功能复合型不锈钢板材表面镀层着色液改良与循环利用.pdf

第 8 期功能复合型不锈钢板材表面镀层着色液改良与循环利用王洪君（肇庆宏旺金属实业有限公司，广东 肇庆526238）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 43 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.43 No.8Aug.2023摘要：随着功能复合型不锈钢板材在各个领域中的广泛应用，针对其表面镀层着色液的性能和可持续性的研究变得越来越重要。传统的着色液存在色泽不稳定、环境污染和资源浪费等问题，迫切需要进行改良。文章旨在研究功能复合型不锈钢板材表面镀层着色液的改良与循环利用，以提高着色液的性能和可持续性。通过深入分析着色液的特性与问题，并探讨关键的技术与方法，以期寻找创新的解决方案，包括着色液成分的优化、新型着色剂的研发和表面处理工艺的改进，实现着色液的高效改良与循环利用，为功能复合型不锈钢板材的表面着色提供更可靠、环保和经济的方案。关键词：功能复合型不锈钢板材；表面镀层；着色液；改良；循环利用作者简介：王洪君（1988），男，山东兖州人，主要研究方向：金属镀层技术。功能复合型不锈钢板材表面镀层着色液的改良与循环利用是当前研究的热点。文章旨在探讨着色液性能的提升和可持续性发展，为实现高质量的表面着色提供创新解决方案。通过分析着色液特性与问题，将研究关键技术与方法，包括成分优化、新型着色剂的开发和表面处理工艺的创新。将促进着色液的循环利用，提高资源利用效率，为功能复合型不锈钢板材的应用和发展做出贡献。1不锈钢板材表面镀层着色液的特性与问题1.1不锈钢板材的应用和需求不锈钢板材由于其耐腐蚀、耐高温、美观等特性，在许多领域有广泛的应用和需求。首先，不锈钢板材在建筑领域中被广泛使用，包括建筑外墙、屋顶、门窗等。不锈钢板材能够抵御氧化、腐蚀和变色，同时具有现代感十足的外观，因此在建筑设计中备受青睐。其次，不锈钢板材在厨房用具、餐具和家电等领域也有广泛的应用。不锈钢具有卫生、耐用、易清洁等特点，使其成为厨房和家电制造中的首选材料。此外，不锈钢板材还在汽车制造、化工设备、医疗器械等领域得到广泛应用。随着人们对材料性能要求的不断提高，对不锈钢板材表面镀层着色液的研究和改良变得尤为重要咱1暂。1.2目前常用的表面镀层着色液目前，常用的不锈钢板材表面镀层着色液主要包括化学着色液和物理着色液两大类。化学着色液常用的有酸化法、氧化法和硫化法。其中，酸化法通过酸处理和氧化处理使不锈钢板材表面形成颜色，如金黄色、蓝色、黑色等；氧化法利用电解氧化或热氧化的方式实现着色；硫化法是利用硫化物反应，生成金属硫化物形成颜色。物理着色液则通过在不锈钢表面形成一层微米级的光学薄膜来实现着色，常见的物理着色方法有热蒸发法、溅射法和阳极氧化等。1.3现有着色液存在的问题与局限性尽管目前已有多种表面镀层着色液可供选择，但仍存在一些问题和局限性。首先，部分化学着色液使用的酸、氧化剂等物质对环境有一定的污染和危害，不符合环保要求。其次，化学着色液在着色过程中容易受到温度、浓度等参数的影响，着色效果不易控制，色泽稳定性有待改进。物理着色液的工艺复杂，设备要求高，成本较高。此外，现有的着色液在耐腐蚀性、耐磨性和耐候性等方面还存在一定的局限性，无法满足某些特殊应用场景的需求。因此，改良和优化不锈钢板材表面镀层着色液的性能和工艺是当前研究的重点之一。2着色液改良的关键技术与方法2.1着色液成分分析与优化着色液的成分是影响着色效果和性能的关键因素。着色液的成分通常包括着色剂、溶剂、添加剂和稳定剂等。着色液成分分析是着色液改良的基础，通过深入分析不同成分之间的相互作用和效果，可以确定影响着色效果的关键成分，并针对性地进行优化咱2暂。例如，在着色剂的选择方面，可以通过对不同颜料和染料进行评估和比较，选择具有良好稳定性、高色度和均匀分散性的着色剂。对于溶剂的选择，可以考虑采用环境友好型溶剂，减少对环境的污染。同时，对添加剂和稳定剂的选择和使用也对着色液的性能起到重要作用。通过添加适量的表面活性剂、分散剂和稳定剂，可以提高涂层的均匀性、色泽稳定性和附着力。7冶金与材料第 43 卷一种典型的例子是在不锈钢家电领域，改良着色液的成分可采用环保型有机染料、低挥发性溶剂和可生物降解的添加剂。通过分析和优化着色液的成分，可以实现不锈钢家电表面的均匀着色和长期色泽稳定性，满足消费者对环保和美观的要求。2.2新型着色剂的研发与应用新型着色剂的研发和应用是着色液改良的重要方向之一。传统的着色剂主要基于有机染料或无机颜料，但它们存在色泽稳定性差、光泽度低等问题。因此，开发新型的着色剂是提高着色液性能的关键。一种新型着色剂的研发方向是采用功能性颜料或复合颜料。利用纳米技术制备的颜料能够实现更高的色彩鲜艳度和稳定性。通过调整纳米颗粒的尺寸和形态，可以实现不同颜色和效果的着色。此外，功能性颜料如磷光颜料、磁性颜料等也可以应用于不锈钢板材表面的着色，赋予其特殊的功能性咱3暂。另一个研发方向是利用可持续资源开发新型着色剂。通过植物提取物、天然染料或生物染料等来制备着色剂，以实现更环保和可持续的着色液。这种方法不仅能够减少对化学合成染料的依赖，还能够利用可再生资源，并降低对环境的负面影响。例如，一种新型的不锈钢板材表面着色液可以使用植物提取物作为着色剂，如茶叶提取物、植物色素等。这种着色液具有天然、环保的特点，并且能够实现不同颜色和效果的着色。通过新型着色剂的研发和应用，可以提升不锈钢板材表面镀层的色彩稳定性和光泽度，满足不同应用领域的需求。2.3表面处理工艺的改进与创新表面处理工艺对不锈钢板材的着色效果和涂层附着力起着至关重要的作用。传统的表面处理方法包括酸洗、电解处理和机械处理等，但存在腐蚀性强、工艺繁琐等问题。因此，改进和创新表面处理工艺是着色液改良的重要途径之一。一种改进表面处理工艺的方法是采用环境友好型的表面处理剂，以替代传统的酸洗剂，从而减少对环境的污染。环境友好型表面处理剂可以基于有机酸、酶、微生物等，具有较低的毒性和腐蚀性，同时能够有效去除不锈钢表面的污垢和氧化层，为后续的着色液涂覆提供更好的基础。这种环境友好型表面处理剂的开发和应用可以大幅减少废液的产生和处理成本。另一个改进表面处理工艺的方向是引入新型的表面处理技术。等离子体处理技术是一种常用的表面改性技术，通过等离子体对不锈钢表面进行清洁和活化处理，提高其表面能，增强着色液的附着力。激光处理技术可以实现局部的表面改性，提高不锈钢表面的粗糙度和涂层附着力。纳米结构改性技术则利用纳米材料或纳米结构对不锈钢表面进行改性，增强其耐腐蚀性和耐磨性咱4暂。一种改进的表面处理工艺可以是利用等离子体处理技术对不锈钢表面进行清洁和活化处理，然后利用激光处理技术在需要着色的区域进行局部的表面改性，增强涂层的附着力。这样可以有效地提高不锈钢板材表面的质量和涂层的性能。通过改进和创新表面处理工艺，可以实现不锈钢板材表面的预处理和改性，为后续着色液的涂覆和性能提供良好的基础。这些新技术和方法的应用可以提高不锈钢板材表面的质量、涂层的附着力和耐久性，满足不同应用领域的需求，并为着色液改良与循环利用提供更多的可能性。3改良后着色液的性能评估与应用3.1色泽稳定性与均匀性的测试改良后的着色液在色泽稳定性和均匀性方面需要进行全面的测试和评估。首先，色泽稳定性的测试可以通过暴露于不同环境条件下进行长期观察，包括高温、湿度、紫外线照射等。可以定期检测样品的色差、亮度和色调变化，以评估着色液的耐候性和色泽稳定性。此外，还可以进行人工加速老化测试，如盐雾试验、热循环试验等，以模拟实际应用中可能遇到的环境条件。对于均匀性的测试，可以采用光谱测色仪或色差仪对着色液涂覆在不锈钢板材上的样品进行色差分析。在不同区域和不同批次的样品上进行测试，以评估着色液的均匀性和一致性。均匀的着色效果可以提高不锈钢板材的美观性和质量稳定性。3.2耐腐蚀性和耐磨性的评估改良后的着色液需要经过耐腐蚀性和耐磨性的评估，以确保其在实际应用中具有良好的性能。耐腐蚀性的评估可以采用盐雾试验、酸碱腐蚀试验等方法，通过观察着色液涂层在腐蚀介质中的变化情况来评估其耐腐蚀性能。此外，还可以进行电化学测试，如极化曲线测试和电化学阻抗谱测试，以获取更详细的电化学性能数据。耐磨性的评估可以通过磨损试验来进行，如磨擦实验、磨料磨损试验等。这些试验可以模拟实际使用中的磨损情况，评估着色液涂层的耐磨性能和耐久性。同时，使用显微镜和扫描电子显微镜等观察表面的变化，评估涂层的磨损程度和破坏情况。3.3不锈钢板材的实际应用效果和可行性验证改良后的着色液需要在实际应用中进行验证，以评估其效果和可行性。首先，将改良后的着色液应用于真实的不锈钢板材上，并进行正常使用条件下的性能测试。例如，在建筑领域中将其应用于外墙或屋顶，或8第 8 期在厨房用具和家电中使用。通过对实际应用中的着色液性能、色泽稳定性和耐久性等进行长期观察和评估，可以验证改良后着色液的实际效果。此外，可以与相关行业进行合作，将改良后的着色液应用于特定领域的产品中，并进行用户反馈和市场反应的调查。通过与客户的合作和交流，可以了解其对改良后着色液的接受程度和满意度，进一步评估其可行性和市场前景。4循环利用技术在着色液体系中的应用4.1废液处理与资源回收技术着色液的使用过程中会产生大量废液，其中含有着色剂、溶剂和其他添加剂等有价值的成分。为了实现着色液的循环利用，废液处理和资源回收技术至关重要。首先，废液的处理需要对废液中的有害物质进行去除或转化，以达到环境排放标准。常见的废液处理方法包括中和、沉淀、过滤、吸附和生物降解等咱5暂。通过综合运用这些技术，可以有效去除废液中的有害物质，减少对环境的污染。同时，废液中的有价值成分也可以进行回收利用。可以采用蒸馏、结晶、萃取等方法对废液进行处理，分离和提取其中的着色剂和其他有用物质。回收的着色剂经过适当的处理后可以重新加入到新的着色液中，以实现资源的有效利用。此外，回收的溶剂和其他添加剂也可以进行再生或重新利用，降低生产成本和资源消耗。4.2循环利用的经济与环境效益分析循环利用着色液的经济和环境效益是对其可行性进行综合评估的重要方面。从经济角度来看，循环利用技术可以有效降低生产成本。通过回收和再利用废液中的有价值成分，可以减少原料和新鲜着色剂的使用量，降低生产成本。循环利用还可以减少废液处理和废物处理的费用，进一步提高生产效益。从环境角度来看，循环利用技术可以降低对环境的污染和资源消耗。通过废液处理和资源回收，减少废液的排放和处理量，降低环境污染。循环利用减少了对新鲜原料和资源的需求，有助于资源的节约和可持续利用。循环利用还有助于减少能源消耗和温室气体排放，从而降低碳足迹和环境影响。因此，通过对循环利用的经济和环境效益进行综合分析，可以评估循环利用技术在着色液体系中的可行性和优势，为其推广和应用提供科学依据。4.3环境友好型着色液的研发和推广为了进一步提升着色液体系的环境友好性，需要开展环境友好型着色液的研发和推广工作。首先从原材料选择和成分优化入手，选择环境友好型的原材料和添加剂，减少对环境的影响咱6暂。选择低毒性、低挥发性的着色剂和溶剂，减少有害物质的使用和排放。利用生物技术和绿色化学方法开发环境友好型的着色剂和添加剂，以替代传统的有害物质。优化着色液的工艺和应用条件，减少能源消耗和废液产生。通过调整着色液的 pH 值、温度和时间等参数，优化着色液的使用效率和涂覆效果，减少资源和能源的浪费。此外，可以采用节水和节能的设备和工艺技术，降低着色液的用量和废液的排放。最后，需要加强环境友好型着色液的推广和应用。通过技术培训、政策支持和宣传推广等手段，加强对环境友好型着色液的宣传和推广，引导行业和企业广泛采用环境友好型着色液。同时，建立相关标准和监管措施，促进着色液行业的绿色发展和可持续发展。5结语通过对功能复合型不锈钢板材表面镀层着色液的改良与循环利用的研究，以期为相关人员提供有益的参考和借鉴。优化着色液成分、开发新型着色剂和改进表面处理工艺为不锈钢板材的表面着色提供了更可持续、高效和环保的方案。实现着色液的循环利用也减少了资源浪费和环境污染。参考文献1 李千，王美丽.板材厚度对316H不锈钢理化性能的影响J.一重技术，2023，（2）：40-45+72.2 庄丽丽，靳塞特.不锈钢板材的比热特性及对比分析 J.河北冶金，2022，（3）：29-32.3 阎昱，易海佳，王海波.增材制造工艺对316L不锈钢板材力学性能的影响 J.北方工业大学学报，2020，32（5）：124-134.4 刘振，张迪生，全一能.阴极电化学浸蚀去除430不锈钢板材表面硅氧层的研究 J.电镀与涂饰，2023，42（5）：56-61.5 卢文东，李志宏.不锈钢板材抗拉强度检测结果不确定度的评定 J.机电工程技术，2021，50（11）：308-310+316.6 杨钒，梁君，杨瑞霞.304不锈钢板材冲压成形中应变诱发马氏体及其影响 J.机械工程学报，2021，57（8）：175-183.王洪君：功能复合型不锈钢板材表面镀层着色液改良与循环利用9