膜保護(hù)效果好，吸光吸 熱性能優(yōu)良。該專利采用過硫酸溶液氧化的方法，在銅表面形成氧化膜，技術(shù)與本專利不 同。該發(fā)明僅適用于金屬銅表面，范圍較窄。
具有鋁合金表面光澤的金屬表面處理方法公開于1990年9月15日的申請(qǐng)?zhí)枮?98105515的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N具有鋁合金表面亮彩(光澤)的金屬表面處理方法，是 于已加工成型的金屬材料表面，施以陰極電鍍鋅膜層的處理，而該鋅膜層的厚度在5至1 5um間，再于鋅膜層的表面均勻噴涂透明漆處理，并使該透明漆層的厚度在5 2 5 n m間，其中透明漆層的處理可以有色透明漆層替代，通過鍍鋅膜層處理的色澤，輔以(有 色)透明漆層的立體透光處理，使得金屬材料表面呈現(xiàn)(各色)鋁合金表面亮彩(光澤)。 該專利在金屬型材表面電鍍鋅，然后再噴涂有機(jī)涂層，技術(shù)與本專利不同。 該方法需表面電鍍鋅和噴涂有機(jī)透明涂層兩次處理，工藝復(fù)雜，設(shè)備多，操作要求高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種金屬材料表面處理方法，利用無機(jī)材料納米顆粒的分散液，在金屬表面覆蓋一層分散液濕膜，經(jīng)干燥及高溫處理后 形成氧化物干膜，該層干膜具有防腐、裝飾、保護(hù)、促進(jìn)散熱，防污等功能。本發(fā)明通過 如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
一種金屬材料表面處理方法，所述金屬材料為銅、鋁、鐵或鎂型材，該方法包括如下 步驟
(1) 將待處理金屬浸入20%氫氧化鈉溶液中，浸泡時(shí)間為1一5分鐘；
(2) 將步驟(1)處理過的金屬材料浸入水中，浸泡時(shí)間為2 10分鐘；
(3) 將步驟(2)處理過的金屬材料浸入10 20%的硫酸溶液中，浸泡時(shí)間為l一5分
鐘；
(4) 將步驟(3)處理過的金屬材料浸入水中，浸泡時(shí)間為2 10分鐘；
(5) 用水清洗步驟(4)處理過的金屬材料，再浸入質(zhì)量濃度為10% 30%的所述金 屬氧化物納米顆粒分散液中，浸泡5 10分鐘；
(6) 將步驟(5)處理過的金屬材料在80 20(TC下烘干，100 1000'C下熱處理5 50分鐘，表面形成膜。
上述方法中，所述金屬材料為銅型材，步驟(5)所述金屬氧化物納米顆粒為平均粒徑 150納米的氧化銅納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫度為90(TC，處理時(shí)間為10分鐘。
上述方法中，所述金屬材料為鐵型材，步驟(5)所述金屬的氧化物納米顆粒為平均粒 徑80納米的氧化鐵納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫度為50(TC，處理時(shí)間為30分鐘。
上述方法中，所述金屬材料為鋁板，步驟(5)所述金屬氧化物納米顆粒為平均粒徑 IO納米的氧化鐵納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫度為30(TC，處理時(shí)間為20分鐘。
上述方法中，所述金屬材料為鋁合金板，步驟(5)中將所述金屬氧化物納米顆粒為平 均粒徑110納米的氧化鋁納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫度為450°C，處理時(shí)間為40 分鐘。
上述方法中，所述金屬材料為鎂合金絲，步驟(5)所述金屬氧化物納米顆粒為平均粒 徑200納米的氧化鋁納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫度為30(TC，處理時(shí)間為50分鐘。
上述方法中，所述金屬材料為不銹鋼型材，步驟(5)所述金屬氧化物納米顆粒為平均 粒徑500納米的氧化鐵納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫度為卯(TC，處理時(shí)間為5分鐘。
上述方法中，所述金屬材料為碳鋼型材，步驟(5)所述金屬氧化物納米顆粒為平均粒 徑300納米的氧化鐵納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫度為90(TC，處理時(shí)間為5分鐘。
上述方法中，步驟(5)采用滾涂、浸涂或淋涂的方式使金屬表面與所述金屬氧化物納 米顆粒分散液接觸。
上述方法中，所述水采用乙醇或甲醇代替。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用無機(jī)材料納米顆粒的分散液，在金屬表面覆蓋一層分散 液濕膜，經(jīng)干燥及高溫處理后形成氧化物干膜，該層干膜具有防腐、裝飾、保護(hù)、促進(jìn)散 熱，防污等功能，具有如下優(yōu)點(diǎn)-(1)處理劑成分簡(jiǎn)單，易得；
(2) 處理方式簡(jiǎn)單，不需電化學(xué)處理；
(3) 處理劑不含有機(jī)物和重金屬離子，有利環(huán)保；
(4) 可實(shí)現(xiàn)防腐、裝飾、絕緣等多種功能。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明。 實(shí)施例1
將銅型材先后浸入20%氫氧化鈉溶液1分鐘、水3分鐘、15%硫酸溶液1分鐘和水3 分鐘中，用水清洗后浸入20%的氧化銅納米顆粒分散液中(經(jīng)Marlvem激光粒度儀測(cè)試， 平均粒徑為150納米)，浸泡5分鐘后取出，IOO'C下烘干，90(TC下處理IO分鐘，表面形 成膜后，與未處理的型材共同置入鹽霧箱，未處理的型材在5小時(shí)后產(chǎn)生腐蝕，處理后的 型材48小時(shí)后仍無腐蝕。 實(shí)施例2
將鐵型材先后浸入20%氫氧化鈉溶液1分鐘、水3分鐘、15%硫酸溶液1分鐘和水3 分鐘中，用水清洗后浸入10%的氧化鐵納米顆粒分散液中(經(jīng)Marlvern激光粒度儀測(cè)試， 平均粒徑為80納米)，浸泡10分鐘后取出，15(TC下烘干，50CTC下處理30分鐘。用60度 光澤度儀測(cè)試，未處理型材表面光澤度為30度，處理后型材表面光澤度為65度。 實(shí)施例3
將鋁板先后浸入20%氫氧化鈉溶液1分鐘、水3分鐘、15%硫酸溶液1分鐘和水3分 鐘中，用水清洗后在其表面滾涂上25%的氧化鋁納米顆粒分散液(經(jīng)Marlvern激光粒度儀 測(cè)試，平均粒徑10納米)，95'C下烘千，30(TC下處理20分鐘。處理前后的鋁板進(jìn)行水滴 實(shí)驗(yàn)，處理前的鋁板表面水滴呈圓珠狀，處理后的鋁板水滴完全潤(rùn)濕鋪展。 實(shí)施例4
將鋁合金板先后浸入20%氫氧化鈉溶液1分鐘、水3分鐘、15%硫酸溶液1分鐘和水3 分鐘中，用水清洗后在其表面淋涂上20%的氧化鋁納米顆粒分散液(經(jīng)MarWem激光粒度 儀測(cè)試，平均粒徑110納米)，95。C下烘干，450。C下處理40分鐘。處理后的鋁合金板與未 處理的鋁合金板共同置入鹽霧箱，未處理的型材在2小時(shí)后產(chǎn)生腐蝕，處理后的型材60小 時(shí)后仍無腐蝕。 實(shí)施例5
將鎂合金絲先后浸入20%氫氧化鈉溶液1分鐘、水3分鐘、15%硫酸溶液1分鐘和水3 分鐘中，用水清洗后浸入20%的氧化鎂納米顆粒分散液中(經(jīng)Marlvern激光粒度儀測(cè)試， 平均粒徑200納米)，浸泡5分鐘后取出，20(TC下烘干，30(TC下處理50分鐘。處理前后 的鎂絲進(jìn)行電阻測(cè)試，處理前鎂絲電阻為O，處理后鎂絲電阻為20兆歐姆。 實(shí)施例6
將不銹鋼型材先后浸入20%氫氧化鈉溶液1分鐘、水3分鐘、15%硫酸溶液1分鐘和 水3分鐘中，用水清洗后浸入30%的氧化鐵納米顆粒分散液中(經(jīng)Marlvern激光粒度儀測(cè) 試，平均粒徑500納米)，浸泡5分鐘后取出，15(TC下烘干，90(TC下處理5分鐘。處理前 后的不銹鋼型材進(jìn)行電阻測(cè)試，處理前不銹鋼型材電阻為0，處理后不銹鋼型材電阻為6
兆歐姆。
實(shí)施例7
將碳鋼型材先后浸入20%氫氧化鈉溶液1分鐘、水3分鐘、15%硫酸溶液1分鐘和水3 分鐘中，用水清洗后浸入30%的氧化鐵納米顆粒分散液中(經(jīng)Marlvern激光粒度儀測(cè)試， 平均粒徑300納米)，浸泡5分鐘后取出，15(TC下烘干，90(TC下處理5分鐘。處理后的碳 鋼型材與未處理的碳鋼型材共同置入鹽霧箱，未處理的型材在1小時(shí)后產(chǎn)生腐蝕，處理后 的型材30小時(shí)后仍無腐蝕。
權(quán)利要求
1.一種金屬材料表面處理方法，所述金屬材料為銅、鋁、鐵或鎂型材，其特征在于包括如下步驟(1)將待處理金屬材料浸入20％氫氧化鈉溶液中，浸泡時(shí)間為1～5分鐘；(2)再將金屬材料浸入水中，浸泡時(shí)間為2～10分鐘；(3)再將金屬材料浸入10％～20％重量百分比的硫酸溶液中，浸泡時(shí)間為1～5分鐘；(4)再將金屬材料浸入水中，浸泡時(shí)間為2～10分鐘；(5)用水清洗步驟(4)處理過的金屬材料，再放入質(zhì)量濃度為10％～30％的所述金屬的氧化物納米顆粒分散液中，浸泡5～10分鐘；(6)將步驟(5)處理過的金屬材料在80～200℃下烘干，100～1000℃下熱處理5～50分鐘，表面形成膜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬材料為銅型材，步驟(5)所述 金屬氧化物納米顆粒為平均粒徑150納米的氧化銅納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫度為 卯0'C，處理時(shí)間為IO分鐘。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬材料為鐵型材，步驟(5)所述 金屬氧化物納米顆粒為平均粒徑80納米的氧化鐵納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫度為 500'C，處理時(shí)間為30分鐘。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬材料為鋁板，步驟(5)所述金 屬氧化物納米顆粒為平均粒徑IO納米的氧化鐵納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫度為300 °C，處理時(shí)間為20分鐘。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬材料為鋁合金板，步驟(5)中 將所述金屬氧化物納米顆粒為平均粒徑110納米的氧化鋁納米顆粒，步驟(6)所述處理的 溫度為450'C，處理時(shí)間為40分鐘。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬材料為鎂合金絲，步驟(5)所 述金屬氧化物納米顆粒為平均粒徑200納米的氧化鋁納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫度 為300'C，處理時(shí)間為50分鐘。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬材料為不銹鋼型材，步驟(5) 所述金屬氧化物納米顆粒為平均粒徑500納米的氧化鐵納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫 度為900'C，處理時(shí)間為5分鐘。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬材料為碳鋼型材，步驟(5)所 述金屬氧化物納米顆粒為平均粒徑300納米的氧化鐵納米顆粒，步驟(6)所述處理的溫度 為卯(TC，處理時(shí)間為5分鐘。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于步驟(5)采用滾涂、浸涂或淋 涂的方式使金屬材料表面與所述金屬的氧化物納米顆粒分散液接觸。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述水采用乙醇或甲醇代替。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬材料表面處理方法，該方法包括如下步驟將待處理金屬浸入20％氫氧化鈉溶液中，浸泡時(shí)間為1～5分鐘；再金屬浸入水中，浸泡時(shí)間為2～10分鐘；將金屬浸入10％～30％硫酸溶液中，浸泡時(shí)間為1～5分鐘；將金屬浸入水中，浸泡時(shí)間為2～10分鐘；用水清洗處理過的金屬，再浸入質(zhì)量濃度為10％～30％的所述金屬氧化物納米顆粒分散液中，浸泡5～10分鐘；將經(jīng)上述處理的金屬在80～200℃下烘干，100～1000℃下處理5～50分鐘，表面形成膜。利用無機(jī)材料納米顆粒的分散液，在金屬表面覆蓋一層分散液濕膜，經(jīng)干燥及高溫處理后形成氧化物干膜，該層干膜具有防腐、裝飾、保護(hù)、促進(jìn)散熱，防污等功能。
文檔編號(hào)B05D3/10GK101367079SQ200810198920
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者琦 江 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)