专利名称：金属锅体的表面处理方法
技术领域：
本发明涉及一种金属锅体的表面处理方法，特别是一种用于厨房电热器具的金属锅体的表面处理方法。
背景技术：
目前市售的用于各类厨房电热器具的金属锅体一般采用铝或者铝合金材料制造，为了达到防腐蚀和耐磨损的目的，通常需要对锅体进行表面处理，使锅体表面形成致密的氧化铝保护层，其中，最为常见的处理方法是采用硬质阳极氧化工艺处理，但处理后其表面通常为灰色或者黑色，颜色单一，装饰感不强。
上海科学技术出版社1991年出版的《表面处理工艺手册》第七章第一节中介绍了一种草酸阳极氧化工艺，可以在不同组分的铝合金表面得到银白色、黄铜色或金黄色等颜色夺目的膜层，但该工艺所需设备投入比较大、对铝材的要求比较高，其氧化过程中电能消耗也比较大、且必须配备强制性冷却装置，故导致其制造成本过于高昂，为进行工业化生产带来较大的困难。
铝或铝合金的氧化膜除了防腐蚀和防磨损的作用外，还因其本身存在的大量微孔而具有很强的吸附性。利用氧化膜的吸附性使染料吸附在氧化膜上，可以对铝或铝合金进行表面着色，这种着色方法一般分为电解着色和化学着色。
目前市场上也公开了大量的有色铝或铝合金制品及其制造工艺，且大多利用电解着色工艺进行着色，如中国专利CN99117173.X中公开了一种电泳钛金黄色铝合金型材的加工方法，该方法通过除油、碱蚀、中和、氧化、电解着色、阳极电泳、沥水、风干工序获得金黄色铝合金型材，其中的电解着色槽液配方中含有硒酸盐；又如中国专利CN01812633.2中公开了一种借助含银盐配方产生铝或铝合金的金色表面的方法，该方法通过电解含有烷基磺酸和银的烷基磺酸盐的电解质产生铝或者铝合金的金色表面。虽然上述电解着色方法可以使铝或铝合金表面呈现很多种鲜艳的颜色，但其电解着色槽液中一般含有硒、镍或锡等重金属，不符合厨房器具的环保要求，而且电解着色需要电解电压，工艺比较复杂，技术难度高，因此目前电解着色铝或者铝合金一般用于建筑工业用材，而不能应用于厨房电热器具。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用化学着色工艺使锅体表面产生颜色鲜艳、均匀的氧化膜，该氧化膜耐高温、耐磨损、不易脱色，而且不含重金属，符合环保及食用炊具要求，工艺简单、制作费用低的金属锅体的表面处理方法。
本发明解决技术问题采用的技术方案依序主要包括以下步骤第一步抛光步骤，将已清洁的成型锅体的表面进行抛光；第二步除油步骤，用弱碱性除油剂清洁锅体表面的油脂和抛光腊；第三步保光腐蚀步骤，用弱碱性保光溶液去除锅体表面的自然氧化层；第四步阳极氧化步骤，将锅体水洗后浸泡在酸性电解液中进行阳极氧化，使锅体表面形成氧化膜；第五步化学着色步骤，将锅体水洗后浸泡在着色槽液里，槽液中含有非重金属的轻金属离子，轻金属离子沉积在氧化膜微孔中，使锅体表面上色；第六步封闭步骤，将锅体水洗后进行封闭处理；第七步烘干步骤，将锅体水洗后烘干。
为了简化工艺过程，上述的保光腐蚀步骤可以与除油步骤在同一道工序中同时进行。
由于硫酸阳极氧化膜微孔多，吸附性能强，膜层无色透明，容易染成各种鲜艳的色彩，于上述的阳极氧化步骤中酸性电解液优选为硫酸溶液或者硫酸和少量草酸的混和溶液，酸性电解液浓度为100～250g/L，电流密度为0.8～1.0A/dm2；氧化膜的厚度为10～30um，温度为18～25℃。
上述的抛光步骤优选为机械抛光。
上述的化学着色步骤的槽液中的轻金属离子为铁离子。
采用本发明的金属锅体的表面处理方法，可以使锅体表面呈现装饰感强的鲜艳彩色，氧化膜厚度均匀，光亮度高，也不易掉色，耐磨性好，整个制作工艺简单而且不含任何重金属，符合环保要求，非常适合于厨房电热器具。
具体实施例方式
下面结合本发明的一个优选实施例对本发明作进一步描述。
本金属锅体的表面处理方法包括抛光、除油、保光腐蚀、阳极氧化、着色、封闭和烘干步骤。
1、抛光步骤将已冲压成型、清洁的铝质锅体进行表面机械抛光处理，以增强着色后膜层的光亮度；为方便后续步骤进行，可根据锅体形状选择合适的挂具，将抛光后的锅体上挂；然后将上挂后的锅体依次经过下列步骤。
2、除油步骤采用弱碱性除油剂清洁锅体，除去油脂和抛光蜡，槽液的主要成分为TX-10，PH值为7～8，浓度为50～80g/L，温度为45～55℃，除油时间2～3分钟。
3、保光腐蚀步骤由于铝质基材极易在空气中自然形成氧化膜，阻碍阳极氧化电解液与基材的良好接触，导致氧化膜不均匀。为了保证阳极氧化后氧化膜层的均匀度，采用含氢氧根离子OH-的弱碱性保光溶液彻底去除锅体表面在空气中形成的氧化膜，使之形成均匀活化表面。
本实施例采用的弱碱性保光溶液配方为NaOH和缓蚀剂Na3PO4、Na2CO3的混合溶液，浓度为5-20g/L。
锅体浸入保光腐蚀溶液中，表面在空气中形成的氧化膜，首先与NaOH反应
同时铝质基材也会与NaOH反应
NaAlO2在碱溶液中会发生水解反应
但保光溶液中的缓蚀剂Na3PO4、Na2CO3水解产生的PO43-、CO32-能有效抑制NaAlO2的水解反应、减缓保光溶液对铝的腐蚀速度，这样既可去除锅体表面的氧化膜，又不会对铝质基材有很大的损伤而降低其光亮度。为了保证锅体表面的光亮度，可以在保光溶液中加入20g/L的光亮添加剂。
在实际生产过程中，保光腐蚀步骤可以与除油步骤在同一道工序中同时进行。
4、阳极氧化步骤将保光后的锅体经过水洗后浸泡在酸性氧化槽液中，对锅体表面进行阳极氧化，使锅体表面生成致密的氧化膜层。相比较其他的草酸阳极氧化或铬酸阳极氧化，硫酸阳极氧化膜微孔更多，吸附性能更强，膜层无色透明，更容易染成各种鲜艳的色彩。故为了保证着色的效果，阳极氧化步骤采用硫酸阳极氧化。
在阳极氧化过程中，硫酸溶液的浓度为100～250g/L，加载电流密度为0.8～1.0A/dm2的直流电压，温度控制在18～25℃之间。为了获得对随后的着色步骤较佳的氧化膜厚度10～20um，酸性电解液浓度应当控制在150～250g/L之间。
5、化学着色步骤将阳极氧化后的锅体经过水洗后浸泡在含有轻金属离子的酸性着色槽液中，酸液PH值为3.5～5.5，待轻金属离子沉积在氧化膜层微孔中使膜层呈现需要的颜色时即可取出。
由于着色步骤是关键步骤，着色后膜层的效果与着色槽液的温度、浓度、着色时间都有很大的关系，着色时间视槽液的温度、浓度及需要的颜色深浅而定。着色槽液温度低时，上色速度慢，颜色比较容易控制，上色较均匀；着色槽液温度高时，上色速度快，颜色不易控制，颜色较深。为了使上色均匀，同时提高上色速度，一般将着色槽液温度控制在40～65℃。着色槽液浓度低时，着色膜层颜色较浅，着色时间长，甚至不上色；着色槽液浓度高时，着色膜层颜色较深，着色时间短。为了使膜层颜色稳定，一般着色槽液浓度控制在10～40g/L。
本优选实施例着色槽液配方为含有轻金属铁离子的草酸盐，槽液温度控制在45～65℃之间，槽液浓度控制在20～30g/L，着色时间为5～10分钟，最后，着色后锅体表面膜层呈现鲜艳的光亮金黄色。
6、封闭步骤封闭步骤可以采用纯水高温封闭工艺，处理时间为4～8分钟，温度为95～100℃；也可以采用中温无氟封闭工艺，处理时间为5～6分钟，温度为45～55℃，该中温无氟封闭工艺中的无氟封闭剂浓度为5～10g/L。
为了提高锅体表面氧化膜层的抗腐蚀能力，本优选实施例将着色后的锅体经过水洗后，浸入95～100℃的高温纯水中进行封闭处理，处理时间为4～8分钟。封闭处理后的锅体膜层微孔率和吸附能力大幅度降低，抗腐蚀能力增强；经过5％盐水喷雾实验，连续120个小时后锅体表面无明显腐蚀现象出现。
7、烘干步骤将封闭后的锅体经过水洗、烘干后即可下挂包装。
权利要求
1.一种金属锅体的表面处理方法，其特征在于依序包括以下步骤抛光步骤，将已清洁的成型锅体的表面进行抛光；除油步骤，用弱碱性除油剂清洁锅体表面的油脂和抛光蜡；保光腐蚀步骤，用弱碱性保光溶液去除锅体表面的自然氧化层；阳极氧化步骤，将锅体水洗后浸泡在酸性电解液中进行阳极氧化，使锅体表面形成致密的氧化膜；化学着色步骤，将锅体水洗后浸泡在着色槽液里，槽液中含有轻金属的金属离子，轻金属离子沉积在氧化膜微孔中，使锅体表面上色；封闭步骤，将锅体水洗后进行封闭处理；烘干步骤，将锅体水洗后烘干。
2.根据权利要求1所述的金属锅体的表面处理方法，其特征在于所述的除油步骤中槽液的主要成分为TX-10，PH值为7～8，浓度为50～80g/L，温度为45～55℃；保光腐蚀步骤中的弱碱性保光溶液为含氢氧根离子(OH-)的可溶性碱和缓蚀剂的混和溶液，浓度为5-20g/L；保光腐蚀步骤可以与除油步骤在同一道工序中同时进行。
3.根据权利要求2所述的金属锅体的表面处理方法，其特征在于所述的保光腐蚀步骤中的弱碱性保光溶液为NaOH和Na3PO4、Na2CO3的混合溶液。
4.根据权利要求2所述的金属锅体的表面处理方法，其特征在于所述的保光腐蚀步骤中弱碱性保光溶液中加入20g/L的光亮添加剂。
5.根据权利要求1所述的金属锅体的表面处理方法，其特征在于所述的阳极氧化步骤中的酸性电解液为硫酸溶液或者硫酸和少量草酸的混合溶液，酸性电解液浓度为100～250g/L，加载电流密度为0.8～1.0A/dm2的直流电，氧化膜的厚度为10～30um，温度为18～25℃。
6.根据权利要求5所述的金属锅体的表面处理方法，其特征在于所述的阳极氧化步骤中氧化膜的厚度为10～20um，酸性电解液浓度为150～250g/L。
7.根据权利要求1所述的金属锅体的表面处理方法，其特征在于所述的化学着色步骤中槽液为酸性溶液，PH值为3.5～5.5，温度为40～65℃，槽液浓度控制在10～40g/L，着色时间为5～10分钟。
8.根据权利要求1所述的金属锅体的表面处理方法，其特征在于所述的封闭步骤中采用纯水高温封闭工艺，处理时间为4～8分钟，温度为95～100℃，或采用中温无氟封闭工艺(无氟封闭剂5～10g/L)，处理时间为5～6分钟，温度为45～55℃。
9.根据权利要求1所述的金属锅体的表面处理方法，其特征在于所述的抛光步骤采用机械抛光。
10.根据权利要求1所述的金属锅体的表面处理方法，其特征在于所述的化学着色步骤的槽液中的轻金属离子为铁离子。
全文摘要
一种金属锅体的表面处理方法，依序主要包括以下步骤抛光步骤，将已清洁的成型锅体的表面进行抛光；除油步骤，用弱碱性除油剂清洁锅体表面的油脂和抛光腊；保光腐蚀步骤，用弱碱性保光溶液去除锅体表面的自然氧化层；阳极氧化步骤，将锅体水洗后在酸性电解液中进行阳极氧化，使锅体表面形成氧化膜；化学着色步骤，将锅体水洗后浸泡在着色槽液里，轻金属离子沉积在氧化膜微孔中，使锅体表面上色；封闭步骤，将锅体水洗后进行封闭处理；烘干步骤，将锅体水洗后烘干。采用本发明的金属锅体的表面处理方法，可以使锅体表面呈现装饰感强的鲜艳彩色，氧化膜厚度均匀，不含任何重金属，符合环保要求，非常适合于厨房电热器具。
文档编号C25D11/04GK1920107SQ20061003673
公开日2007年2月28日 申请日期2006年7月23日 优先权日2006年7月23日
发明者黄治军, 杨明元 申请人:美的集团有限公司