從表面顯微結構看,著色膜是一層疏松結構。表面有許多10~20μm的凹槽,凹槽的面積約占總面積的20%,著色膜是柔軟的,不耐磨的,易為手指所沾污,無實用價值,必須進行固膜處理,提高膜的性能。
固膜處理機理如下。將著色出來的彩色不(bu)銹鋼放入含有鉻酐和反應促進劑的溶液中。將彩色不銹鋼放在電解槽的陰極,陽極使用鉛板,進行電解處理,通過陰極上析出的氫把六價鉻(Cr6+)還原為三價鉻(Cr3+),并形成穩定的三價鉻絡合物沉積在著色膜上,達到封孔的目的。隨著電解過程中氫離子的析出,膜表面微孔內pH上升,達到三價鉻(Cr3+)水解的pH時,水解產生Cr2O3、Cr(OH)3、鉻化物,填充在膜孔中。
固膜(mo)處(chu)理溶液成分和工藝(yi)條件見表8-31.
化學固(gu)膜溶液成(cheng)分及工藝條件:
重鉻酸鉀(K2Cr2O7) 15g/L 、溫度 60~80℃ 、時間 2~3min 、氫氧化鈉(NaOH) 3g/L 、pH 6.5~7.5
固膜(mo)(mo)(mo)處(chu)理(li)對色彩(cai)的影響:電解固膜(mo)(mo)(mo)處(chu)理(li)后(hou),實質上(shang)也能使氧化(hua)膜(mo)(mo)(mo)加厚,使彩(cai)色膜(mo)(mo)(mo)的顏色發生變(bian)化(hua),處(chu)理(li)時(shi)間(jian)越長(chang),顏色變(bian)化(hua)越大(da)。因(yin)此,在(zai)達到(dao)固膜(mo)(mo)(mo)的效果(guo)后(hou),盡量縮短固膜(mo)(mo)(mo)處(chu)理(li)時(shi)間(jian)。
固膜處理前后(hou)著色(se)膜顏(yan)色(se)變化見(jian)表8-32.
從(cong)表8-32可見,茶色(se)(se)至藍灰(hui)色(se)(se),固(gu)(gu)膜(mo)(mo)前(qian)后(hou)顏(yan)色(se)(se)基(ji)本不變,黃(huang)(huang)色(se)(se)由(you)淺變深,從(cong)深黃(huang)(huang)色(se)(se)開(kai)始(shi)到橙色(se)(se),固(gu)(gu)膜(mo)(mo)后(hou)比固(gu)(gu)膜(mo)(mo)前(qian)向后(hou)移(yi)了一種(zhong)(zhong)顏(yan)色(se)(se),這是(shi)由(you)于固(gu)(gu)膜(mo)(mo)增厚了著色(se)(se)膜(mo)(mo),從(cong)而推(tui)后(hou)了一種(zhong)(zhong)顏(yan)色(se)(se),為了得到彩(cai)色(se)(se)所要(yao)求的(de)顏(yan)色(se)(se),在(zai)著這幾種(zhong)(zhong)顏(yan)色(se)(se)時(shi)應提早一種(zhong)(zhong)顏(yan)色(se)(se)出(chu)槽,固(gu)(gu)膜(mo)(mo)后(hou)正好(hao)達到所需(xu)要(yao)的(de)顏(yan)色(se)(se)。固(gu)(gu)膜(mo)(mo)處(chu)理(li)后(hou),對原(yuan)來(lai)的(de)色(se)(se)澤(ze)有加深作用。但色(se)(se)澤(ze)變化在(zai)整個表面(mian)上(shang)是(shi)均勻(yun)的(de),所以可以在(zai)著色(se)(se)時(shi)控制著色(se)(se)電位加以糾正。
為了穩(wen)定著色膜的色彩,使膜固(gu)化處理后(hou)色澤不(bu)變,發現用硒酸(suan)來(lai)代替硫酸(suan)、磷酸(suan),如固(gu)膜4號配方,不(bu)僅(jin)能保(bao)持(chi)色澤穩(wen)定,而且耐磨(mo)性更好。但(dan)由于硒酸(suan)價格昂貴,有毒(du)性,很少應用。
鉬酸(suan)鈉加入(ru)固(gu)膜溶液中,對(dui)顏色無影響,可明(ming)顯(xian)提高著色層的光(guang)亮度。
一、固膜(mo)處理后彩色(se)膜(mo)性能
1. 耐(nai)磨性(xing)
未(wei)經(jing)固膜處理的(de)著色(se)膜。經(jing)有(you)500g荷重的(de)橡皮頭往(wang)(wang)復(fu)摩(mo)擦(ca),5~8次即露(lu)底。經(jing)過固膜處理的(de)著色(se)膜,可以承受200~400次往(wang)(wang)復(fu)摩(mo)擦(ca)后才(cai)露(lu)底。耐磨性提高(gao)數十(shi)倍。
著色膜(mo)(mo)(mo)經固膜(mo)(mo)(mo)處理后的(de)耐磨(mo)性大(da)大(da)提高,硬度(du)增加。其原因可解釋為鉻的(de)氧(yang)化物在表(biao)面上沉(chen)積(ji)出(chu)來,使(shi)著色膜(mo)(mo)(mo)變(bian)得致(zhi)密,使(shi)硬度(du)增加。
2. 耐點蝕實驗
用10%FeCl3溶液,室溫,將未著色的、著巧克力色的和固膜處理的不銹鋼浸漬100h,試樣失重結果見表8-33。
由表(biao)8-33可(ke)見,著色后并固膜(mo)處理的試樣失重最(zui)小,也就是說耐(nai)蝕(shi)性最(zui)好。
3. 針(zhen)孔(kong)實(shi)驗
試樣在10%FeCl3水溶液中,室溫浸漬1h,結果見表8-34。
可以看出,僅著色(se)處(chu)理(li)的試樣麻點大(da)而深,針孔耐(nai)蝕(shi)性比原材料還差。但固膜處(chu)理(li)后的針孔很(hen)細很(hen)淺,針孔耐(nai)蝕(shi)性最好。
4. 耐污性測試
①. 用(yong)藍(lan)墨水滴在已著(zhu)色試片(pian)上,烘(hong)干后用(yong)清(qing)水沖洗,觀察(cha)試片(pian)上是否留有痕跡,見表8-35。
②. 用(yong)手觸(chu)摸試片(pian)實驗(yan)。耐污性差的試片(pian)手汗(han)可使(shi)膜變色,見(jian)表8-36.
二、封閉處理
固膜處(chu)(chu)理后(hou)的(de)著色(se)膜仍有少量孔(kong)隙存(cun)在(zai)。對固膜處(chu)(chu)理后(hou)的(de)著色(se)膜進行封閉處(chu)(chu)理。見表8-37封閉溶液和工藝(yi)條件。
封閉對著色膜(mo)的影(ying)響(xiang)如下。
①. 耐摩擦性能
由表8-38可見(jian),最(zui)滿意(yi)的結果為4號樣(yang)品,即固化處理(li)后在1%硅酸鹽水溶液(ye)中沸騰5min。
②. 耐(nai)磨損實驗
摩擦件為塑料(liao)橡皮,正(zheng)壓力(li)為0.625kgf/cm(1kgf/c㎡=98.07kPa).表(biao)8-39為各種著色膜表(biao)面耐磨損實驗結果(耐磨次數)。
由表8-39可(ke)見(jian),電解固(gu)膜(mo)(mo)后表面耐(nai)磨(mo)損比固(gu)膜(mo)(mo)前黃色(se)膜(mo)(mo)提高7倍,藍色(se)膜(mo)(mo)提高11倍。封(feng)閉后表面耐(nai)磨(mo)損比電解固(gu)膜(mo)(mo)后提高0.75倍(黃色(se)膜(mo)(mo))。
③. 表面粗糙度(du)的影(ying)響
不銹鋼經(jing)化學著色(se)、固膜(mo)處(chu)理和硅酸(suan)鹽封閉后表(biao)面粗糙度均會發生變(bian)化,見表(biao)8-40不銹鋼表(biao)面粗糙度變(bian)化。