专利名称：金属材料表面处理方法
技术领域：
本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及铜、钢、不锈钢、铝、镁、铝合金、镁 合金材的表面处理方法。
背景技术：
现有的金属表面处理方法有如下几种
待处理的不锈钢制品经预处理，将不锈钢制品作为阳极，控制其恒电位值进行阳极极 化处理，电解质溶液用HNO I [3]，或者将不锈钢制品作为阴极，控制其恒电位值进行 阴极极化处理，再作为阳极，控制其恒电位值进行阳极极化处理，并继续改变其恒电位值 进行钝化处理，电解质溶液也均用HNO I [3]。该发明釆用电化学方法，在硝酸介质中 对不锈钢进行处理，技术与本专利不同。该方法需使用电化学处理方法和设备，设备要求 高，控制难度大，处理时间长，对不同基材的适应性较差。
公开于1997年12月3日的申请号为96107907的中国专利申请提出了一种钢材、铁基 工件表面覆铝的方法，该方法属金属表面处理领域，其技术特征是将工件做除油、除锈净 化处理后，放入真空镀膜设备中，在其表面镀一层铝金属膜，并进一步使铝金属膜外表面 氧化，使铝金属膜的内表面与铁元素相互扩散、渗透，从而形成A 1 I [2] 0 I [3]、 A 1 、 F e } [ 2 ] A 1 I [ 5 ]、铝一铁扩散层、铁基材的覆层结构。本发明比传统热浸 镀铝可减少能耗、减少环境污染、提高钢材的抗腐蚀能力及耐高温性。该发明采用真空镀 膜方法，在钢铁表面覆盖金属铝，技术与本专利不同。该方法采用的真空镀膜工艺，设备 投资大，操作要求高。
公开于1998年7月15日的申请号为96119053的中国专利申请提出了一种在铜表面生 成黑色耸状氧化膜的方法，该g明涉及一种金属表面处理技术。将铜表面清洁、酸洗、过 硫酸碱性溶液氧化、清洗和干燥，得到黑色鸷状氧化膜。所得氧化膜保护效果好，吸光吸 热性能优良。该专利采用过硫酸溶液氧化的方法，在铜表面形成氧化膜，技术与本专利不 同。该发明仅适用于金属铜表面，范围较窄。
具有铝合金表面光泽的金属表面处理方法公开于1990年9月15日的申请号为 98105515的中国专利申请提出一种具有铝合金表面亮彩(光泽)的金属表面处理方法，是 于已加工成型的金属材料表面，施以阴极电镀锌膜层的处理，而该锌膜层的厚度在5至1 5um间，再于锌膜层的表面均匀喷涂透明漆处理，并使该透明漆层的厚度在5 2 5 n m间，其中透明漆层的处理可以有色透明漆层替代，通过镀锌膜层处理的色泽，辅以(有 色)透明漆层的立体透光处理，使得金属材料表面呈现(各色)铝合金表面亮彩(光泽)。 该专利在金属型材表面电镀锌，然后再喷涂有机涂层，技术与本专利不同。 该方法需表面电镀锌和喷涂有机透明涂层两次处理，工艺复杂，设备多，操作要求高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种金属材料表面处理方法，利用无机材料纳米颗粒的分散液，在金属表面覆盖一层分散液湿膜，经干燥及高温处理后 形成氧化物干膜，该层干膜具有防腐、装饰、保护、促进散热，防污等功能。本发明通过 如下技术方案实现。
一种金属材料表面处理方法，所述金属材料为铜、铝、铁或镁型材，该方法包括如下 步骤
(1) 将待处理金属浸入20%氢氧化钠溶液中，浸泡时间为1一5分钟；
(2) 将步骤(1)处理过的金属材料浸入水中，浸泡时间为2 10分钟；
(3) 将步骤(2)处理过的金属材料浸入10 20%的硫酸溶液中，浸泡时间为l一5分
钟；
(4) 将步骤(3)处理过的金属材料浸入水中，浸泡时间为2 10分钟；
(5) 用水清洗步骤(4)处理过的金属材料，再浸入质量浓度为10% 30%的所述金 属氧化物纳米颗粒分散液中，浸泡5 10分钟；
(6) 将步骤(5)处理过的金属材料在80 20(TC下烘干，100 1000'C下热处理5 50分钟，表面形成膜。
上述方法中，所述金属材料为铜型材，步骤(5)所述金属氧化物纳米颗粒为平均粒径 150纳米的氧化铜纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温度为90(TC，处理时间为10分钟。
上述方法中，所述金属材料为铁型材，步骤(5)所述金属的氧化物纳米颗粒为平均粒 径80纳米的氧化铁纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温度为50(TC，处理时间为30分钟。
上述方法中，所述金属材料为铝板，步骤(5)所述金属氧化物纳米颗粒为平均粒径 IO纳米的氧化铁纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温度为30(TC，处理时间为20分钟。
上述方法中，所述金属材料为铝合金板，步骤(5)中将所述金属氧化物纳米颗粒为平 均粒径110纳米的氧化铝纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温度为450°C，处理时间为40 分钟。
上述方法中，所述金属材料为镁合金丝，步骤(5)所述金属氧化物纳米颗粒为平均粒 径200纳米的氧化铝纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温度为30(TC，处理时间为50分钟。
上述方法中，所述金属材料为不锈钢型材，步骤(5)所述金属氧化物纳米颗粒为平均 粒径500纳米的氧化铁纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温度为卯(TC，处理时间为5分钟。
上述方法中，所述金属材料为碳钢型材，步骤(5)所述金属氧化物纳米颗粒为平均粒 径300纳米的氧化铁纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温度为90(TC，处理时间为5分钟。
上述方法中，步骤(5)采用滚涂、浸涂或淋涂的方式使金属表面与所述金属氧化物纳 米颗粒分散液接触。
上述方法中，所述水采用乙醇或甲醇代替。
与现有技术相比，本发明利用无机材料纳米颗粒的分散液，在金属表面覆盖一层分散 液湿膜，经干燥及高温处理后形成氧化物干膜，该层干膜具有防腐、装饰、保护、促进散 热，防污等功能，具有如下优点-(1)处理剂成分简单，易得；
(2) 处理方式简单，不需电化学处理；
(3) 处理剂不含有机物和重金属离子，有利环保；
(4) 可实现防腐、装饰、绝缘等多种功能。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式
作进一步说明。 实施例1
将铜型材先后浸入20%氢氧化钠溶液1分钟、水3分钟、15%硫酸溶液1分钟和水3 分钟中，用水清洗后浸入20%的氧化铜纳米颗粒分散液中(经Marlvem激光粒度仪测试， 平均粒径为150纳米)，浸泡5分钟后取出，IOO'C下烘干，90(TC下处理IO分钟，表面形 成膜后，与未处理的型材共同置入盐雾箱，未处理的型材在5小时后产生腐蚀，处理后的 型材48小时后仍无腐蚀。 实施例2
将铁型材先后浸入20%氢氧化钠溶液1分钟、水3分钟、15%硫酸溶液1分钟和水3 分钟中，用水清洗后浸入10%的氧化铁纳米颗粒分散液中(经Marlvern激光粒度仪测试， 平均粒径为80纳米)，浸泡10分钟后取出，15(TC下烘干，50CTC下处理30分钟。用60度 光泽度仪测试，未处理型材表面光泽度为30度，处理后型材表面光泽度为65度。 实施例3
将铝板先后浸入20%氢氧化钠溶液1分钟、水3分钟、15%硫酸溶液1分钟和水3分 钟中，用水清洗后在其表面滚涂上25%的氧化铝纳米颗粒分散液(经Marlvern激光粒度仪 测试，平均粒径10纳米)，95'C下烘千，30(TC下处理20分钟。处理前后的铝板进行水滴 实验，处理前的铝板表面水滴呈圆珠状，处理后的铝板水滴完全润湿铺展。 实施例4
将铝合金板先后浸入20%氢氧化钠溶液1分钟、水3分钟、15%硫酸溶液1分钟和水3 分钟中，用水清洗后在其表面淋涂上20%的氧化铝纳米颗粒分散液(经MarWem激光粒度 仪测试，平均粒径110纳米)，95。C下烘干，450。C下处理40分钟。处理后的铝合金板与未 处理的铝合金板共同置入盐雾箱，未处理的型材在2小时后产生腐蚀，处理后的型材60小 时后仍无腐蚀。 实施例5
将镁合金丝先后浸入20%氢氧化钠溶液1分钟、水3分钟、15%硫酸溶液1分钟和水3 分钟中，用水清洗后浸入20%的氧化镁纳米颗粒分散液中(经Marlvern激光粒度仪测试， 平均粒径200纳米)，浸泡5分钟后取出，20(TC下烘干，30(TC下处理50分钟。处理前后 的镁丝进行电阻测试，处理前镁丝电阻为O，处理后镁丝电阻为20兆欧姆。 实施例6
将不锈钢型材先后浸入20%氢氧化钠溶液1分钟、水3分钟、15%硫酸溶液1分钟和 水3分钟中，用水清洗后浸入30%的氧化铁纳米颗粒分散液中(经Marlvern激光粒度仪测 试，平均粒径500纳米)，浸泡5分钟后取出，15(TC下烘干，90(TC下处理5分钟。处理前 后的不锈钢型材进行电阻测试，处理前不锈钢型材电阻为0，处理后不锈钢型材电阻为6
兆欧姆。
实施例7
将碳钢型材先后浸入20%氢氧化钠溶液1分钟、水3分钟、15%硫酸溶液1分钟和水3 分钟中，用水清洗后浸入30%的氧化铁纳米颗粒分散液中(经Marlvern激光粒度仪测试， 平均粒径300纳米)，浸泡5分钟后取出，15(TC下烘干，90(TC下处理5分钟。处理后的碳 钢型材与未处理的碳钢型材共同置入盐雾箱，未处理的型材在1小时后产生腐蚀，处理后 的型材30小时后仍无腐蚀。
权利要求
1.一种金属材料表面处理方法，所述金属材料为铜、铝、铁或镁型材，其特征在于包括如下步骤(1)将待处理金属材料浸入20％氢氧化钠溶液中，浸泡时间为1～5分钟；(2)再将金属材料浸入水中，浸泡时间为2～10分钟；(3)再将金属材料浸入10％～20％重量百分比的硫酸溶液中，浸泡时间为1～5分钟；(4)再将金属材料浸入水中，浸泡时间为2～10分钟；(5)用水清洗步骤(4)处理过的金属材料，再放入质量浓度为10％～30％的所述金属的氧化物纳米颗粒分散液中，浸泡5～10分钟；(6)将步骤(5)处理过的金属材料在80～200℃下烘干，100～1000℃下热处理5～50分钟，表面形成膜。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属材料为铜型材，步骤(5)所述 金属氧化物纳米颗粒为平均粒径150纳米的氧化铜纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温度为 卯0'C，处理时间为IO分钟。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属材料为铁型材，步骤(5)所述 金属氧化物纳米颗粒为平均粒径80纳米的氧化铁纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温度为 500'C，处理时间为30分钟。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属材料为铝板，步骤(5)所述金 属氧化物纳米颗粒为平均粒径IO纳米的氧化铁纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温度为300 °C，处理时间为20分钟。
5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属材料为铝合金板，步骤(5)中 将所述金属氧化物纳米颗粒为平均粒径110纳米的氧化铝纳米颗粒，步骤(6)所述处理的 温度为450'C，处理时间为40分钟。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属材料为镁合金丝，步骤(5)所 述金属氧化物纳米颗粒为平均粒径200纳米的氧化铝纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温度 为300'C，处理时间为50分钟。
7、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属材料为不锈钢型材，步骤(5) 所述金属氧化物纳米颗粒为平均粒径500纳米的氧化铁纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温 度为900'C，处理时间为5分钟。
8、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属材料为碳钢型材，步骤(5)所 述金属氧化物纳米颗粒为平均粒径300纳米的氧化铁纳米颗粒，步骤(6)所述处理的温度 为卯(TC，处理时间为5分钟。
9、 根据权利要求1 8任一项所述的方法，其特征在于步骤(5)采用滚涂、浸涂或淋 涂的方式使金属材料表面与所述金属的氧化物纳米颗粒分散液接触。
10、 根据权利要求9任一项所述的方法，其特征在于所述水采用乙醇或甲醇代替。
全文摘要
本发明公开了一种金属材料表面处理方法，该方法包括如下步骤将待处理金属浸入20％氢氧化钠溶液中，浸泡时间为1～5分钟；再金属浸入水中，浸泡时间为2～10分钟；将金属浸入10％～30％硫酸溶液中，浸泡时间为1～5分钟；将金属浸入水中，浸泡时间为2～10分钟；用水清洗处理过的金属，再浸入质量浓度为10％～30％的所述金属氧化物纳米颗粒分散液中，浸泡5～10分钟；将经上述处理的金属在80～200℃下烘干，100～1000℃下处理5～50分钟，表面形成膜。利用无机材料纳米颗粒的分散液，在金属表面覆盖一层分散液湿膜，经干燥及高温处理后形成氧化物干膜，该层干膜具有防腐、装饰、保护、促进散热，防污等功能。
文档编号B05D3/10GK101367079SQ200810198920
公开日2009年2月18日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年9月28日
发明者琦 江 申请人:华南理工大学