不銹(xiu)鋼電化學著彩(cai)色(se)酸性溶液成分(fen)和工藝條件見表9-9。配(pei)方(fang)1 (見(jian)表9-9)的(de)說明 。本配方(fang)由(you)南京大學(xue)應用化學(xue)研(yan)究所方(fang)景禮、劉琴、韓克平、陳耀輝提出。
1. 陰(yin)極電沉積法
從鉬(mu)酸鹽溶(rong)液中電解獲得(de)藍色不銹鋼轉化膜。
2. 工藝過程
304不銹鋼經沾有氧化鎂粉的細砂紙打磨，在5%硝酸溶液活化和水洗后，直接浸入鉬酸鈉100g/L溶液中，在pH=6.5、溫度40℃和電流密度0.15A/d㎡的條件下進行陰極處理20s,即可得到藍色的不銹鋼膜層。
3. 膜層的(de)熱穩定(ding)性
將藍(lan)色(se)膜層(ceng)置于(yu)(yu)烘箱中60℃老化(hua)30分鐘(zhong)，膜層(ceng)顏色(se)不(bu)變。繼續(xu)延長老化(hua)時間，膜層(ceng)也不(bu)發生(sheng)變化(hua)。表明藍(lan)色(se)不(bu)銹鋼(gang)適于(yu)(yu)在一般(ban)環(huan)境下作為裝飾層(ceng)。
4. 藍色膜層的厚度分析
用(yong)(yong)40kV和15μA的(de)Ar+流(liu)對不銹鋼的(de)藍色表(biao)面膜進行深度剝蝕，同時(shi)用(yong)(yong)AES測定各組(zu)成(cheng)元素的(de)原子分(fen)數隨時(shi)間的(de)變化(hua)曲線，即得AES深度剝蝕圖-圖9-3。
若把(ba)圖中元(yuan)素O與基體Fe的深(shen)度剝(bo)蝕曲(qu)線的交點處所對(dui)應的剝(bo)蝕時(shi)間(jian)與(yu)相(xiang)同(tong)條件(jian)下(xia)涂有100nm 標準氧化鉭(tan)（Ta2O5)的鉭(tan)片用Ar+測射至Ta2O5/Ta界面所需(xu)的時(shi)間(jian)作為100nm的厚度進行比較，按(an)下(xia)式即(ji)可求得不銹鋼藍色膜層(ceng)的厚度：
由圖(tu)9-3和標準TB2O5劃(hua)蝕圖(tu)求得(de)藍色不(bu)銹(xiu)鋼彩色膜層的厚度為42.7nm。
5. 藍色不銹銷表面膜的元素組成
圖(tu)(tu)9-4為藍(lan)色藤層(ceng)的XPS全掃描(miao)圖(tu)(tu)。由圖(tu)(tu)大致斷定(ding)膜層(ceng)主要(yao)由鉬、氧、磷(lin)等(deng)元素組成。
又由圖9-3可見，藍色不銹(xiu)鋼膜經一(yi)段時間剝蝕(shi)后，表面污染元素(su)已消除，在(zai)濺射6~20min區(qu)間，膜層元素(su)含量(liang)基(ji)(ji)本(ben)恒定(ding)(ding)，鐵(tie)的(de)含量(liang)很低(di)，此時尚未濺射到基(ji)(ji)體，由此，由深度剝蝕(shi)曲線組成恒定(ding)(ding)區(qu)，可以求得(de)藍色不銹(xiu)鋼膜的(de)元素(su)百分(fen)組成為(wei)(wei)：氧為(wei)(wei)54.30%,鉬(mu)為(wei)(wei)28.40%,磷為(wei)(wei)12.11%,鐵(tie)為(wei)(wei)5.20%。
6. 藍(lan)色(se)不銹鋼膜中組成(cheng)元素的價態
圖9-5為藍色(se)膜層(ceng)中Mo的XPS高分辨圖。由圖9-5可(ke)以求得濺射(she)前Mo的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結合能為(wei)232.3eV和(he)235.3eV兩(liang)個(ge)峰(feng)(feng)，分別對應于MoO3 中(zhong)Mo 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3d5/2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)232.6eV 和(he) 3d3/2 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)235.3eV, 與(yu)(yu)Na2MoO4中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3d3/2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)232.1eV 和(he)3d3/2 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)253.3eV 也很接近，表明在藍色不銹鋼(gang)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面，Mo是以六價狀(zhuang)態(tai)(tai)（MoO3或(huo)MoO2-4)存(cun)(cun)在的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。Ar+濺射(she)10min后(hou)，Mo(VI)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3d3/2 峰(feng)(feng)（235.3eV)消失，3d3/2 峰(feng)(feng)（232.3eV) 稍稍移動至峰(feng)(feng)（232.leV),變化不大。同(tong)時出現(xian)了一個(ge)新(xin)峰(feng)(feng)（229.3eV),它(ta)與(yu)(yu)MoO2中(zhong)Mo的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3d5/2 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)(feng)位值229.6eV 接近，表明在膜層內部同(tong)時存(cun)(cun)在Mo(VI)和(he)Mo(N)兩(liang)種狀(zhuang)態(tai)(tai)。膜內四價鉬估計是電解液(ye)中(zhong)鉬酸鹽被陰極還原(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果。
圖(tu)9-6為藍色不(bu)銹鋼中(zhong)磷(lin)的XPS高(gao)分辨圖(tu)。由圖(tu)9-6測得P 的2p 的結合能(neng)濺(jian)射前后為133.6~133.4eV,它與PO3-4中(zhong)P的結合能(neng)一(yi)致，表明膜(mo)內外均存在(zai)磷(lin)酸(suan)鹽(yan)，在(zai)成膜(mo)過程中(zhong)它并未(wei)被還(huan)原。膜(mo)中(zhong)的磷(lin)以磷(lin)酸(suan)鹽(yan)的形式存在(zai)。
