一种锌合金表面灰色保护层及其制备方法与流程

1.本发明属于金属表明处理技术领域，尤其涉及一种锌合金表面灰色保护层及其制备方法。


背景技术：

2.钛锌板是一种新型的建筑用屋面板材料，在欧洲已经得到广泛使用。钛锌板是一种合金，通过在高纯锌中加入钛和铜熔炼而成，铜的加入能够增加合金的机械强度和硬度，能够使合金材料的膨胀系数降低，更加能适应温差较大的地区，而钛的加入能改善合金的抗蠕变性，使其在热胀冷缩后不至产生金属疲劳，从而使得钛锌板的加工性能、抗蠕变、耐腐蚀性及延展性能都得到了大大改善，品质也更为优良。目前高档钛锌板为国外锌业巨头所垄断，如法国优美科、荷兰耐德锌公司等。国内企业及研究院所在锌及锌合金的压力加工如轧制、挤压等已有丰富的经验，整体来说技术上与国外差距不大。
3.锌是一种卓越耐久的金属材料，具有天然的抗腐蚀性。因为锌与空气中的氧气及二氧化碳等反应会在表面形成致密的灰色钝化保护层(即碱式碳酸锌)，该灰色钝化保护层是锌的自然腐蚀后的颜色，该保护层具有自我修复的能力，能阻挡腐蚀介质浸入及一定的防护效果，这是锌的耐腐蚀性能优异的主要原因。然而自然形成灰色钝化保护层的时间一般为6个月至2年，主要取决于气候及一些其他外界的条件。如何在锌表面人为获得一定耐蚀性能的表面灰色膜层，一方面能缩短自然形成保护层时间长的缺陷，另一方面它的颜色与锌的自然腐蚀产物颜色一致，可以使钛锌板在户外使用多年颜色不变，成为了钛锌板生产的主要瓶颈。
4.目前，用磷酸溶液对锌合金零件进行处理，可在锌表面产生与锌的天然铜绿颜色相对应的灰色磷酸盐层，然而该工艺无法保持轧制平板产品上可见的表面结构，同时制造的产品会因白锈的形成而出现白色染色的趋势，影响产品的美观和使用寿命。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：为了在钛锌合金表面制备一层均匀、有纹理的灰色保护层，而提供一种锌合金表面灰色保护层及其制备方法。
6.为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种锌合金表面灰色保护层，其特征在于，制备该保护层的处理液原料组成包括：
[0007][0008]
余量为水。
[0009]
作为上述技术方案的进一步描述：
[0010]
所述饱和二元羧酸为草酸、丙二酸的一种或几种。
[0011]
作为上述技术方案的进一步描述：
[0012]
所述含铜化合物为铜、铜氧化物或硝酸铜的一种或几种。
[0013]
作为上述技术方案的进一步描述：
[0014]
处理液原料还包括络合剂0.1～2g/l。
[0015]
作为上述技术方案的进一步描述：
[0016]
所述络合剂为柠檬酸、抗坏血酸、对苯二酚、苯基乙二醇醚、间硝基苯酚、对苯醌、1，4-萘醌、十二硫醇、十四硫醇、硫脲、乙烯硫脲、烷基硫脲、十二烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、乙烯基氯硅烷、酒石酸钠、植酸、单宁酸、尿素中的一种或几种。
[0017]
另一方面，本发明还提供了一种锌合金表面灰色保护层的制备方法，其包括以下步骤：
[0018]
1)将锌合金进行表面除油、酸洗处理，再使用清水清洗干净；
[0019]
2)按照磷酸20-50g/l、饱和二元羧酸20-50g/l、硝酸铵2-5g/l、含铜化合物0.1-5g/l、余量为水的配方配置处理液；
[0020]
3)将清洗干净的锌合金放入步骤2)中配好的处理液中，处理15秒到15分钟后取出，清洗干净并烘干，即可得到灰色保护层。
[0021]
作为上述技术方案的进一步描述：
[0022]
所述步骤2)中处理液的ph值介于ph＝1.0和ph＝4.0之间。这样可以在处理液快速形成亚铜或铜离子。
[0023]
作为上述技术方案的进一步描述：
[0024]
所述步骤3)中的处理温度为20-55℃。
[0025]
上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0026]
1)通过本发明的处理液，可以使钛锌板和其他板带产品及其衍生产品具有均匀、有纹理的灰色保护层，并且由此生产的产品不会因白锈的形成而出现白色染色的趋势。此外，还可以用相同的合金成分产生不同深浅的灰色。
[0027]
2)经过相应处理的钛锌合金平板产品呈现出均匀灰色的保护层，其中表面的自然结构在处理后变成可见的纹理。即使没有进一步钝化，以这种方式沉积的层也不会比钛锌合金制成的板带产品的自然、未经处理的表面更容易形成白色变色，可以通过使用不同饱和二元羧酸，可以使合金产生不同亮度的灰色调。使用本发明的方法，锌合金表面结构在自然风化过程中仍然可见，并且从美学的角度来看是非常有利的，且该保护层的其他各项性能比如对折性能、热震性能等均能达到国外产品的水平。
具体实施方式
[0028]
下面将更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0029]
实施例一：
[0030]
处理液以1l为例：磷酸20g、草酸20g、硝酸铵2g、铜0.1-5g、余量为水；
[0031]
将上述配方放入反应容器中，使其完全溶解得到本发明处理液，将处理液的温度加热到30℃；
[0032]
再将锌合金进行表面除油、酸洗处理，再使用清水清洗干净；
[0033]
将清洗干净的锌合金放入处理液中，处理3分钟后取出，清洗干净并烘干，即可得到灰色保护层。
[0034]
实施例二：
[0035]
处理液以1l为例：磷酸20g、丙二酸20g、硝酸铵2g、铜0.1-5g、余量为水；
[0036]
将上述配方放入反应容器中，使其完全溶解得到本发明处理液，将处理液的温度加热到30℃；
[0037]
再将锌合金进行表面除油、酸洗处理，再使用清水清洗干净；
[0038]
将清洗干净的锌合金放入处理液中，处理3分钟后取出，清洗干净并烘干，即可得到灰色保护层。
[0039]
实施例三：
[0040]
处理液以1l为例：磷酸20g、草酸和丙二酸混合物20g、硝酸铵2g、铜0.1-5g、余量为水；
[0041]
将上述配方放入反应容器中，使其完全溶解得到本发明处理液，将处理液的温度加热到30℃；
[0042]
再将锌合金进行表面除油、酸洗处理，再使用清水清洗干净；
[0043]
将清洗干净的锌合金放入处理液中，处理3分钟后取出，清洗干净并烘干，即可得到灰色保护层。
[0044]
实施例四：
[0045]
处理液以1l为例：磷酸20g、草酸20g、硝酸铵2g、铜0.1-5g、柠檬酸0.15g、余量为水；
[0046]
将上述配方放入反应容器中，使其完全溶解得到本发明处理液，将处理液的温度加热到30℃；
[0047]
再将锌合金进行表面除油、酸洗处理，再使用清水清洗干净；
[0048]
将清洗干净的锌合金放入处理液中，处理3分钟后取出，清洗干净并烘干，即可得到灰色保护层。
[0049]
通过对实施例1-4制备的产品进行观察，使用草酸制备的锌合金表面灰色保护层颜色深，使用丙二酸制备的锌合金表面灰色保护层颜色稍浅，使用草酸和丙二酸混合物制备的锌合金表面灰色保护层颜色在单独使用草酸和单独使用丙二酸之间，因此可以通过调配草酸和丙二酸的比列，可以用相同的合金成分产生不同深浅的灰色，即改变锌合金表面灰色保护层颜色的亮度；实施例四中制备的锌合金表面灰色保护层颜色相对实施例一颜色鲜艳度高，而且沉淀物少。
[0050]
因而本实施例提供的一种锌合金表面灰色保护层及其制备方法相较与现有技术具有以下优点：
[0051]
1)通过本发明的处理液，可以使钛锌板和其他板带产品及其衍生产品具有均匀、有纹理的灰色保护层，并且由此生产的产品不会因白锈的形成而出现白色染色的趋势。此
外，还可以用相同的合金成分产生不同深浅的灰色。
[0052]
2)经过相应处理的钛锌合金平板产品呈现出均匀灰色的保护层，其中表面的自然结构在处理后变成可见的纹理。即使没有进一步钝化，以这种方式沉积的层也不会比钛锌合金制成的板带产品的自然、未经处理的表面更容易形成白色变色，可以通过使用不同饱和二元羧酸，可以使合金产生不同亮度的灰色调。使用本发明的方法，锌合金表面结构在自然风化过程中仍然可见，并且从美学的角度来看是非常有利的，且该保护层的其他各项性能比如对折性能、热震性能等均能达到国外产品的水平。
[0053]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。