(荆门经济开发区管委会，湖北荆门448124)

　　择要：引见了锌金属以及镀锌层染色的普通流程及操作要点，探讨了染色温度以及工夫，染料功能以及用量，染浴pH，和助剂对染色成果的影响，指出了常见染色缺点的缘由及处理方法。会集了从上世纪40年月以来发布的无关锌金属以及镀锌层染色的专利技巧。

　　要害词：锌;镀层;染色;染料;钝化

　　中图分类号：TG177; TQ153.15 文献标记码：B

　　文童编号：1004 - 227X (2012) 02 - 0047 - 06

　　1染色工艺

　　1.1工艺流程

　　镀锌(淡色3μm以上，深色5μm以上)——水洗—— 活化(1%硝酸)——水洗——化学转化解决——荡涤——染色——水洗2道——干燥(50～80 ℃，20 min) ——关闭(涂罩光膜，如アコートㄆM) ——干燥(50～80 ℃，20 min)。

　　1.2镀锌液

　　工件经除了锈后就能够进行电镀。罕用的镀锌溶液有氰化镀锌[l]、锌酸盐镀锌、氯化钾镀锌、氯化铵镀锌、氯化钠镀锌等。各类镀锌液构成的镀锌层只需通过铬酸盐的化学转化解决，均能染色。

　　1.3锌金属以及镀锌层的化学转化解决

　　1.3.1 工艺

　　化学解决工艺流程：出光(硝酸10～20 mL/L，2～5 s) -荡涤一钝化(化学转化)一荡涤一漂白一荡涤。

　　(1)钝化(化学转化)配方与工艺前提：

　　1.3.2 操作要点

　　(1)化学解决后，要用活动水荡涤，解决液不克不及带到染色液内。

　　(2)化学解决后不克不及用手摸，以避免沾污外表，影响染色平均性。

　　1.3.3 商品钝化剂(铬转化剂)

　　1.3.3.1 日本迪普索(Dipsol)公司的镀锌染色钝化剂2-480

　　用量200 mL/L，温度20～30 0C，工夫10～30 s。

　　1 3.3.2 日本净水商事公司的镀锌染色钝化剂

　　1.3.3.3 日本奥野(Okuno)公司的镀锌染色钝化剂

　　蓝白钝化剂Lowmet.7五、BP-101三、NF-二、NF-9。前2种用量均为15 mL/L，同时需退出硝酸15 mL/L;后2种用量为10 mL/L。

　　绿色钝化剂TOP HAC CG-25(用量25 mL/L)、TOP HAC CG-30-J(用量30 mL/L)、TOP HAC CG-35(用量50 mL/L)、TOP HAC CG-40(用量40 mL/L)。

　　1.4染色设施、染色液、染色要点

　　1.4.1 染色的设施

　　染色无需非凡的设施，只需求与电镀车间类似，仅削减如下设施：

　　(1)染色槽。可用没有锈钢槽、陶瓷槽或铝桶，不克不及用铁槽，以防净化。有的染色液要加温至80 ℃，故要有加温安装。，另需有搅拌安装。

　　(2)化学解决槽。用普通陶瓷槽或塑料衬里槽，要有调温安装。

　　(3)烘箱。染色后及浸涂罩光漆后要烘干。

　　(4)罩光漆槽。可用铝槽(容器)或没有锈钢槽。

　　(5)染色夹具。佳用挂具间接染色。若是小件滚镀产物，只能放正在塑料篮中进行化学转化解决与染色，但易孕育发生擦毛或色泽没有匀，须特地留意。

　　1.4.2 染色液的配制与染色配方

　　1.4.2.1 染色液的配制

　　染色液需用蒸馏水配制。先将称好的染料用染料量1～2倍的水调成糊状，再退出规则量或规则温度的热水，充沛搅拌;待染料溶解后，将染液退出染色槽(此前可先过滤一下)，依据染料要求调整pH(应用酸性染料、前言染料时需将pH调理为微酸性)。

　　1.4.2.2 染色配方

　　染料种类没有同，其正在染色液中的含量也没有同。普通而言，浅色宜含量低(如0.5～2.0 g[L)，深色宜含量高(如5～10 g/L)：冷染时含量要高(如3.0～5.0 g/L)，热染时可低些(如0.2～1.0 g/L)。应依据没有同状况，视

　　实验后果而定。染色液的pH一般是5.0～7.0，酸性染料、前言染料的pH可稍低，间接染料、活性染料的pH可稍高。染色温度一般是15～80 ℃，间接染料宜低温。表1给出了Zincdye染色工艺的配方以及工艺前提。

　　1.4.3 染色要点

　　(1)把经化学转化解决后的工件浸正在染色液中进行染色。要采纳适当的挂具，防止工件外表碰撞。要管制染色温度以及工夫。染色后要用活动水荡涤，把过剩染料洗去，并烘干或用热风吹干(温度不克不及忽然太高，以防转化膜干燥适度而呈粉末状零落)，随后立刻浸涂罩光漆，再沥洁净，进烘箱烘。

　　(2)有材料引见，漂白时用硫化钠比用氢氧化钠好，由于硫化钠是较强的复原剂，因为某种复原作用，招致钝化膜(化学转化膜)孕育发生孔隙或膜层孔扩展，使染色顺遂地进行。

　　(3)染色中增加醋酸，既能升高pH，又能稳固Ph，本质上，当pH为5阁下时，铬酸盐转化膜利于染料吸附。

　　(4)染色后的整机需用活动水洗净，不克不及用硬水，接触酸碱物资，不克不及用热水洗，也不克不及用太高温度烘，普通正在50～60 ℃。

　　(5)化学转化解决后不克不及用手摸，更不克不及玷辱外表，不然影响染色平均性。要正在活动水中洗净，化学转化解决液毫不能带到染液中。

　　(6)漂白解决后，稍作沥干即染，毫不能正在外表干燥后染，不然影响染色品质。

　　(7)正在镀锌染色干燥后，肯定要浸涂上一层无色通明涂料以维护染色膜，使其能长时间应用、保留，并进步外表光洁度及雅观性。罩光涂料又被称为罩光漆

　　或无机膜。正在锌金属以及镀锌层染色上采纳无由氨基清烘漆，硬度高，外参观亮，连系力很好。

　　溶性聚硅酸锂涂料。

　　1.5影响染色的要素

　　1.5.1 工夫

　　正在染色进程中，开端时上色快，随后逐步减慢，上色到肯定深度后，虽工夫延伸，但色度再也不添加，就应中止。普通正在3 s内应上色，20 s时应根本实现，长没有宜超越60 s。玄色可延伸至100 s。

　　1.5.2 染料功能

　　适宜染色的染料有媒染染料、间接染料、可溶性复原染料等，各类染料功能没有同，上色速率也没有同。如间接耐晒翠蓝上色快，玄色染料上色慢。应正在实际使用中试探出各类染料的上色法则。

　　5.3 浓度

　　染色浓度纷歧定越高越好。浓渡过高，上色反而随，还会呈现浮色、发花。因而，染色浓度应依据没有同染料以及工艺而定。

　　5.4 温度

　　温度是首要要素之一。温度低，物理反响以及离子;吸附作用明显;温度高，可放慢化学反响。因为染料功能没有同，宜常温染的没有要加温，肯定要加温的则必需加温。

　　1.5.5pH

　　锌金属以及镀锌层上的化学转化膜没有耐酸，如正在酸性染色液中浸泡工夫长，会毁坏膜层而没有上色，还会将锌层溶解，故正在近中性介质中染色为妥。

　　1.5.6助剂

　　为了强化染色，可加过量助剂(载体)，如山梨醇、聚乙烯醇、羧甲基纤维素等，用量可由试验来确定。也可加分散剂，以加强染料吸附性与平均性。只有加了助剂的染色液，能力正在锌金属以及镀锌层染色中失去称心的后果。

　　1.6染色缺点

　　1.6.1 染没有上色

　　缘由：化学解决液没有失常;化学解决工夫短;染色液被净化。

　　处理：调整化学解决液;反省化学解决工夫以及温度;重配染色液。

　　1.6.2 色泽过浅

　　缘由：化学解决不妥;染色液中染料太少或遭到

　　净化：染色工夫短或pH、温度没有合乎工艺要求;染料种类没有实用。

　　处理：纠正化学解决办法;测试染液浓度与染色液

　　活性;严格按染色工艺前提增补染料;调整染料种类。

　　1.6.3 染色没有匀或发花

　　缘由：染色前工件外表被净化;染色液过浓;染色液温度没有匀或过低;因2种染料性子没有同而拼色。

　　处理：从新化学解决;浓缩染色液;搅拌或加温;

　　互换染料。

　　1.6.4 色泽太深，外表光泽减退

　　缘由：染色液过浓;染色工夫太长或温度过高。

　　处理：调至适合的染色浓度;按规则的工艺前提操作。

　　1.6.5 外表色调呈块状零落

　　缘由：化学解决后干燥适度。

　　处理：抉择适合的干燥温度。

　　2 外洋锌金属以及镀锌层染色实例

　　2.1 Nobuyoshi Kasahara(笠原信善)以及Koutarou Nonomura的美国专利《含铝锌基合金的染色法》[2]

　　2.1.1 锌铝合金染深白色

　　2.1.1.1 配方

　　溶液A是含有80 g/L氢氧化钠、30 g/L重铬酸钠的蒸馏水溶液。

　　溶液B是含有10 gfL重铬酸钾、40 mL/L硝酸(密度为1)、10 g/L硫酸钴的蒸馏水溶液。

　　溶液C是含有3 g/L Alizarin红(C.I.前言红3)的蒸馏水溶液。

　　2.1.1.2 操作

　　染色时先将锌铝合金工件置于60 ℃的A液中浸渍2 min，水洗后正在30 ℃的B液中浸渍25 s，掏出后当真荡涤，再放入45 ℃的C液中浸渍1 min，则工件可染成平均的深白色。

　　2.1.2 锌铝合金染黄色

　　2.1.2.1 配方

　　溶液A是含有20 g/L氢氧化钠、50 g/L铬酸酐、30 g/L碳酸钠的蒸馏水溶液。

　　溶液B是含有120 g/L铬酸酐、10 g/L钾明矾、5 g/L氧化锌的蒸馏水溶液。

　　溶液C是含有5 - g/L Alizarin黄GG (C.I.前言黄1)的蒸馏水溶液。

　　2.1.2.2 操作

　　染色时先将锌铝合金工件置于80 ℃的A液中浸渍1 min，水洗后正在18 ℃的B液中浸渍20 s，掏出后当真荡涤，再放入50 ℃的C液中浸渍3 min，则工件可染成平均的黄色。

　　2.1.3 锌铝合金染蓝色

　　2.1.3.1 配方

　　溶液A是含有100 g/L氢氧化钾、50 g/L重铬酸钾的蒸馏水溶液。

　　溶液B是含有100 g/L铬酸酐、10 g/L氯化铵、

　　30 g/L硫酸锌的蒸馏水溶液。

　　溶液C是含有3 g/L Anthracene蓝SWGG (C.I.前言蓝10)的蒸馏水溶液。

　　2.1.3.2 操作

　　染色时先将锌铝合金工件置于70 ℃的A液中浸渍3 min，水洗后正在35 ℃的B液中浸渍10 s，掏出后当真荡涤，再放入C液中浸渍3 min，则工件可染成平均的蓝色。

　　2.2 Vernon J.King的美国专利《染色金属》[3]

　　保举正在镀锌层上铬酸盐转化膜染色的工艺配方与前提见表2。

　　2.3 Earle A.McLean等人的美国专利《正在锌以及高锌合金上孕育发生染色耐蚀外表的工艺以及配方》[4]以及英国专利《正在锌以及锌合金上孕育发生染色耐蚀膜层的工艺以及配方》[5]

　　2.3.1 染色工艺

　　(1)荡涤：以88～93 ℃的1%氢氧化钠解决45 s，而后水洗。

　　(2)酸洗：以24 ℃的1%硫酸解决15 s，而后水洗。

　　(3)转化解决：铬酸200 g/L，乳酸1.9 g/L，硫酸5.03 g/L，温度24 ℃，pH =1，工夫20 s;解决后荡涤。

　　(4)染色：染料品质浓度2g/L，温度24 0C，pH=4.1，工夫5 min;染色后荡涤、干燥。

　　(5)固色：疏水性涂层，温度93 ℃，15 min。

　　2.3.2 保举的染料

　　Palatine Fast黑WANA (C.I.酸性黑52)，Supramine Fast黑BRA(C.I.酸性黑31)，Wool紫4BN (C.I.酸性紫

　　17)，Alizarine Sapphire (C.I.酸性蓝45)，Wool蓝CG (C.I.

　　酸性蓝16)，Alizarine坚牢红S(C.I.前言红3)、Azo Fuchsine 6B(C.I.酸性紫7)，Wool红40F (C.I.酸性红27)，Azo Rubine (C.I.酸性红14)，Milling红R(C.I.酸性红99)Acid Anthracene棕WSGA+ Palatine Fast黑WANA，Chrome坚牢棕3B，Acid Anthracene棕WSGA (C.I.前言棕22)、Fast Acid棕RG，Alph A(C.I.酸性蓝5)，Alkali坚牢绿2G (C.I.酸性绿 Alizarine Cyanone绿G(C.I.酸性绿25)，Naph

　　B(C.I.酸性绿1)。

　　2.4 Edgar J.Seyb的美国专利《锌以及镉上孕育发生染色铬酸盐外表的工艺》[6]以及英国专利《锌以及镉工件孕育发生染色铬酸盐转化膜的改良》[7]

　　所保举的染色工艺(见表3)能够用于包覆金属、外表涂层、镀锌层外表。

　　铬酸盐转化工艺：铬酸65 g/L，硫酸8 g/L，硝酸3.5 g/L，醋酸13 g/L，室温，工夫10～30 s。解决后荡涤、漂白或浸出(Leaching)，再荡涤后染色。

　　2.5 Russell C. Miller的美国专利《金属解决》[8]

　　保举了镀锌层染色工艺。

　　(1)铬酸盐转化解决：Na2Cr207·2H20 70.7%.CrO3 17.8%、(NH4)2S04 5.1%、NaHF2 0.5%、Al2(S04)3 1.2% Al(N03)3 1.8%、Na2C4H406 1.0%、Na2SiF6 1.0%、锌粉0.9%，温度43～82 ℃，工夫以达到每一9.29 dm2的锡层构成铬酸盐转化膜2～5 mg为度，解决后荡涤。

　　(2)染色：温度38～60 ℃，pH 5.0～7.5，品质度0.935～3.740 g/L，染色溶液能够用含有1份醋酸、1份硫酸、80份水的溶液配制。

　　(3)染色后解决：染色后用水充沛荡涤，干燥后再用疏水性涂层关闭。

　　(4)保举的染料：Oxanal黄GR (C.I.酸性黄99)、Oxanal橙G(C.I.酸性橙74)、Oxanal橙REX (C.I.前言橙10)、橙RO (C.I.酸性橙3)、Capracyl橙R(C.I.酸性橙60)、Capracyl橙2R (C.I.酸性橙29);Oxanal绿BL (C.I.酸性绿12)、Pontacyl绿Bl(C.I.酸性绿3)、Anthraquinone绿GNN (C.I.酸性绿25)、Tartrazine C(C.I.酸性黄23);Pontacyl坚牢黑N2B (C.I.酸性黑22)、Pontacyl蓝黑3BA; Brilliant Crocein FL(C.I.酸性红l37);Oxanal蓝CB (C.I.酸性蓝45)、Oxanal蓝C-200、Anthraquinone蓝RXO (C.I.酸性蓝47)、Anthraquinone 蓝SWF (C.I.酸性蓝25);Pontacyl坚牢紫10B (C.I.酸性蓝13)、Anthraquinone紫3RN (C.I.酸性紫34)、Croseia Scarlet N。

　　1 2.6 Kenji Kuwabara(桑原贤治)等人的美国专利以及英国专利《锌以及锌合金上孕育发生染色铬酸膜的工艺》[9-10]

　　(1)用100 g/L铬酸、10 g/L氯化铵正在30 ℃解决锌板10 s，用水荡涤后染色。染色染料C.I.前言黄1 (3-nitroaniline sodium salicylate)2 g/L，温度60 ℃，工夫10 min，取得黄色铬酸盐转化膜外表。

　　(2)含铜0.4%～3.0%、钛0.03%～0.16%、铬0.02%～0.03%的锌板用80 g/L铬酸、20 g/L氯化锌、30 g/L氯化锌正在室温解决20 s，用水荡涤后染色。染色染料C.I.酸性绿25(1，4-di-ortho-sulfo-para-tolyl amino anthraquinone)2 g/L，工夫5 min，取得绿色耐蚀锌合金板。

　　(3)含铅4%、铜3%、镁0.05%的锌板用80 g/L，铬酸、10 g/L氯化钠、30 g/L硫酸铜正在40 ℃解决3s，

　　用水荡涤后染色。染色染料C.I.前言红3(1，2-dihydroxy、anthraquinone-3-sulfonate)2 g/L, 60 ℃染色3 min，取得白色耐蚀铬酸盐转化膜外表。

　　2.7 Edgar J.Seyb Jr.等人的加拿年夜专利《锌以及镉上铬酸盐膜的染色工艺》[11]以及英国专利《染色工艺以及配方》[12]

　　铬酸盐膜的构成：将锌板置于含有0.5～5.0 g/L铬酸盐及足够硫酸以及硝酸离子的溶液中浸渍，铬酸与硫酸的比例为0.5～2.0，铬酸与硝酸的比例0.05～0.20，浸渍工夫5～90 s。

　　染色：染料品质浓度0.4～1.0 g/L，pH 4.5～7.0，室温至65 QC，工夫10～45 s。染色液中可退出铬酸1～4 g/L。详细配方见表4。

　　2.8 Nobuyoshi Kasahara(笠原信善)以及KoutarouNonomura(野々村光太郎)的美国专利《锌以及锌合金的染色法》 [13-14]

　　引见了多色染色办法，能够用同一种染料以没有同的染色浓度来取得，也能够用没有同的染料辨别染色取得。染色步骤是先正在锌金属外表构成能够染色的铬酸盐转化膜(应用溶液A)，荡涤后染上种颜色(应用溶液C)，而后荡涤、干燥，将已染色外表涂上2～3 μm厚的通明清漆，待其固化后，对漆膜外表进行打磨，使局部凹陷的外表显露锌金属基体，经氢氧化钠以及氟化钠水溶液(即溶液B)解决后荡涤，再次正在显露的锌金属外表构成能够染色的铬酸盐转化膜，荡涤后染上第二种颜色(应用溶液C)，而后荡涤、干燥。如斯屡次反复进行，终极染上多色。

　　溶液A:铬酸100 g/L、氯化铵10 g/L、硫化锌30 g/L，温度35 ℃，操作10 s。

　　溶液B：氢氧化钠20 g/L、氟化钠5 g/L，温度40 ℃，操作3 min。

　　2.9 John L.H.Allan等人的美国专利《无铬转化膜》[15]

　　镀锌层用该专利中的无毒转化液解决，能够改善颜色、亮度以及耐蚀性。转化液组成包罗硫酸、双氧水、二氧化硅、羟基乙叉二膦酸，和至多一种三芳甲烷碱性染料。

　　典型配方：H2S04 2.4 g/L，H202 11.7 g/L，Si0216.2 g/L(以硅酸钠的方式退出，此中Si02 16.2g/l(以硅酸钠的方式退出，此中Si0233.3%，NaO13.85%)，羟基乙叉二膦酸0.5～2.0 g/L，碱性染料(干基)0.05～0.30 g/L，室温解决，工夫20 S。

　　保举染料：C.I.碱性紫3，C.I.碱性蓝7，C.I.碱性绿4a

　　2.10 Leonard L.Diaddario Jr.的美国专利《三价铬转化膜》[16]

　　镀锌层转化膜工艺：Cr3+0.020～0.075 mol/L, C02+0.010～0.035 mol/L, N03- 0.010～0.045 mol/L, F-(作为抛光剂)0.005～0.020 mol/L, pH l.5～3.0，温度20～40 ℃，工夫25～75 S。

　　染色工艺：染料(C.I.前言橙6)，硼离子，工夫5～40 s，温度20～40 ℃, pH 9～10;染色后荡涤20～60 S。

　　参考文献：略