铜材的着色工艺

铜材的着色工艺

目录

铜材的着色工艺 (1)

1工艺流程及前处理 (1)

1.1工艺流程 (1)

1.2前处理 (1)

2化学着色液配方及工艺条件 (2)

2.1古铜色 (2)

2.2蓝色 (2)

2.3绿色 (2)

3膜层着色结果及讨论 (2)

3.1温度 (2)

3.2时间 (3)

3.3pH (3)

4结论 (3)

1概述

在中国多年的封建社会时期，铜材远比钢材更加重要，因为钢材的提炼技术对那时候的科技水平来说太过复杂，反而铜材中的青铜最先使用。现在铜材已经在电子产品、装饰、汽车、飞机等等生活中应用越来越广泛。但是铜材的特性决定了在大气中易氧化，影响了其使用性能。为了解决铜材的氧化问题，并且使铜材的部件有多种色调和表面颜色以满足产品装饰和设计要求，现在将重点探讨铜材化学着色工艺的溶液组成及其影响因素，得到不同颜色和装饰效果的着色膜层。

2工艺流程及前处理

2.1工艺流程

铜材着色工艺[1]一般分为前处理、金属着色和后处理三个阶段，工艺流程为：

除油一热水洗一清水洗一预腐蚀一清水洗一化学抛光-

清水洗一化学着色一晾干或烘干-钝化或上油一成品

2.2前处理

铜材的表面因为暴露在空气中，氧化反应和物理碰撞，都会和铜材的表面着色有着极其密切的关系。铜材6表面性质不同其对应的着色速度也不同，铜材表面的复杂性除了结构上的不完整性、不均匀性和表面粗糙度外，还表现在固体表面层内化学组成的变化上，首先，其表面可能覆盖着油脂类物质，接着是氧化物硫化物层，下面才是固体自身的表层，所以铜材件要特别注意镀前处理，要是通过磨光与抛光对表面进行加工，否则容易引起膜层着色不均匀，从而导致膜层表观质量的不同。

3化学着色液配方及工艺条件

3.1古铜色

着色（氧化）反应的生成物决定其外观色泽，该溶液配方中高氯酸钠或重铬酸钾与硫化钠会析出硫，析出的硫与铜反应生成硫化铜，同时黄铜中的锌会生成硫化锌，硫化铜为褐色，硫化锌为白色，而黄铜中铜的含量为62%- 68%，锌的含量为32% - 38%，从而使黄铜表面颜色呈现出仿古颜色，再加入一定量的催化剂，可以提高成膜速率。膜助剂可以增加着色层光泽度及色饱和度，加入一定量的表面活性剂可以消除着色层发花现象，使着色层色泽均匀一致。

3.2蓝色

在硫代硫酸钠与醋酸铅体系中加入一定量的醋酸，硫代硫酸钠与醋酸铅的浓度比为2:1，硫代硫酸钠分解产生，会使反应较缓和，通常需要加温到40 - 50℃，经2-3 min黄铜表面会显蓝色，随着时间的增加颜色会加深，膜表面主要组成是硫化铅，硫化铅

为黑色，而形成蓝色膜主要依据薄膜干涉原理，来自日光照射的两条光线分别在氧化膜上下表面反射，它们存在光程差，当光程差为波长二分之一的奇数倍时，在两条入射光线的反射光线交汇处将发生减弱现象，而我们所观察到的色彩及为此波长光的颜色所对应的补色，此处产生蓝色是吸收可见光中波长为590 nm的橙色光而出现的互补色的原因。

3.3绿色

绿色铜材化学着色液配是在电解条件下进行的，提高了溶液的缓冲能力和阴极极化能力，同时还改善了溶液的分散能力，最终该络合物在阴极被还原成氧化亚铜材膜，而生成的氧化亚铜材膜极薄，所以着色膜并不显现出氧化亚铜本身的暗红色，而是发生薄膜干涉，产生补色，因而对于一定组成的铜材薄膜来说，其厚度与色彩是相对应的，处理过程中必须控制好反应时间，同时也应控制好络合剂柠檬酸钠的量，当柠檬酸钠浓度过低时，样品会着不上色或着色效果差甚至溶液会出现浑浊，而柠檬酸钠浓度过高则只能着上红色，同时溶液的PH必须大于12，否则样品着不上色或着色质量差，电流密度应控制在在200

mA/dm2的密度。

4膜层着色结果及讨论

4.1温度

铜材的着色工艺有些是在室温下就可以进行，然而还有些需要对着色液的温度进行严格控制，只有控制在适合的范围内样品才可得到理想的色泽效果，因为温度过低离子迁移速度较慢，沉积到固相表面平衡态时的粒子数目少，故铜材表面膜较薄，且颜色不均，随温度升高，离子迁移速度加快，单位时间沉积到铜材固相表面的离子数目增加，一般温度每升高10℃，着色速度加快1倍左右，铜材膜的致密性随之下降，温度过高时，离子沉积速度太快，致使生成铜材膜疏松、不均匀甚至有脱落现象发生。

4.2时间

在溶液浓度、酸度(pH)和温度一定时，着色时间也有严格要求，着色时间过短会使膜层太薄甚至无膜形成而且有较多斑点，而时间过长又可能会使膜变薄，局部脱落，逐渐失去光泽．这时就要求操作人员掌握好时间，严格执行工艺参数，这样才能得到理想的样品材料

。

4.3pH

化学着色pH不宜过低，过低会使着铜材色质量变差，铜材样品的颜色变浅且着色不够光亮或着色不均等现象，这主要是由于酸度增加溶液中的氢离子浓度加大，离子的迁移速度减小，从而使铜材膜不易形成，而过高又会出现沉淀，所以通常pH控制在2.0 -3.0，但电解时pH应大于12，否则样品可能着不上色或着色质量差。

5结论

铜材着色是金属表面加工工艺，是使铜材与溶液进行反应，生成有色离子而沉积在金属表面，使试样呈现所要求的颜色。目前铜材着色主要是凭经验、现象来判断的。在着色过程中溶液中各组分的浓度，必须找到合适的浓度以及适宜的反应条件才能得到满意的着色效果。对反应过程温度、时间长短、PH值都息息相关。所以钢材着色是一种工艺，是大量经验的堆积实践得到的技术，我们需要不断完善和发扬。

6引用

[1]网站/knowledge/show.php?itemid=73

[2]《黄铜材料的着色工艺》广东化学, 第40卷第21期

[3]《铜材详解》建材化工, 第1卷第1期

[4]《钢材详解》建材化工, 第2卷第2期

[5]《铝材详解》建材化工, 第3卷第3期