[发明专利]外场作用下黑色电镀锌的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种黑色电镀锌钢板及外场作用下钢板黑色电镀锌的工艺方法。

背景技术

黑色镀层自问世以来，以其独特的外观及优良的吸光性、良好的耐蚀性耐磨性，在光学仪器、仪表、照相机及军工、日用五金等行业应用较多。20世纪80年代以来，以功能性和装饰性为目的的黑色镀层和转化层的发展，使黑色镀层的应用领域不断扩大。如黑镍镀层对于太阳能的辐射有着较高的吸收率，可用太阳能集热板；现代汽车工业的发展又给黑色镀层开辟了新的途径，由于汽车附件的特殊要求，汽车件黑色镀层的耐蚀性、耐磨性等特殊指标远远高于它在其他方面的应用，如黑色外观的括水器、保险杠等装饰件越来越多地出现在新型豪华汽车上。

目前，黑色镀层主要包括黑铬镀层、黑镍镀层(如Ni-Zn合金、Ni-Sn合金和Ni-Cd合金等)及镀锌/锌合金的黑色钝化等。

黑铬镀层和黑镍镀层虽然具有较好的耐磨性能，但是二者均为阴极保护镀层，且电镀过程中电流很难达到100％。因此，在控制镀层孔隙率方面较为困难。另外，对于黑铬镀层难以得到外观均匀黑度一致的镀层，又必须在大电流下电镀，且六价铬对环境污染严重，因而不理想。对于黑镍镀层，虽然有实际应用的典例，但也存在着诸多问题：镀液的稳定性不够；结合力难于控制；有机物的容忍度小，稍过多则溶液易粘而造成白点和脱落现象；成色不稳定，镀层易变色；电流密度控制范围较窄，且部分工艺含有对环境不友好的氰化钠或氟化物；镀液工作温度高；镀层较薄，本身无法对基体起到良好的防腐效果，需镀有铜、镍等中间镀层以改善其外观及耐蚀性，等等。

另外，利用真空溅射设备已能获得枪黑色的碳化钛镀膜，特点结合力好，耐磨度高。但其投资成本高，镀层色泽也比不上黑色电镀层。

目前，黑色镀锌层主要是以黑色钝化层为主，由于存在钝化液成分复杂、工艺条件要求较高等问题。因此，黑色钝化层电镀锌钢板应用的不多。

由于电镀锌钢板具有高的表面质量、高的耐腐蚀性能、很好的成形性能，其广泛用于家用电器、汽车及建筑材料，尤其是家用电器、汽车，对用材质量要求更高。另外，赋予黑色镀层的电镀锌钢板可增加良好的耐磨性、吸光性、导电性、防带电等特点。因此，可以预见黑色电镀锌钢板具有很好的应用前景。

本发明提出外场作用下黑色电镀锌的工艺方法，不仅可获得镀层细致平整、颜色均一、厚度均匀、结合力良好的黑色电镀锌钢板，且其工艺简单，易实现工业化。

发明内容

针对现有的黑色电镀锌钢板发展现状及其应用前景，本发明提供一种外场作用下黑色电镀锌的工艺方法。该方法电镀液组分简单、环保，工艺条件、参数控制范围宽；所获得的黑色电镀锌层细致平整，颜色均一，厚度均匀，结合力良好；与单一的镀锌层相比，镀层具有较好的耐蚀性、耐磨性、吸光性能、导热性能以及润滑性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

1、低碳钢板按常规技术进行前处理，即碱洗处理及其后的清水漂洗，酸洗处理及其后的清水漂洗。

2、将碳或锌板阳极及前处理后的工件阴极挂入含锌预处理溶液电镀槽内，室温条件下，把电镀液pH值控制在5.0～6.0，以0.5～1A/dm²的电流密度进行电镀2min～3min。低碳钢板预处理含锌溶液成分：ZnCl₂ 60～80g/L；KCl 160～190g/L；H₃BO₃ 15～25g/L。

3、将碳阳极及预处理后的工件阴极挂入100L镀液电镀槽内，室温条件下，把电镀液pH值控制在5.0～6.0，控制超声波强度40kHz～80kHz(功率250W)，磁力搅拌强度为300～500rpm/min，接通电源，电流密度1～2.5A/dm²，电镀5～7min即可得黑色镀锌板。

4、黑色电镀锌镀液成分为ZnCl₂ 80～120g/L，KCl 200～220g/L，H₃BO₃ 20～30g/L，EDTA10～15g/L，粒径小于50nm碳粉0.5～1.5g/L，光亮剂烟酸1～5mL/L。

5、黑色电镀锌钢板清水漂洗后进行钝化处理，钝化液组成：铬酸酐1～3g/L，碳酸钡0.5～1g/L，磷酸1～1.5mL/L；钝化时间1min～2min。

6、钝化后清水漂洗，冷风吹干，即得黑色电镀锌钢板，其表面镀层碳含量小于1％。

本发明的有益效果：