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(zhu)色關系
著色用不(bu)銹鋼(gang)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(shi)體不(bu)銹鋼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. 材料加工狀態與著色關(guan)系(xi)
當不(bu)銹(xiu)鋼(gang)經過(guo)冷加(jia)工變(bian)形后(hou)(如彎曲、拉拔深沖、冷軋等(deng)),表(biao)面(mian)晶格的(de)(de)完整性發生破壞,使形成(cheng)的(de)(de)著(zhu)色膜不(bu)均勻,色澤(ze)紊亂(luan),冷加(jia)工后(hou)的(de)(de)耐蝕性也下(xia)降,形成(cheng)的(de)(de)著(zhu)色膜失去原有光澤(ze)。但這些可(ke)以通(tong)過(guo)一(yi)定溫度的(de)(de)退(tui)火處理,可(ke)恢復(fu)原來的(de)(de)顯微組織(zhi),仍(reng)能得到良好的(de)(de)彩色膜。
3. 前處理(li)對著色(se)的(de)影響
①. 拋(pao)光
可用機(ji)械拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)、化(hua)(hua)學(xue)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)或(huo)電(dian)化(hua)(hua)學(xue)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang),要(yao)求表(biao)(biao)(biao)面光(guang)(guang)潔度一(yi)致,避免造成(cheng)色(se)差,最(zui)好達(da)到鏡面光(guang)(guang)亮,可得(de)最(zui)鮮艷均勻的(de)色(se)彩。不(bu)銹(xiu)鋼機(ji)械拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)后立(li)即進行(xing)著(zhu)色(se)處理(li),若拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)后在空(kong)氣中放置一(yi)段時(shi)間,外表(biao)(biao)(biao)面會形成(cheng)一(yi)層氧化(hua)(hua)膜,與(yu)著(zhu)色(se)膜的(de)結構不(bu)同,其厚度在1.0~10.0nm之間,有(you)一(yi)定的(de)耐蝕(shi)性,在著(zhu)色(se)液中不(bu)易(yi)除去,因而(er)影響新的(de)著(zhu)色(se)膜的(de)形成(cheng),使著(zhu)色(se)時(shi)間延長,使著(zhu)色(se)后形成(cheng)的(de)色(se)澤變(bian)深變(bian)暗。電(dian)化(hua)(hua)學(xue)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)也能使不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)(biao)(biao)面形成(cheng)鈍化(hua)(hua)膜,如不(bu)除去鈍化(hua)(hua)膜,能使著(zhu)色(se)速(su)率變(bian)慢,但電(dian)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)形成(cheng)均勻平整的(de)表(biao)(biao)(biao)面,使色(se)澤光(guang)(guang)亮,均勻性改善(shan)。
②. 活(huo)化
凡是(shi)能(neng)使不銹(xiu)鋼基體表面活(huo)化(hua)的(de)(de)因素,均可加速著(zhu)色過(guo)程。一切自(zi)然形成的(de)(de)肉眼不可見的(de)(de)氧化(hua)膜,是(shi)著(zhu)色的(de)(de)大敵,是(shi)著(zhu)色成敗(bai)的(de)(de)隱患,在著(zhu)色前應(ying)(ying)該去(qu)除(chu)。為了消除(chu)不銹(xiu)鋼表面的(de)(de)鈍化(hua)膜,獲得新(xin)鮮(xian)表面,活(huo)化(hua)程度應(ying)(ying)恰當,以出現小氣泡后10~15秒為宜。若(ruo)活(huo)化(hua)不足,著(zhu)色的(de)(de)起色電位時間延長(chang),并出現顏色不容易控(kong)制,若(ruo)活(huo)化(hua)過(guo)度,表面發(fa)生過(guo)浸蝕,使著(zhu)色膜變得暗淡無光。活(huo)化(hua)用(yong)強酸(suan)腐(fu)蝕的(de)(de)方(fang)法會(hui)造成表面腐(fu)蝕活(huo)化(hua),影響著(zhu)色后色澤的(de)(de)鮮(xian)艷性(xing)。用(yong)下面兩種方(fang)法處理(li),能(neng)得到較好(hao)的(de)(de)結果。
電解活(huo)化:a.磷酸(suan)(H3PO4)10%,陽極(ji)電流密度(du)(du)1A/d㎡2,溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)室溫(wen)(wen)(wen),時(shi)間3~5min,陰極(ji)鉛板(ban);b.硫(liu)酸(suan)(H2SO4)10%,陽極(ji)電流密度(du)(du)5A/d㎡, 溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du) 室溫(wen)(wen)(wen),時(shi)間5min,陰極(ji)鉛板(ban)。
化學活化:硫酸(H2SO4)10%(體(ti)積分數),鹽酸(HC1)10%(體(ti)積分數),余(yu)為水,溫(wen)(wen)度室溫(wen)(wen),時間5~10min.出現小氣泡10~15秒。
③. 前處理對著色(se)的影(ying)響,見表8-8。

從表(biao)8-8可知,不銹(xiu)鋼著色(se)工藝(yi)中前處(chu)理影(ying)響著色(se)速(su)率、表(biao)面顏色(se)的(de)(de)均勻性。電拋(pao)光(guang)配合陽(yang)極處(chu)理的(de)(de)方(fang)法可得到滿意(yi)的(de)(de)膜(mo)層。
4. 著(zhu)色(se)(se)液濃度(du)對(dui)著(zhu)色(se)(se)的(de)影(ying)響
著色液(ye)濃度對電位(wei)-時間關(guan)系的影(ying)響見圖8-11。

①. 為正常的(de)著(zhu)色液濃度。
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(zhu)色液溫度對(dui)化學著(zhu)色的影響(xiang)
隨著(zhu)著(zhu)色(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度的(de)升(sheng)高,離子的(de)擴散(san)速(su)率加快,從而加速(su)著(zhu)色(se)(se)的(de)形(xing)成(cheng)。但著(zhu)色(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度過高,如在90℃以(yi)上,會使(shi)溶液(ye)中的(de)水(shui)分(fen)蒸發,改變著(zhu)色(se)(se)液(ye)的(de)成(cheng)分(fen)。著(zhu)色(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度過低(di),如在70℃以(yi)下,會明顯降低(di)著(zhu)色(se)(se)膜的(de)形(xing)成(cheng)速(su)率。見圖8-12,當著(zhu)色(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度為(60±5)℃,著(zhu)色(se)(se)起色(se)(se)點推遲,使(shi)著(zhu)色(se)(se)膜的(de)色(se)(se)彩不均(jun)勻。

6. 著色液(ye)均勻(yun)性的影響
各(ge)種不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)電(dian)化學性能不(bu)(bu)(bu)一致、著色(se)(se)(se)液(ye)溫度的(de)波(bo)動、著色(se)(se)(se)液(ye)濃度的(de)變化、著色(se)(se)(se)時(shi)間的(de)長短不(bu)(bu)(bu)一,所有這些(xie)不(bu)(bu)(bu)均勻性,都對(dui)著色(se)(se)(se)色(se)(se)(se)彩有影響。特別是(shi)溫度和時(shi)間,稍有變化,色(se)(se)(se)彩隨(sui)之變化,這就是(shi)國內在不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)著色(se)(se)(se)普遍(bian)存(cun)在的(de)待(dai)解難題,也是(shi)因科工(gong)藝(yi)專利中對(dui)外(wai)絕對(dui)保密的(de)關鍵。著色(se)(se)(se)液(ye)的(de)成分(fen)和溫度的(de)不(bu)(bu)(bu)均勻是(shi)隨(sui)著著色(se)(se)(se)的(de)進行而造成著色(se)(se)(se)液(ye)溫度和成分(fen)的(de)變化。必(bi)須加強攪拌(ban),及時(shi)調整補(bu)充著色(se)(se)(se)液(ye)成分(fen)。攪拌(ban)使著色(se)(se)(se)膜(mo)的(de)色(se)(se)(se)彩明顯優于不(bu)(bu)(bu)攪拌(ban)的(de)著色(se)(se)(se)膜(mo)。
7. 添(tian)加劑(ji)對看(kan)色(se)的影響
①. 氯化鈉(na)(NaCl): 氯化鈉(na)可(ke)明顯(xian)提(ti)高著色(se)速率,可(ke)縮(suo)短5~10min,但著色(se)過程(cheng)中會發(fa)生強烈(lie)的刺激性(xing)氯氣(qi)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(suan)銨: 加(jia)入硬化處理液(ye)可明(ming)顯提高(gao)著色(se)層的光亮度(du)。
8. 后(hou)處理對著色膜的影響
后(hou)(hou)處理是(shi)在不銹鋼著色后(hou)(hou)填充氧(yang)化(hua)膜空隙(xi),加固氧(yang)化(hua)膜以提(ti)高膜的(de)耐磨性(xing)、耐蝕性(xing)和耐污(wu)性(xing)。
后處理(li)方(fang)法(fa)(fa)有熱(re)水封(feng)閉(bi)、化學(xue)封(feng)閉(bi)、電解固(gu)膜處理(li)、水玻璃(li)封(feng)閉(bi)等方(fang)法(fa)(fa)。熱(re)水封(feng)閉(bi)、化學(xue)封(feng)閉(bi)和水玻璃(li)封(feng)閉(bi)對(dui)表面顏色(se)的影響(xiang)不大,電解固(gu)膜處理(li)會改變表面顏色(se)。
后(hou)處理(li)對著色表面(mian)耐蝕性的影(ying)響見(jian)圖8-13。在(zai)0.2mol/L鹽酸溶液中,測定下(xia)列4種試樣(yang)的腐蝕電位,以評定其耐蝕性。

試樣1僅進行機械(xie)拋光不(bu)著色(se)。
試樣2著巧克力色,但未(wei)后(hou)處理(li)。
試樣3著巧克(ke)力色,化學封閉。
試樣(yang)4著巧克(ke)力色(se),再電解固(gu)膜處理。
由(you)圖8-13可見,試樣(yang)(yang)1的(de)(de)(de)電位(wei)最低,腐蝕(shi)最嚴重。試樣(yang)(yang)3的(de)(de)(de)腐蝕(shi)電位(wei)高(gao)于試樣(yang)(yang)2,試樣(yang)(yang)4的(de)(de)(de)腐蝕(shi)電位(wei)高(gao)于試樣(yang)(yang)3。試樣(yang)(yang)4著(zhu)色(se)膜經電解固膜后,具有最佳的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing),其表面(mian)形成尖晶石結構的(de)(de)(de)鉻氧(yang)化(hua)物,填(tian)充(chong)了多孔的(de)(de)(de)著(zhu)色(se)膜,使(shi)氧(yang)化(hua)膜變(bian)得致(zhi)密、增厚和(he)硬化(hua)。
9. 國內(nei)對(dui)因科工藝研(yan)究的進展(zhan)
上(shang)(shang)海(hai)鋼(gang)鐵研究所孫奇、顧小青(qing)在實驗室的基(ji)礎上(shang)(shang),參考日本專利,結合工作經驗,用實驗室常規儀器(qi)來精確(que)地控制色(se)彩(cai),取得色(se)彩(cai)重現性(xing)好、色(se)彩(cai)基(ji)本無差異、成材率(lv)達到(dao)99.5%的可喜成就,為不銹(xiu)鋼(gang)的研究打下基(ji)礎。其實例如(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(ban)材(cai) 75mm×180mm 1Cr18Ni9 不銹(xiu)鋼,經研磨,機(ji)械拋(pao)光后(hou)在70~75℃,在12~25min時(shi)間內(nei)獲得光亮(liang)度好(hao)(hao)、均勻度一致(zhi)或較致(zhi)、重(zhong)現性(xing)好(hao)(hao)的(de)藍、金、綠、紅等色。
③冷軋鋼板,尺寸(110~220mm)×0.4mm 1Cr18Ni9 不銹鋼在(zai)76℃時(shi),獲(huo)得光亮度較好,均勻度一致,重(zhong)現性(xing)好的(de)灰、藍、金黃、紅、綠諸色。

