1973年,伊文斯等人提出不銹(xiu)鋼(gang)著色膜生成原理,當不銹鋼浸入鉻酸和硫酸組成的著色液,在不銹鋼表面上發生電化學反應,見圖8-3,不銹鋼金屬(M)鉻、鎳、鐵等在陽極區放出電子變成金屬離子(M2+)。
陽極區: M→M2++2e (8-1) (M代表Cr、Ni、Fe)
在陰極區含六價鉻的鉻酸接收電子變成三價鉻(Cr3+),反應式如下:
陰極區: HCrO-4+7H++3e → Cr3++4H2O (8-2)
當不銹鋼在溶液中浸漬一段時間后,在金屬/溶液界面上金屬離子(M2+)和Cr3+的濃度達到臨界值,并超過了富鉻的尖晶石氧化物的溶解度,由于水解反應而形成氧化膜,反應式如下:
pM2++qCr3++rH2O → MpCrgOq+2rH+(8-3)
其中 2p+3q=2r (8-4)
當氧化(hua)膜(mo)一旦生成,陽極(ji)(ji)反(fan)應和陰(yin)極(ji)(ji)反(fan)應立即分離,如圖8-3所示,此(ci)時,陽極(ji)(ji)反(fan)應仍(reng)在氧化(hua)膜(mo)的(de)孔(kong)(kong)底(di)部即不銹(xiu)鋼表面進行,陰(yin)極(ji)(ji)反(fan)應在膜(mo)的(de)表面進行。陽極(ji)(ji)反(fan)應產物M2+通過微孔(kong)(kong)向外擴(kuo)散,在孔(kong)(kong)口和孔(kong)(kong)底(di)之(zhi)間存(cun)在擴(kuo)散電位(wei)(wei)差Δφ,隨著膜(mo)的(de)加厚(hou),Δφ增大。膜(mo)厚(hou)不同(tong)就產生不同(tong)的(de)干涉色,這就是控制電位(wei)(wei)差可著彩(cai)色的(de)基本原理(li)。