影響不銹鋼因科著色法的因素主要有以下幾點:



1. 材料(liao)成分與(yu)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(zhu)色關系


  當不(bu)銹(xiu)鋼經過(guo)冷(leng)(leng)加工變形后(如(ru)彎(wan)曲、拉拔深(shen)沖、冷(leng)(leng)軋等),表面晶格(ge)的(de)完整性發(fa)生(sheng)破(po)壞,使形成的(de)著(zhu)色(se)(se)膜(mo)(mo)不(bu)均勻(yun),色(se)(se)澤紊亂(luan),冷(leng)(leng)加工后的(de)耐蝕性也下降,形成的(de)著(zhu)色(se)(se)膜(mo)(mo)失去(qu)原(yuan)有光澤。但(dan)這些可以(yi)通過(guo)一定溫度的(de)退火處(chu)理,可恢復(fu)原(yuan)來(lai)的(de)顯微(wei)組(zu)織,仍能得到良好的(de)彩(cai)色(se)(se)膜(mo)(mo)。



3. 前處理對(dui)著色的影響(xiang)


 ①. 拋光


   可用(yong)機械拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)、化學(xue)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)或電化學(xue)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang),要求表面光(guang)(guang)(guang)潔度一致,避免造成(cheng)色(se)差,最(zui)好(hao)達到(dao)鏡面光(guang)(guang)(guang)亮,可得最(zui)鮮艷均(jun)勻的(de)(de)(de)色(se)彩。不(bu)(bu)銹鋼(gang)機械拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)后(hou)立即進行著(zhu)(zhu)色(se)處理,若拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)后(hou)在(zai)空氣中放置一段時間,外表面會形(xing)成(cheng)一層氧化膜(mo),與著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)的(de)(de)(de)結構(gou)不(bu)(bu)同,其厚度在(zai)1.0~10.0nm之間,有一定(ding)的(de)(de)(de)耐蝕性(xing),在(zai)著(zhu)(zhu)色(se)液(ye)中不(bu)(bu)易(yi)除(chu)去,因(yin)而(er)影響新的(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng),使(shi)著(zhu)(zhu)色(se)時間延長,使(shi)著(zhu)(zhu)色(se)后(hou)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)色(se)澤(ze)變(bian)深變(bian)暗。電化學(xue)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)也能使(shi)不(bu)(bu)銹鋼(gang)表面形(xing)成(cheng)鈍(dun)化膜(mo),如(ru)不(bu)(bu)除(chu)去鈍(dun)化膜(mo),能使(shi)著(zhu)(zhu)色(se)速(su)率(lv)變(bian)慢,但電拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)形(xing)成(cheng)均(jun)勻平整的(de)(de)(de)表面,使(shi)色(se)澤(ze)光(guang)(guang)(guang)亮,均(jun)勻性(xing)改(gai)善。


 ②. 活化


  凡是能(neng)使不銹(xiu)鋼基(ji)體表(biao)面(mian)(mian)(mian)活化(hua)的因素,均(jun)可(ke)加速著(zhu)色(se)(se)(se)(se)過程。一切(qie)自然形成(cheng)的肉眼不可(ke)見(jian)的氧化(hua)膜(mo)(mo),是著(zhu)色(se)(se)(se)(se)的大(da)敵,是著(zhu)色(se)(se)(se)(se)成(cheng)敗的隱患,在著(zhu)色(se)(se)(se)(se)前應該去除。為(wei)了消除不銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)(mian)(mian)的鈍化(hua)膜(mo)(mo),獲(huo)得新鮮表(biao)面(mian)(mian)(mian),活化(hua)程度(du)應恰(qia)當,以(yi)出現(xian)小氣泡后10~15秒為(wei)宜(yi)。若(ruo)活化(hua)不足,著(zhu)色(se)(se)(se)(se)的起色(se)(se)(se)(se)電位時(shi)間延長,并出現(xian)顏色(se)(se)(se)(se)不容易(yi)控制,若(ruo)活化(hua)過度(du),表(biao)面(mian)(mian)(mian)發生(sheng)過浸(jin)蝕,使著(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)(mo)變得暗淡無光。活化(hua)用強酸腐蝕的方法(fa)會造成(cheng)表(biao)面(mian)(mian)(mian)腐蝕活化(hua),影響著(zhu)色(se)(se)(se)(se)后色(se)(se)(se)(se)澤的鮮艷性。用下面(mian)(mian)(mian)兩種方法(fa)處理,能(neng)得到較好的結果。


  電(dian)解活化:a.磷酸(H3PO4)10%,陽極(ji)電(dian)流密度1A/d㎡2,溫(wen)度室(shi)溫(wen),時間3~5min,陰(yin)極(ji)鉛板;b.硫酸(H2SO4)10%,陽極(ji)電(dian)流密度5A/d㎡, 溫(wen)度 室(shi)溫(wen),時間5min,陰(yin)極(ji)鉛板。


  化(hua)學(xue)活化(hua):硫酸(suan)(H2SO4)10%(體(ti)積分數(shu)),鹽酸(suan)(HC1)10%(體(ti)積分數(shu)),余(yu)為水,溫(wen)度室溫(wen),時間5~10min.出現小氣泡(pao)10~15秒。


 ③. 前處理對著色(se)的影(ying)響,見(jian)表8-8。


表 8.jpg


從表(biao)8-8可(ke)(ke)知,不(bu)銹鋼著色(se)工(gong)藝中前(qian)處(chu)理影響著色(se)速率(lv)、表(biao)面顏色(se)的均(jun)勻性(xing)。電拋光配(pei)合陽極處(chu)理的方法可(ke)(ke)得到滿(man)意的膜(mo)層。



4. 著色(se)液濃度對著色(se)的影響


著色液濃度對電位-時間關系的影響見(jian)圖8-11。


圖 11.jpg


 ①. 為正常(chang)的著色液濃度。


 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. 著色液溫度對化學(xue)著色的影響


隨(sui)著著色(se)(se)(se)(se)(se)液(ye)溫度(du)的(de)升高(gao),離子的(de)擴(kuo)散速率加(jia)快(kuai),從而加(jia)速著色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)形(xing)成。但著色(se)(se)(se)(se)(se)液(ye)溫度(du)過(guo)高(gao),如(ru)(ru)在(zai)90℃以上,會使(shi)溶液(ye)中(zhong)的(de)水分蒸(zheng)發(fa),改變著色(se)(se)(se)(se)(se)液(ye)的(de)成分。著色(se)(se)(se)(se)(se)液(ye)溫度(du)過(guo)低,如(ru)(ru)在(zai)70℃以下,會明顯降低著色(se)(se)(se)(se)(se)膜的(de)形(xing)成速率。見(jian)圖8-12,當(dang)著色(se)(se)(se)(se)(se)液(ye)溫度(du)為(wei)(60±5)℃,著色(se)(se)(se)(se)(se)起色(se)(se)(se)(se)(se)點推遲,使(shi)著色(se)(se)(se)(se)(se)膜的(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩不均(jun)勻。


圖 12.jpg



6. 著色液(ye)均勻(yun)性的影響


各種不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)電化學性能不(bu)(bu)一(yi)致、著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度的(de)(de)波動(dong)、著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)液(ye)濃度的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化、著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)時間(jian)的(de)(de)長短(duan)不(bu)(bu)一(yi),所有這(zhe)些(xie)不(bu)(bu)均(jun)勻性,都對著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)有影響。特別是(shi)溫(wen)(wen)度和時間(jian),稍有變(bian)(bian)(bian)化,色(se)(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)隨之變(bian)(bian)(bian)化,這(zhe)就是(shi)國內在不(bu)(bu)銹鋼(gang)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)普遍存(cun)在的(de)(de)待解難題,也(ye)是(shi)因科(ke)工(gong)藝專利中對外絕(jue)對保密的(de)(de)關鍵。著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)液(ye)的(de)(de)成分和溫(wen)(wen)度的(de)(de)不(bu)(bu)均(jun)勻是(shi)隨著(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)進行而造成著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度和成分的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化。必須(xu)加強攪(jiao)拌(ban),及時調整補充(chong)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)液(ye)成分。攪(jiao)拌(ban)使著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)膜(mo)的(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)明顯優于(yu)不(bu)(bu)攪(jiao)拌(ban)的(de)(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)膜(mo)。



7. 添加(jia)劑對看色的(de)影響


 ①. 氯化(hua)鈉(NaCl): 氯化(hua)鈉可明顯提高著(zhu)色(se)速率,可縮短5~10min,但著(zhu)色(se)過程中會發(fa)生強烈的刺激性氯氣(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(mu)酸(suan)銨(an): 加入硬化(hua)處理液可明顯提高著(zhu)色(se)層的光亮度。



8. 后處(chu)理對著(zhu)色膜的影響


 后處(chu)理是在(zai)不(bu)銹鋼著色(se)后填充氧化(hua)膜空隙,加(jia)固氧化(hua)膜以提高(gao)膜的耐磨性(xing)、耐蝕性(xing)和耐污性(xing)。


 后(hou)處理方(fang)法有熱(re)水封(feng)閉(bi)(bi)、化(hua)(hua)學封(feng)閉(bi)(bi)、電解固(gu)膜(mo)處理、水玻(bo)璃封(feng)閉(bi)(bi)等方(fang)法。熱(re)水封(feng)閉(bi)(bi)、化(hua)(hua)學封(feng)閉(bi)(bi)和水玻(bo)璃封(feng)閉(bi)(bi)對表(biao)面顏色(se)的(de)影響不(bu)大,電解固(gu)膜(mo)處理會(hui)改(gai)變表(biao)面顏色(se)。


 后處理對著色表(biao)面耐蝕性的(de)影響(xiang)見圖(tu)8-13。在0.2mol/L鹽酸溶液中,測(ce)定下列4種(zhong)試(shi)樣的(de)腐蝕電(dian)位,以評定其(qi)耐蝕性。


圖 13.jpg


 試(shi)樣1僅(jin)進行機械拋光不(bu)著色。


 試樣(yang)2著巧(qiao)克力色,但未(wei)后處理(li)。


 試樣3著巧克(ke)力色,化學(xue)封(feng)閉。


 試(shi)樣(yang)4著巧克力色,再電(dian)解(jie)固膜處理。


 由(you)圖8-13可見,試(shi)(shi)樣(yang)(yang)1的電(dian)(dian)位最(zui)低(di),腐(fu)蝕(shi)最(zui)嚴(yan)重。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)3的腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)位高于(yu)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)2,試(shi)(shi)樣(yang)(yang)4的腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)位高于(yu)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)3。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)4著色(se)膜(mo)(mo)經電(dian)(dian)解固(gu)膜(mo)(mo)后,具有(you)最(zui)佳(jia)的耐蝕(shi)性,其表面形成尖晶(jing)石(shi)結構(gou)的鉻氧化物,填充了多孔(kong)的著色(se)膜(mo)(mo),使氧化膜(mo)(mo)變得致密、增厚和(he)硬化。



9. 國內(nei)對因科工藝研究的(de)進(jin)展(zhan)


 上海鋼(gang)鐵研究所(suo)孫奇、顧小青(qing)在實驗(yan)室(shi)的基礎上,參考日本專利(li),結合工作經(jing)驗(yan),用實驗(yan)室(shi)常規儀器(qi)來精(jing)確地控制色彩,取得色彩重現性好、色彩基本無差(cha)異、成材(cai)率達到99.5%的可喜成就(jiu),為不銹(xiu)鋼(gang)的研究打下基礎。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(re)軋(ya) 2mm板材 75mm×180mm 1Cr18Ni9 不(bu)銹鋼,經研磨(mo),機(ji)械拋光(guang)后在70~75℃,在12~25min時間內獲(huo)得光(guang)亮度好、均勻度一致或較致、重現性好的(de)藍、金、綠、紅(hong)等色(se)。


 ③冷軋鋼板,尺寸(110~220mm)×0.4mm 1Cr18Ni9 不銹(xiu)鋼在76℃時,獲(huo)得光亮度較好(hao),均勻度一致,重現(xian)性好(hao)的灰、藍、金(jin)黃、紅(hong)、綠諸色。