影響不銹鋼因科著色法的因素主要有以下幾點:
1. 材料成分與著色關系
著色用不銹鋼基體化學成分是含鉻13%~18%,含鎳約12%,含鐵>50%,含錳約10%,含碳約0.12%,含硅約2%。常用不銹鋼中18-8型奧氏體不(bu)銹鋼(gang)是最適合的著色材料,能得到令人滿意的彩色外觀。因其在著色溶液中較耐腐蝕,故可得到鮮艷的色彩。鐵素體不銹鋼由于在著色溶液中增加了腐蝕傾向,得到的色彩不如奧氏體不銹鋼鮮艷、光彩奪目。低鉻高碳馬氏體不銹鋼由于其耐蝕性更差,只能得到灰暗的或黑色的表面。當鐵合金中鉻含量達到12.5%(原子)時,其電位由原來的-0.56V躍變為0.20V,當含量高達25%(原子)時,電位還會有新的躍變,因此,不銹鋼的含鉻量最少是13%,如Cr13不銹鋼。
2. 材料加工狀態與(yu)著色關系
當不銹鋼經過(guo)冷加(jia)工變形后(如彎曲(qu)、拉拔深沖、冷軋等(deng)),表(biao)面晶格的(de)完(wan)整(zheng)性發生破(po)壞,使形成的(de)著色膜不均勻,色澤(ze)紊亂,冷加(jia)工后的(de)耐蝕性也(ye)下降,形成的(de)著色膜失去原有光澤(ze)。但這(zhe)些可以通過(guo)一定溫度的(de)退(tui)火處理,可恢復原來的(de)顯微組織,仍能得到良好的(de)彩色膜。
3. 前(qian)處理對著(zhu)色的(de)影響
①. 拋光(guang)
可用(yong)機(ji)械(xie)拋光(guang)、化(hua)(hua)學(xue)拋光(guang)或電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)拋光(guang),要求(qiu)表(biao)面(mian)光(guang)潔度(du)一(yi)致(zhi),避(bi)免造成(cheng)色(se)(se)(se)差,最好達到鏡面(mian)光(guang)亮,可得最鮮艷均(jun)勻的色(se)(se)(se)彩。不銹鋼機(ji)械(xie)拋光(guang)后(hou)立即進行(xing)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)處理,若拋光(guang)后(hou)在(zai)空氣中(zhong)放置一(yi)段時間,外表(biao)面(mian)會(hui)形(xing)(xing)成(cheng)一(yi)層氧化(hua)(hua)膜,與著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜的結構不同,其(qi)厚度(du)在(zai)1.0~10.0nm之間,有一(yi)定(ding)的耐蝕性,在(zai)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液中(zhong)不易除(chu)去,因而影響新的著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜的形(xing)(xing)成(cheng),使(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)時間延長,使(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)后(hou)形(xing)(xing)成(cheng)的色(se)(se)(se)澤變深變暗(an)。電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)拋光(guang)也(ye)能(neng)使(shi)不銹鋼表(biao)面(mian)形(xing)(xing)成(cheng)鈍化(hua)(hua)膜,如不除(chu)去鈍化(hua)(hua)膜,能(neng)使(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)速率變慢(man),但電(dian)(dian)拋光(guang)形(xing)(xing)成(cheng)均(jun)勻平整的表(biao)面(mian),使(shi)色(se)(se)(se)澤光(guang)亮,均(jun)勻性改(gai)善。
②. 活化
凡是(shi)(shi)能(neng)使(shi)不銹鋼基(ji)體表(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)因素(su),均可加速著色(se)(se)過(guo)程(cheng)。一切自然(ran)形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)肉眼(yan)不可見(jian)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo),是(shi)(shi)著色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)大敵,是(shi)(shi)著色(se)(se)成(cheng)敗(bai)的(de)(de)(de)(de)隱患,在著色(se)(se)前(qian)應該(gai)去除。為了(le)消除不銹鋼表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)(hua)膜(mo),獲得(de)(de)新(xin)鮮(xian)表(biao)面(mian),活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)程(cheng)度(du)應恰當,以出現(xian)小氣泡后(hou)10~15秒為宜(yi)。若活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)不足,著色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)起色(se)(se)電位時間(jian)延長,并出現(xian)顏色(se)(se)不容易控制,若活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)過(guo)度(du),表(biao)面(mian)發(fa)生過(guo)浸蝕,使(shi)著色(se)(se)膜(mo)變得(de)(de)暗淡無光。活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)用強酸腐蝕的(de)(de)(de)(de)方法會(hui)造成(cheng)表(biao)面(mian)腐蝕活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua),影響著色(se)(se)后(hou)色(se)(se)澤的(de)(de)(de)(de)鮮(xian)艷性。用下面(mian)兩種方法處理,能(neng)得(de)(de)到較好的(de)(de)(de)(de)結果。
電解活化:a.磷酸(H3PO4)10%,陽極電流密度(du)1A/d㎡2,溫度(du)室(shi)溫,時間3~5min,陰極鉛板(ban);b.硫酸(H2SO4)10%,陽極電流密度(du)5A/d㎡, 溫度(du) 室(shi)溫,時間5min,陰極鉛板(ban)。
化學活化:硫酸(H2SO4)10%(體積分數),鹽酸(HC1)10%(體積分數),余為(wei)水,溫度室(shi)溫,時間5~10min.出(chu)現小氣(qi)泡10~15秒。
③. 前(qian)處理對著色的影響,見表8-8。

從(cong)表(biao)8-8可知,不銹鋼著色(se)(se)工(gong)藝中前(qian)處理(li)影響(xiang)著色(se)(se)速率、表(biao)面顏色(se)(se)的(de)均勻性。電拋光(guang)配合陽(yang)極處理(li)的(de)方法可得到滿意的(de)膜層(ceng)。
4. 著色液濃度對著色的影響
著色液濃(nong)度對電位-時間關系(xi)的影(ying)響(xiang)見圖8-11。

①. 為正常的(de)著色液(ye)濃度(du)。
②. 當鉻酐濃度不變(CrO3 250g/L),減少硫酸濃度(H2SO4<490g/L),曲線右移,起色電位推遲,所需顏色的時間推遲,彩色膜的色差較明顯。
③. 當硫酸濃度不變(H2SO4 490g/L),增大鉻酐濃度(CrO3>250g/L),電極電位-時間曲線左移。由于鉻酐濃度增加,加速彩色膜的形成,縮短到達所需顏色的時間。但若鉻酐濃度過高,會使化學著色的顏色變得難以控制,在獲得深色彩時,色澤不夠光亮。
5. 著色液溫度對化學著色的(de)影響
隨著(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)色液(ye)(ye)溫度的(de)升高,離子(zi)的(de)擴散(san)速率(lv)加(jia)快,從而(er)加(jia)速著(zhu)(zhu)色的(de)形(xing)成。但著(zhu)(zhu)色液(ye)(ye)溫度過高,如(ru)在90℃以上,會(hui)使溶液(ye)(ye)中的(de)水分蒸發,改變著(zhu)(zhu)色液(ye)(ye)的(de)成分。著(zhu)(zhu)色液(ye)(ye)溫度過低,如(ru)在70℃以下,會(hui)明顯降低著(zhu)(zhu)色膜(mo)的(de)形(xing)成速率(lv)。見圖8-12,當著(zhu)(zhu)色液(ye)(ye)溫度為(60±5)℃,著(zhu)(zhu)色起色點推遲,使著(zhu)(zhu)色膜(mo)的(de)色彩不均勻(yun)。

6. 著色液均勻性的(de)影響(xiang)
各(ge)種不(bu)銹鋼(gang)的(de)電化學性(xing)能不(bu)一致、著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度的(de)波動、著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)濃度的(de)變(bian)化、著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)時(shi)間的(de)長(chang)短不(bu)一,所有這些不(bu)均勻性(xing),都(dou)對著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)色(se)(se)(se)彩有影響。特別是(shi)溫(wen)(wen)度和時(shi)間,稍有變(bian)化,色(se)(se)(se)彩隨之變(bian)化,這就是(shi)國內在不(bu)銹鋼(gang)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)普遍存在的(de)待解難題,也(ye)是(shi)因科(ke)工(gong)藝專利中對外絕對保密的(de)關鍵。著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)的(de)成(cheng)分和溫(wen)(wen)度的(de)不(bu)均勻是(shi)隨著(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)的(de)進行而造成(cheng)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度和成(cheng)分的(de)變(bian)化。必須加強攪(jiao)拌(ban),及(ji)時(shi)調整補充著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)成(cheng)分。攪(jiao)拌(ban)使著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜的(de)色(se)(se)(se)彩明(ming)顯(xian)優(you)于不(bu)攪(jiao)拌(ban)的(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜。
7. 添加劑(ji)對看色的影(ying)響
①. 氯化(hua)鈉(na)(NaCl): 氯化(hua)鈉(na)可明顯提高著(zhu)色(se)速(su)率,可縮短5~10min,但著(zhu)色(se)過程中會(hui)發生強烈的刺激性氯氣味。
②. 碳酸錳(MnCO3): 可使著色速率加快,著巧克力色和金黃色的時間可縮短5~8min,且無刺激性氣味。
③. 鉬酸銨: 加入硬化處理(li)液可明顯提高著色層的光亮度。
8. 后處理(li)對(dui)著色(se)膜的影響(xiang)
后處理是在不(bu)銹(xiu)鋼著色后填充氧化(hua)膜(mo)空隙(xi),加固氧化(hua)膜(mo)以(yi)提高(gao)膜(mo)的耐磨性、耐蝕性和耐污性。
后處理方(fang)法(fa)有熱水(shui)(shui)封(feng)(feng)(feng)閉(bi)、化學封(feng)(feng)(feng)閉(bi)、電解固膜處理、水(shui)(shui)玻璃封(feng)(feng)(feng)閉(bi)等方(fang)法(fa)。熱水(shui)(shui)封(feng)(feng)(feng)閉(bi)、化學封(feng)(feng)(feng)閉(bi)和(he)水(shui)(shui)玻璃封(feng)(feng)(feng)閉(bi)對表(biao)面(mian)顏(yan)(yan)色的(de)影響不大(da),電解固膜處理會(hui)改變表(biao)面(mian)顏(yan)(yan)色。
后處(chu)理對著色(se)表(biao)面耐(nai)蝕(shi)(shi)性的影響見圖8-13。在(zai)0.2mol/L鹽酸溶液(ye)中,測定下列(lie)4種試樣(yang)的腐(fu)蝕(shi)(shi)電位,以(yi)評定其耐(nai)蝕(shi)(shi)性。

試樣1僅進(jin)行機(ji)械拋(pao)光不著色。
試樣2著巧克力色,但未后(hou)處理。
試樣3著巧克(ke)力色,化學封閉。
試樣4著巧克力色,再電(dian)解固膜處理。
由圖8-13可見,試(shi)(shi)樣1的電(dian)位最(zui)(zui)低(di),腐蝕(shi)最(zui)(zui)嚴(yan)重。試(shi)(shi)樣3的腐蝕(shi)電(dian)位高(gao)于(yu)試(shi)(shi)樣2,試(shi)(shi)樣4的腐蝕(shi)電(dian)位高(gao)于(yu)試(shi)(shi)樣3。試(shi)(shi)樣4著色膜(mo)經電(dian)解固膜(mo)后,具有最(zui)(zui)佳的耐蝕(shi)性,其表面形成尖晶石結構的鉻氧化物,填充了(le)多孔的著色膜(mo),使氧化膜(mo)變得(de)致(zhi)密、增厚(hou)和硬化。
9. 國內對因科工(gong)藝(yi)研究的進展
上海鋼鐵研究(jiu)所孫奇、顧(gu)小青在實(shi)(shi)驗(yan)室的基礎上,參考(kao)日本專利,結合工作經驗(yan),用實(shi)(shi)驗(yan)室常(chang)規(gui)儀(yi)器(qi)來精確地控制(zhi)色(se)彩,取得色(se)彩重(zhong)現性好、色(se)彩基本無差異、成(cheng)材率達到99.5%的可喜(xi)成(cheng)就,為不銹(xiu)鋼的研究(jiu)打下基礎。其實(shi)(shi)例如(ru)下。
①. 熱軋 415mm 304不銹鋼管材,經固溶熱處理105℃×15min,酸洗,機械拋光后在70~75℃溫度下,14~22min得到光亮度好、均勻性一致、重現性好的藍色、金黃色、紅色和綠色的彩鋼管。
②. 熱軋 2mm板材 75mm×180mm 1Cr18Ni9 不銹(xiu)鋼,經研磨,機械拋光后在(zai)70~75℃,在(zai)12~25min時間內獲得光亮度好、均勻度一致(zhi)(zhi)或較(jiao)致(zhi)(zhi)、重現性好的藍、金、綠(lv)、紅等色(se)。
③冷(leng)軋(ya)鋼板,尺(chi)寸(110~220mm)×0.4mm 1Cr18Ni9 不銹鋼在(zai)76℃時,獲得光亮(liang)度較好,均勻(yun)度一致,重(zhong)現性好的灰、藍(lan)、金(jin)黃、紅、綠諸色。

