[发明专利]一种基于碱性电化学着色制备彩色超疏水不锈钢的方法

说明书

本发明公开了一种基于碱性电化学着色制备彩色超疏水不锈钢的方法，步骤如下：（1）将对不锈钢表面进行清洁；（2）将经步骤（1）处理后的不锈钢置于碱性着色液中，在50～60℃的条件下，以不锈钢为工作电极，惰性电极为对电极，对不锈钢进三角波电位着色，着色完成后，经水洗、干燥，得到不同颜色的彩色不锈钢；（3）向步骤（2）制得的彩色不锈钢表面涂覆纳米二氧化硅溶液，晾干后，再涂覆长链硅烷溶液，然后将彩色不锈钢在40～120℃固化30～120min，得到具有透明超疏水层的彩色超疏水不锈钢。采用本发明方法制备的彩色超疏水不锈钢，颜色均匀一致，色彩鲜亮，耐磨、耐腐蚀性能强，而且拥有持久彩色抗污能力。

技术领域

本发明属于金属基材表面改性技术领域，具体涉及一种基于碱性电化学着色制备彩色超疏水不锈钢的方法。

背景技术

不锈钢因具有优异的耐蚀性、成型性在工业生产和日常生活中得到了广泛的应用。不锈钢着色不仅赋予不锈钢制品各种颜色，增加产品的花色品种，而且提高产品耐磨性和耐腐蚀性，赋予了不锈钢更广泛的应用领域。例如，不锈钢着黑色可用于太阳能集热器，不锈钢着彩色可用于装潢修饰、家电设备、手机外壳等。

从70年代开始，人们就对不锈钢着色工艺进行研究。1972年英考欧洲有限公司发明了酸性化学着色法(即INCO法)，才使不锈钢着色得到了工业应用。INCO法原理为将抛光后的不锈钢浸入80～90℃的具有强氧化性的铬酐-硫酸混合液中，在不锈钢表面形成不同厚度氧化膜，由于光的干涉作用产生不同的颜色。从INCO法衍生出来一系列化学着色法，主要区别在于添加剂或者着色时间和着色温度的差异，但总体上可以分为酸性化学着色法和碱性化学着色法。酸性化学着色法采用的主体着色剂一般为硫酸和铬酐，着色液中含有高浓度六价铬，吸入可能致癌，对操作工人和环境有很大的危害；碱性高温着色法是在以强碱为主体着色剂的高温碱性溶液中通过浸渍对不锈钢进行着色，但形成的氧化膜疏松，易褪色。采用电化学着色，即将不锈钢放在着色液中，在不锈钢上施加可控制的电位(或电流)信号，强制不锈钢发生氧化，从而生成着色膜可以降低着色温度。酸性着色液中的电化学着色，包括三角波电位/电流法，方波电位/电流法等研究较多，存在着色膜不均匀，以及着色膜耐腐蚀性能差的缺点。通常采用硅酸钠煮沸封孔的方式来提高彩色不锈钢着色膜耐腐蚀性能。但是，通过硅酸钠煮沸封孔的方法得到彩色不锈钢在潮湿的空气中放置时，硅酸钠易吸水，导致不锈钢表面出现红褐色斑点，影响不锈钢的彩色效果。碱性电化学着色技术研究相对较少，有报道采用正弦交流电在4～10V的电压下对不锈钢进行着色，可在短时间(着色时间＜10分钟)内获得着色膜，但目前尚未有三角波碱性着色技术的报道。

另一方面，彩色不锈钢其表面主要成分为金属氧化物，属于高能表面，极易吸附灰尘、水分、油等污染物，影响其长期服役条件下的彩色效果、装饰特性以及耐蚀性。超疏水表面功能化处理可以赋予表面自清洁性能，抵抗外来污染物和腐蚀介质的吸附和铺展，可长期有效地保持彩色不锈钢的装饰性能，提高抗腐蚀性，扩大应用场景。目前超疏水不锈钢已有大量报道，彩色不锈钢也已广泛商用，但超疏水彩色不锈钢的报道十分稀少。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的旨在提供一种基于碱性电化学着色制备彩色超疏水不锈钢的方法。采用该方法能够制备一种色彩均匀性好且绿色环保的超疏水自清洁彩色不锈钢表面，克服了普通电化学不锈钢着色技术着色不均匀、环境不友好，以及制备的表面易粘附污染物、长期服役稳定性差的缺点。

为实现发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于碱性电化学着色制备彩色超疏水不锈钢的方法，包括以下步骤：

(1)对不锈钢表面进行清洁，去除其表面的油污；