專利名稱：金屬鍋體的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬鍋體的表面處理方法，特別是一種用于廚房電熱器具的金屬鍋體的表面處理方法。
背景技術(shù)：
目前市售的用于各類廚房電熱器具的金屬鍋體一般采用鋁或者鋁合金材料制造，為了達到防腐蝕和耐磨損的目的，通常需要對鍋體進行表面處理，使鍋體表面形成致密的氧化鋁保護層，其中，最為常見的處理方法是采用硬質(zhì)陽極氧化工藝處理，但處理后其表面通常為灰色或者黑色，顏色單一，裝飾感不強。
上?？茖W技術(shù)出版社1991年出版的《表面處理工藝手冊》第七章第一節(jié)中介紹了一種草酸陽極氧化工藝，可以在不同組分的鋁合金表面得到銀白色、黃銅色或金黃色等顏色奪目的膜層，但該工藝所需設(shè)備投入比較大、對鋁材的要求比較高，其氧化過程中電能消耗也比較大、且必須配備強制性冷卻裝置，故導致其制造成本過于高昂，為進行工業(yè)化生產(chǎn)帶來較大的困難。
鋁或鋁合金的氧化膜除了防腐蝕和防磨損的作用外，還因其本身存在的大量微孔而具有很強的吸附性。利用氧化膜的吸附性使染料吸附在氧化膜上，可以對鋁或鋁合金進行表面著色，這種著色方法一般分為電解著色和化學著色。
目前市場上也公開了大量的有色鋁或鋁合金制品及其制造工藝，且大多利用電解著色工藝進行著色，如中國專利CN99117173.X中公開了一種電泳鈦金黃色鋁合金型材的加工方法，該方法通過除油、堿蝕、中和、氧化、電解著色、陽極電泳、瀝水、風干工序獲得金黃色鋁合金型材，其中的電解著色槽液配方中含有硒酸鹽；又如中國專利CN01812633.2中公開了一種借助含銀鹽配方產(chǎn)生鋁或鋁合金的金色表面的方法，該方法通過電解含有烷基磺酸和銀的烷基磺酸鹽的電解質(zhì)產(chǎn)生鋁或者鋁合金的金色表面。雖然上述電解著色方法可以使鋁或鋁合金表面呈現(xiàn)很多種鮮艷的顏色，但其電解著色槽液中一般含有硒、鎳或錫等重金屬，不符合廚房器具的環(huán)保要求，而且電解著色需要電解電壓，工藝比較復(fù)雜，技術(shù)難度高，因此目前電解著色鋁或者鋁合金一般用于建筑工業(yè)用材，而不能應(yīng)用于廚房電熱器具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用化學著色工藝使鍋體表面產(chǎn)生顏色鮮艷、均勻的氧化膜，該氧化膜耐高溫、耐磨損、不易脫色，而且不含重金屬，符合環(huán)保及食用炊具要求，工藝簡單、制作費用低的金屬鍋體的表面處理方法。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案依序主要包括以下步驟第一步拋光步驟，將已清潔的成型鍋體的表面進行拋光；第二步除油步驟，用弱堿性除油劑清潔鍋體表面的油脂和拋光臘；第三步保光腐蝕步驟，用弱堿性保光溶液去除鍋體表面的自然氧化層；第四步陽極氧化步驟，將鍋體水洗后浸泡在酸性電解液中進行陽極氧化，使鍋體表面形成氧化膜；第五步化學著色步驟，將鍋體水洗后浸泡在著色槽液里，槽液中含有非重金屬的輕金屬離子，輕金屬離子沉積在氧化膜微孔中，使鍋體表面上色；第六步封閉步驟，將鍋體水洗后進行封閉處理；第七步烘干步驟，將鍋體水洗后烘干。
為了簡化工藝過程，上述的保光腐蝕步驟可以與除油步驟在同一道工序中同時進行。
由于硫酸陽極氧化膜微孔多，吸附性能強，膜層無色透明，容易染成各種鮮艷的色彩，于上述的陽極氧化步驟中酸性電解液優(yōu)選為硫酸溶液或者硫酸和少量草酸的混和溶液，酸性電解液濃度為100～250g/L，電流密度為0.8～1.0A/dm2；氧化膜的厚度為10～30um，溫度為18～25℃。
上述的拋光步驟優(yōu)選為機械拋光。
上述的化學著色步驟的槽液中的輕金屬離子為鐵離子。
采用本發(fā)明的金屬鍋體的表面處理方法，可以使鍋體表面呈現(xiàn)裝飾感強的鮮艷彩色，氧化膜厚度均勻，光亮度高，也不易掉色，耐磨性好，整個制作工藝簡單而且不含任何重金屬，符合環(huán)保要求，非常適合于廚房電熱器具。
具體實施例方式
下面結(jié)合本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步描述。
本金屬鍋體的表面處理方法包括拋光、除油、保光腐蝕、陽極氧化、著色、封閉和烘干步驟。
1、拋光步驟將已沖壓成型、清潔的鋁質(zhì)鍋體進行表面機械拋光處理，以增強著色后膜層的光亮度；為方便后續(xù)步驟進行，可根據(jù)鍋體形狀選擇合適的掛具，將拋光后的鍋體上掛；然后將上掛后的鍋體依次經(jīng)過下列步驟。
2、除油步驟采用弱堿性除油劑清潔鍋體，除去油脂和拋光蠟，槽液的主要成分為TX-10，PH值為7～8，濃度為50～80g/L，溫度為45～55℃，除油時間2～3分鐘。
3、保光腐蝕步驟由于鋁質(zhì)基材極易在空氣中自然形成氧化膜，阻礙陽極氧化電解液與基材的良好接觸，導致氧化膜不均勻。為了保證陽極氧化后氧化膜層的均勻度，采用含氫氧根離子OH-的弱堿性保光溶液徹底去除鍋體表面在空氣中形成的氧化膜，使之形成均勻活化表面。
本實施例采用的弱堿性保光溶液配方為NaOH和緩蝕劑Na3PO4、Na2CO3的混合溶液，濃度為5-20g/L。
鍋體浸入保光腐蝕溶液中，表面在空氣中形成的氧化膜，首先與NaOH反應(yīng)
同時鋁質(zhì)基材也會與NaOH反應(yīng)
NaAlO2在堿溶液中會發(fā)生水解反應(yīng)
但保光溶液中的緩蝕劑Na3PO4、Na2CO3水解產(chǎn)生的PO43-、CO32-能有效抑制NaAlO2的水解反應(yīng)、減緩保光溶液對鋁的腐蝕速度，這樣既可去除鍋體表面的氧化膜，又不會對鋁質(zhì)基材有很大的損傷而降低其光亮度。為了保證鍋體表面的光亮度，可以在保光溶液中加入20g/L的光亮添加劑。
在實際生產(chǎn)過程中，保光腐蝕步驟可以與除油步驟在同一道工序中同時進行。
4、陽極氧化步驟將保光后的鍋體經(jīng)過水洗后浸泡在酸性氧化槽液中，對鍋體表面進行陽極氧化，使鍋體表面生成致密的氧化膜層。相比較其他的草酸陽極氧化或鉻酸陽極氧化，硫酸陽極氧化膜微孔更多，吸附性能更強，膜層無色透明，更容易染成各種鮮艷的色彩。故為了保證著色的效果，陽極氧化步驟采用硫酸陽極氧化。
在陽極氧化過程中，硫酸溶液的濃度為100～250g/L，加載電流密度為0.8～1.0A/dm2的直流電壓，溫度控制在18～25℃之間。為了獲得對隨后的著色步驟較佳的氧化膜厚度10～20um，酸性電解液濃度應(yīng)當控制在150～250g/L之間。
5、化學著色步驟將陽極氧化后的鍋體經(jīng)過水洗后浸泡在含有輕金屬離子的酸性著色槽液中，酸液PH值為3.5～5.5，待輕金屬離子沉積在氧化膜層微孔中使膜層呈現(xiàn)需要的顏色時即可取出。
由于著色步驟是關(guān)鍵步驟，著色后膜層的效果與著色槽液的溫度、濃度、著色時間都有很大的關(guān)系，著色時間視槽液的溫度、濃度及需要的顏色深淺而定。著色槽液溫度低時，上色速度慢，顏色比較容易控制，上色較均勻；著色槽液溫度高時，上色速度快，顏色不易控制，顏色較深。為了使上色均勻，同時提高上色速度，一般將著色槽液溫度控制在40～65℃。著色槽液濃度低時，著色膜層顏色較淺，著色時間長，甚至不上色；著色槽液濃度高時，著色膜層顏色較深，著色時間短。為了使膜層顏色穩(wěn)定，一般著色槽液濃度控制在10～40g/L。
本優(yōu)選實施例著色槽液配方為含有輕金屬鐵離子的草酸鹽，槽液溫度控制在45～65℃之間，槽液濃度控制在20～30g/L，著色時間為5～10分鐘，最后，著色后鍋體表面膜層呈現(xiàn)鮮艷的光亮金黃色。
6、封閉步驟封閉步驟可以采用純水高溫封閉工藝，處理時間為4～8分鐘，溫度為95～100℃；也可以采用中溫無氟封閉工藝，處理時間為5～6分鐘，溫度為45～55℃，該中溫無氟封閉工藝中的無氟封閉劑濃度為5～10g/L。
為了提高鍋體表面氧化膜層的抗腐蝕能力，本優(yōu)選實施例將著色后的鍋體經(jīng)過水洗后，浸入95～100℃的高溫純水中進行封閉處理，處理時間為4～8分鐘。封閉處理后的鍋體膜層微孔率和吸附能力大幅度降低，抗腐蝕能力增強；經(jīng)過5％鹽水噴霧實驗，連續(xù)120個小時后鍋體表面無明顯腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)。
7、烘干步驟將封閉后的鍋體經(jīng)過水洗、烘干后即可下掛包裝。
權(quán)利要求
1.一種金屬鍋體的表面處理方法，其特征在于依序包括以下步驟拋光步驟，將已清潔的成型鍋體的表面進行拋光；除油步驟，用弱堿性除油劑清潔鍋體表面的油脂和拋光蠟；保光腐蝕步驟，用弱堿性保光溶液去除鍋體表面的自然氧化層；陽極氧化步驟，將鍋體水洗后浸泡在酸性電解液中進行陽極氧化，使鍋體表面形成致密的氧化膜；化學著色步驟，將鍋體水洗后浸泡在著色槽液里，槽液中含有輕金屬的金屬離子，輕金屬離子沉積在氧化膜微孔中，使鍋體表面上色；封閉步驟，將鍋體水洗后進行封閉處理；烘干步驟，將鍋體水洗后烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鍋體的表面處理方法，其特征在于所述的除油步驟中槽液的主要成分為TX-10，PH值為7～8，濃度為50～80g/L，溫度為45～55℃；保光腐蝕步驟中的弱堿性保光溶液為含氫氧根離子(OH-)的可溶性堿和緩蝕劑的混和溶液，濃度為5-20g/L；保光腐蝕步驟可以與除油步驟在同一道工序中同時進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬鍋體的表面處理方法，其特征在于所述的保光腐蝕步驟中的弱堿性保光溶液為NaOH和Na3PO4、Na2CO3的混合溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬鍋體的表面處理方法，其特征在于所述的保光腐蝕步驟中弱堿性保光溶液中加入20g/L的光亮添加劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鍋體的表面處理方法，其特征在于所述的陽極氧化步驟中的酸性電解液為硫酸溶液或者硫酸和少量草酸的混合溶液，酸性電解液濃度為100～250g/L，加載電流密度為0.8～1.0A/dm2的直流電，氧化膜的厚度為10～30um，溫度為18～25℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬鍋體的表面處理方法，其特征在于所述的陽極氧化步驟中氧化膜的厚度為10～20um，酸性電解液濃度為150～250g/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鍋體的表面處理方法，其特征在于所述的化學著色步驟中槽液為酸性溶液，PH值為3.5～5.5，溫度為40～65℃，槽液濃度控制在10～40g/L，著色時間為5～10分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鍋體的表面處理方法，其特征在于所述的封閉步驟中采用純水高溫封閉工藝，處理時間為4～8分鐘，溫度為95～100℃，或采用中溫無氟封閉工藝(無氟封閉劑5～10g/L)，處理時間為5～6分鐘，溫度為45～55℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鍋體的表面處理方法，其特征在于所述的拋光步驟采用機械拋光。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鍋體的表面處理方法，其特征在于所述的化學著色步驟的槽液中的輕金屬離子為鐵離子。
全文摘要
一種金屬鍋體的表面處理方法，依序主要包括以下步驟拋光步驟，將已清潔的成型鍋體的表面進行拋光；除油步驟，用弱堿性除油劑清潔鍋體表面的油脂和拋光臘；保光腐蝕步驟，用弱堿性保光溶液去除鍋體表面的自然氧化層；陽極氧化步驟，將鍋體水洗后在酸性電解液中進行陽極氧化，使鍋體表面形成氧化膜；化學著色步驟，將鍋體水洗后浸泡在著色槽液里，輕金屬離子沉積在氧化膜微孔中，使鍋體表面上色；封閉步驟，將鍋體水洗后進行封閉處理；烘干步驟，將鍋體水洗后烘干。采用本發(fā)明的金屬鍋體的表面處理方法，可以使鍋體表面呈現(xiàn)裝飾感強的鮮艷彩色，氧化膜厚度均勻，不含任何重金屬，符合環(huán)保要求，非常適合于廚房電熱器具。
文檔編號C25D11/04GK1920107SQ20061003673
公開日2007年2月28日 申請日期2006年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月23日
發(fā)明者黃治軍, 楊明元 申請人:美的集團有限公司