黄铜拉链着红古铜色工艺研究

郭剑*，刘聘，邵忠财

（沈阳理工大学环境与化学工程学院，辽宁 沈阳　110159）

黄铜拉链着红古铜色工艺研究

郭剑*，刘聘，邵忠财

（沈阳理工大学环境与化学工程学院，辽宁 沈阳110159）

采用过硫酸盐体系着色液对铜锌合金拉链进行红古铜化学着色。通过正交试验得到最优着色液组成和工艺条件：氢氧化钠50 g/L，过硫酸钾15 g/L，温度75 °C，时间5 m in。分别通过摩擦试验，普通水和酵素水耐洗试验，以及中性盐雾试验，表征了最优工艺条件下所得着色膜的结合力、耐洗色牢度和耐蚀性。结果表明，在最优工艺条件下得到的膜层各项性能合格，满足工业和日常生活的需要。

黄铜拉链；化学着色；红古铜色；过硫酸盐；结合力；耐洗色牢度；耐蚀性

First-author address: School of Environmental and Chemical Engineering， Shenyang Ligong University， Shenyang 110159，China

铜拉链作为日常用品被人们所熟悉，为提高其使用寿命和增加美观性［1-4］，进行必要的表面着色处理是行之有效的方法之一。铜及铜合金的常用着色配方主要有铜-氨盐体系［5］、硫化物体系［6］等。目前黄铜拉链表面着红古铜色工艺通常是分成两步进行的［7-8］：先在黄铜表面沉积一层纯铜，再对纯铜进行氧化得到红古铜色。其中沉积纯铜的过程需要在煮沸的条件下来完成，能耗和成本较高，更为关键的是，所得氧化膜层颜色较浅，满足不了工业及生活对色调的需要。因此，本文通过前期实验，选择了一种较简单的着色工艺，即采用过硫酸盐体系对铜锌合金拉链进行化学着色，对着色液组成和工艺条件进行优化，并表征了着色后拉链表面膜层的性能。

1　实验

1. 1主要试剂和基材

主要试剂：浮石，灵寿县三宏石材厂提供；酵素，兰州百禾生物科技有限公司提供，配制成质量分数为5%的酵素液，并用乙酸调节pH至4.5 ～ 5.0；枧油，广州铭胜化工有限公司提供。酵素液的有效使用时间为4 h，其他溶液的有效使用时间为8 h。为了接近工厂的生产环境，均采用自来水进行试验。

采用H65铜拉链为基材，短拉链长4 cm，长拉链长1 m，其化学成分为：Cu 63.5% ～ 68.0%（均为质量分数），Fe 0.1%，Pb 0.03%，Ni 0.1%，Zn余量。

1. 2工艺流程

水洗→化学除油→热水洗（60 ～ 70 °C，3 ～ 5 min）→化学抛光→水洗→活化→水洗→化学着色→水洗→风干→涂清漆→干燥。

1. 2. 1化学除油

NaOH 40 ～ 50 g/L，Na3PO440 ～ 50 g/L，Na2CO315 ～ 20 g/L，Na2SiO3（无水） 5 ～ 8 g/L，温度60 ～ 70 °C，时间3 ～ 5 min。

1. 2. 2化学抛光

H2O2600 ～ 700 m L/L，H2SO430 ～ 40 g/L，乙二醇120 ～ 160 g/L，OP-10少量，温度25 °C，时间1 m in。

1. 2. 3活化

10%（体积分数）硫酸，温度25 °C，时间20 s。

1. 2. 4化学着色

NaOH 50 g/L，K2S2O8（过硫酸钾）15 g/L，温度75 °C，时间3 ～ 5 min。

1. 2. 5涂清漆

风干之后要在拉链表面涂布一层清漆（广州真柔美涂料有限公司产品）。

1. 3着色膜外观评分

对着色后的拉链外观进行评分，具体如表1所示。

表1　着色膜外观评分Table 1　Appearance grad ing standard

1. 4长拉链膜层性能检测

采用最优配方和工艺对长拉链化学着色后进行以下性能测试，每种测试取3个平行试样。

1. 4. 1膜层结合力

采用H65铜Y2拉头来回拉动成品拉链，来回拉动一周记为1次。拉动500次后肉眼观察膜层外观。将不干胶带粘到拉链的拉牙上，用力抚平使之粘紧，然后快速撕下不干胶带，观察不干胶带上是否有氧化膜。若拉动500次后牙头和牙面处并无明显磨损现象，只是链牙边缘处轻微磨损，而且不干胶表面无成片氧化膜被带下，则为合格。

1. 4. 2膜层耐洗色牢度

由于拉链的洗涤通常随衣物洗涤条件改变（如普通水洗与汗渍、血渍的洗涤有别）而有所不同，因此对本实验对拉链进行不同条件的洗涤，以检测拉链是否满足日常生活需要。采用上海川岛艾美机械设备有限公司的XGP-35A工业卧式水洗机进行洗涤。

1. 4. 2. 1普通水洗

加水50 kg，浮石4 kg，长、短拉链各5条，升温至40 °C后机洗30 min，如此重复清洗3次，取出拉链试样并清洗水洗机。在130 °C下将拉链烘干后由3名专业人员观察拉链表面膜层的色差度和磨损程度。按照GB/T 250-2008《纺织品 色牢度试验 评定变色用灰色样卡》检查和评定色牢度等级，等级越高越好。若拉链色牢度低于3级，或表层牙色被均匀磨掉，或链牙边缘处有膜层脱落，即为不合格。

1. 4. 2. 2酵素水洗

（1） 加水50 kg、浮石4 kg、5%酵素液200 g、枧油100 g、长拉链5条，升温至40 °C，机洗30 m in，取出拉链并130 °C烘干，用普通水清洗水洗机。

（2） 加水50 kg、高锰酸钾40 g、草酸55 g，常温下机洗试样15 m in，取出拉链并130 °C烘干，用普通水清洗水洗机。

（3） 加水50 kg、焦亚硫酸钠60 g，机洗参数和步骤同（2），除去残留的酵素。

（4） 观察测试样的变化情况，结果评价同1.4.2.1。

1. 4. 2. 3重酵素水洗检测：

往1.4.2.2节（1）溶液中加100 g Na2CO3即得重酵素水，清洗步骤同1.4.2.2，结果评价同1.4.2.1。

1. 4. 3盐雾试验

按GB/T 2423.17-2008《电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Ka 盐雾》，对拉链进行盐雾试验，以检测着色膜的抗腐蚀能力。将拉链放入5%的盐雾箱中，连续喷雾96 h后取出，观察着色膜外观，若膜层表面没有明显的麻点，则耐蚀性评定为合格。

2　结果与讨论

2. 1正交试验

采用短拉链为基体，以NaOH用量、K2S2O8用量、实验温度及着色时间作为试验因素，分别记作A、B、C和D，进行四因素三水平的正交试验。试验结果和极差分析见表2。

表2　正交试验结果Table 2　Orthogonal test result

由表2可知，各因素对铜拉链化学着色影响的主次顺序为A ＞ D ＞ C ＞ B。由各因素的均值可知，较优组合为A2B2C2D3，即氢氧化钠50 g/L、过硫酸钾15 g/L、着色液温度75 °C和着色时间5 m in。分别采用该组合与正交试验中着色效果评分最高的试验4对黄铜拉链进行着色，效果如图1所示。

图1　分别采用试验9（左）和较优组合（右）对黄铜拉链着色的效果Figure 1　Coloring effectiveness of brass zipper under the conditions of test No.9 （left） and op timal conditions （right）， respectively编者注：图1原为彩色，请见C1页。

从图 1可知，采较优组合进行着色处理后，膜层表面颜色均匀致密且色泽光亮鲜明，没有漏铜现象。而试验9的着色膜层色泽度欠缺些，美观和装饰效果稍差。因此黄铜拉链化学着色的最优工艺条件为：氢氧化钠50 g/L，过硫酸钾15 g/L，着色液温度75 °C，着色时间5 m in。

2. 2着色膜的性能

采用最佳工艺对长拉链进行化学着色并检测其性能，结果如表3所示。从中可知，着色膜各项性能均合格。

表3　长拉链试验结果Table 3　Test result of long zipper

3　结论

黄铜拉链化学着色的最优配方和工艺条件为：氢氧化钠50 g/L，过硫酸钾15 g/L，温度75 °C，时间5 m in。采用最优工艺时，着色膜的各项性能均合格。

［1］ 郑润芬， 梁成浩， 于楠. 黄铜和锡表面化学着黑色［J］. 电镀与精饰， 2004， 26 （5）: 24-26， 31.

［2］ 张亚非. 自然铜绿化学着色工艺的研究与应用［J］. 电镀与精饰， 1995， 17 （4）: 11-13.

［3］ 井上文子. 銅製品の着色方法: 特開2002-322568 ［P］. 2002-11-08. INOUE F. M ethod for coloring copper product: JP20010168857 ［P］. 2002-11-08.

［4］ 奚兵. 铜及铜合金的着色［J］. 电镀与精饰， 2009， 31 （7）: 21-23.

［5］ 刘新庆， 邵忠财. 铜拉链着黑古铜色［J］. 电镀与环保， 2012， 32 （6）: 7-9.

［6］ 谢光荣. 黄铜拉链常温着色新工艺［J］. 材料保护， 2004， 37 （11）: 40-41.

［7］ 詹益腾. 铜和铜合金染古铜色工艺［J］. 材料保护， 1992， 25 （3）: 31-33.

［8］ 赵林梅， 章泽杰. 铜及其合金的化学表面处理着红古铜色新工艺研究［J］. 中国科技信息， 2010 （5）: 149-151.

［ 编辑：周新莉 ］

Study on process for red bronze coloring of brass zipper

GUO Jian*， LIU Pin， SHAO Zhong-cai

Chem ical red bronze coloring was carried out for copper-zinc alloy zipper using a persulfate coloring bath. The optimal coloring bath composition and process conditions obtained by orthogonal test are as follow s: sodium hydroxide 50 g/L，potassium persulfate 15 g/L， temperature 75 °C， and time 5 min. The adhesion strength， color fastness to washing and corrosion resistance of the colored film were characterized by friction test， washing resistance test w ith water and enzyme， and neutral salt spray test， respectively. The results showed that all of the properties of the colored film obtained under the optimal process conditions are qualified， meeting the needs of industry and daily life.

brass zipper； chemical coloring； red bronze； persulfate； adhesion strength； color fastness to washing； corrosion resistance

TG178

A

1004 - 227X （2016） 12 - 0629 - 04

2015-12-14

2016-04-25

郭剑（1989-），男，山西大同人，硕士研究生，主要研究方向为腐蚀科学与防护技术。

作者联系方式：（E-mail） 174269231@qq.com。