在熱的鉻酸和硫酸溶液中對不銹鋼進行化學著色,是經因科公司發展而得的,稱為因科法。
1. 因科法(fa)化學(xue)著(zhu)色(se)溶液組成和工藝(yi)條件
溶液: 硫酸(H2SO4)(d=1.84) 490g/L 、著色溫度 70~90℃ 、鉻酐(CrO3) 250g/L 。
隨著浸漬時間的(de)(de)不同,產(chan)生的(de)(de)顏(yan)色(se)的(de)(de)順序是:青銅色(se),藍色(se),金黃色(se),紅色(se)和綠色(se)。
膜(mo)的(de)顏色(se)是由于(yu)不同厚度(du)的(de)膜(mo)在反(fan)射和(he)透膜(mo)折射兩種光(guang)的(de)相互干涉(she)而成色(se),在前面已敘述過,不同的(de)厚度(du)就產生不同的(de)顏色(se),因此,在著色(se)過程中,保(bao)持溶液(ye)溫(wen)度(du)的(de)均勻性和(he)穩定(ding)(ding)性是很重(zhong)要的(de),所以(yi)著色(se)用的(de)槽為(wei)鉛(qian)襯里的(de)鐵(tie)槽,外套為(wei)可用蒸氣加熱的(de)保(bao)溫(wen)水套,以(yi)維持鉛(qian)槽內溶液(ye)的(de)穩定(ding)(ding),在槽內并裝有(you)攪(jiao)拌器,使溶液(ye)均勻。
2. 時間控制著色(se)法
將不銹鋼浸在著(zhu)色(se)(se)液(ye)中(zhong)浸漬(zi)一定時(shi)間(jian)(jian)后(hou),就能得(de)(de)(de)到一定的(de)(de)顏色(se)(se)。如溫度70℃時(shi),著(zhu)色(se)(se)15min可(ke)得(de)(de)(de)藍(lan)色(se)(se),18min可(ke)得(de)(de)(de)金黃(huang)色(se)(se),20~22min可(ke)得(de)(de)(de)紫色(se)(se)或綠色(se)(se)。這(zhe)(zhe)種根據時(shi)間(jian)(jian)控(kong)制的(de)(de)方(fang)法不能得(de)(de)(de)到重(zhong)復的(de)(de)顏色(se)(se)。這(zhe)(zhe)是(shi)因為(wei)著(zhu)色(se)(se)溶液(ye)的(de)(de)溫度稍微有些(xie)變化(hua),控(kong)制不會很準確,而化(hua)學著(zhu)色(se)(se)液(ye)的(de)(de)化(hua)學組成(cheng)由(you)于(yu)水分蒸發也(ye)可(ke)能有變化(hua),這(zhe)(zhe)兩個因素都(dou)能影(ying)響獲得(de)(de)(de)顏色(se)(se)的(de)(de)重(zhong)現性。
3. 電位(wei)控制著色(se)法
a. 不銹鋼著色的電位(wei)-時(shi)間曲線。
1973年,伊萬斯用(yong)飽和甘汞電極作參(can)比電極,測量了(le)不銹鋼著色(se)過程中電位-時間的變化(hua)曲線。
1977年,阿里索尼等人用鉑電(dian)極作參(can)比(bi)電(dian)極,測量了不銹鋼著色過程中(zhong)電(dian)位(wei)-時(shi)間的變化(hua)曲(qu)線。見圖8-6不銹鋼著色的電(dian)位(wei)-時(shi)間曲(qu)線。

b. 著色電位差
當(dang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和鉑(bo)電(dian)極(ji)(ji)同浸(jin)在著(zhu)色(se)液(ye)中(zhong),見圖(tu)8-7不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)著(zhu)色(se)裝置示意圖(tu),在不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)上連(lian)接電(dian)位記錄儀(yi)(yi),在鉑(bo)電(dian)極(ji)(ji)上連(lian)上電(dian)位修正儀(yi)(yi),在兩者之間(jian)(jian)連(lian)上導(dao)線,由于不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和鉑(bo)電(dian)極(ji)(ji)的(de)電(dian)位不同,產生了電(dian)位差(cha),有電(dian)流(liu)通過(guo)導(dao)線,隨著(zhu)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)著(zhu)色(se)過(guo)程的(de)化(hua)學反應,氧化(hua)膜的(de)厚(hou)度(du)逐漸增長,電(dian)位隨著(zhu)發(fa)生變化(hua)。在著(zhu)色(se)的(de)整個過(guo)程中(zhong),即測(ce)得(de)著(zhu)色(se)電(dian)位-時(shi)間(jian)(jian)的(de)關系曲線。

電(dian)位(wei)(wei)-時間(jian)曲(qu)線(xian)上的(de)(de)B點(dian)(dian)表(biao)示不(bu)銹鋼的(de)(de)電(dian)位(wei)(wei)達(da)到最負(fu)的(de)(de)最高點(dian)(dian)。B點(dian)(dian)稱為起(qi)色(se)(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)。起(qi)色(se)(se)(se)是指不(bu)銹鋼表(biao)面開(kai)始(shi)出現黑色(se)(se)(se)斑痕,說明已形成(cheng)一層引起(qi)光干涉的(de)(de)氧化膜,開(kai)始(shi)向有色(se)(se)(se)方向變化。從B點(dian)(dian)的(de)(de)起(qi)色(se)(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)起(qi),隨(sui)著時間(jian)的(de)(de)延長,不(bu)銹鋼電(dian)位(wei)(wei)逐漸下降(jiang)至C點(dian)(dian),C點(dian)(dian)稱為著色(se)(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)。B-C=Δφ,稱為著色(se)(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)差(cha)。各種顏(yan)色(se)(se)(se)的(de)(de)著色(se)(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)差(cha)Δφ不(bu)同,如下:
藍色 Δφ=8~11mV,膜厚0.09μm;
黃色 Δφ=13.5~16mV,膜厚0.15μm;
紅色 Δφ=17.8~18.5mV,膜厚0.18μm;
綠色(se) Δφ=20.8~21.6mV,膜厚0.22μm.
c. 用著色電位控制(zhi)顏色的重現(xian)性
隨著著色(se)時間的(de)(de)延長,不(bu)銹鋼表面電位C與起(qi)色(se)電位B的(de)(de)差(cha)(cha)值逐漸增大,不(bu)同(tong)電位差(cha)(cha)對(dui)應(ying)不(bu)同(tong)的(de)(de)顏色(se)。某一電位差(cha)(cha)出現(xian)一定的(de)(de)顏色(se),此關系(xi)不(bu)隨著色(se)液的(de)(de)溫度和組成(cheng)的(de)(de)稍微變化而(er)變化,這是可以用控(kong)制電位差(cha)(cha)法進行著色(se)的(de)(de)原因(yin),比控(kong)制時間的(de)(de)重現(xian)性(xing)好。但著色(se)電位差(cha)(cha)對(dui)不(bu)銹鋼材料的(de)(de)不(bu)同(tong),該數值也不(bu)相同(tong),需要具體測(ce)量。在著色(se)過程(cheng)中,只要測(ce)得起(qi)色(se)電位B,根據上式得:
C=B-Δφ
可以(yi)得(de)(de)到差(cha)色(se)(se)(se)電位C,以(yi)控制得(de)(de)到不同的(de)顏(yan)色(se)(se)(se)。用(yong)著色(se)(se)(se)電位差(cha)控制顏(yan)色(se)(se)(se)的(de)重現性是(shi)國(guo)際公司因科法的(de)專(zhuan)利。
d. 不(bu)銹鋼著色過程微機(ji)控制設備
各種顏色相鄰(lin)的(de)電(dian)位差距很小,只有幾毫伏,要用(yong)精密電(dian)壓(ya)表(如(ru)TH-V數字電(dian)壓(ya)表)才能分辨,這就(jiu)給實(shi)際操作(zuo)帶(dai)來很大(da)的(de)不(bu)便(bian)。這需要儀(yi)器(qi)設備(bei)有很高的(de)精度(du)和抗干擾性,否則,儀(yi)器(qi)本身的(de)誤差就(jiu)會(hui)導致控制出錯(cuo)。如(ru)果大(da)批量生產,更要考慮采用(yong)微機自動控制。
由于彩色不銹(xiu)鋼生產的迅速發展,對色澤的重現性有更高的要求,對電位著色法提出了很多改進方案,要求控制儀器更加精密,更加復雜,采用計算機自動控制,當達到某一電位差時,符合一定的顏色要求,即時發出指令,啟動升降機,取出已著色的不銹鋼,見圖8-8不銹鋼著色過程微機控制設備系統圖。目前我國與先進國家相比,主要差距是著色的電子監測設備。國外已將這種設備用于工業生產,可以得到重復的顏色,而國內尚未能達到,所以著手研制著色用電子監測設備是當務之急。

e. 單位(wei)時間電位(wei)差變化的微分曲線的運用
表(biao)面(mian)(mian)(mian)光(guang)潔(jie)度(du)較高(gao)的(de)(de)工件,測出的(de)(de)電位(wei)(wei)-時(shi)(shi)(shi)間曲線(xian)(xian)(xian)起色(se)(se)(se)(se)(se)電位(wei)(wei)的(de)(de)峰(feng)值(zhi)明顯,對(dui)于表(biao)面(mian)(mian)(mian)光(guang)潔(jie)度(du)不(bu)(bu)高(gao)的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang),表(biao)面(mian)(mian)(mian)凹凸不(bu)(bu)平,著色(se)(se)(se)(se)(se)時(shi)(shi)(shi)電位(wei)(wei)峰(feng)值(zhi)不(bu)(bu)明顯,無法(fa)采用電位(wei)(wei)-時(shi)(shi)(shi)間曲線(xian)(xian)(xian)。1980年,竹內武(wu)等(deng)人(ren)用單位(wei)(wei)時(shi)(shi)(shi)間電位(wei)(wei)差的(de)(de)變化(hua)(hua)的(de)(de)微分曲線(xian)(xian)(xian),見(jian)圖(tu)8-9,控(kong)制不(bu)(bu)銹鋼(gang)電位(wei)(wei)的(de)(de)著色(se)(se)(se)(se)(se)過程,即將微分曲線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)轉折(zhe)點(dian)A(A為(wei)(wei)單位(wei)(wei)時(shi)(shi)(shi)間電位(wei)(wei)差變化(hua)(hua)趨(qu)勢的(de)(de)轉變),規定(ding)(ding)為(wei)(wei)著色(se)(se)(se)(se)(se)起始點(dian),并按照所要求的(de)(de)著色(se)(se)(se)(se)(se)色(se)(se)(se)(se)(se)澤規定(ding)(ding)一定(ding)(ding)時(shi)(shi)(shi)間后,電位(wei)(wei)的(de)(de)變化(hua)(hua)作為(wei)(wei)著色(se)(se)(se)(se)(se)處理終點(dian),便能準(zhun)確控(kong)制不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩。這種控(kong)制設備系統圖(tu)見(jian)圖(tu)8-8,由于不(bu)(bu)銹鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)(mian)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)厚(hou)(hou)度(du)與色(se)(se)(se)(se)(se)澤有(you)密切(qie)的(de)(de)關系,故控(kong)制氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)厚(hou)(hou)度(du)的(de)(de)均勻性是工藝中主要一環,圖(tu)8-10給出了SUS304不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)著色(se)(se)(se)(se)(se)電位(wei)(wei)與氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)厚(hou)(hou)度(du)的(de)(de)曲線(xian)(xian)(xian)。


 
		