不銹(xiu)鋼電化學著彩(cai)色酸性溶液成分和(he)工藝條(tiao)件(jian)見表9-9。配方1 (見表9-9)的(de)說明 。本(ben)配方(fang)由南京大學應用化(hua)學研究所方(fang)景禮、劉琴、韓(han)克平、陳耀輝提出。
1. 陰(yin)極電沉積法
從鉬酸鹽(yan)溶(rong)液中電解獲得(de)藍色不銹鋼(gang)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. 膜層的熱穩(wen)定性
將藍色膜層(ceng)(ceng)(ceng)置于(yu)烘箱中60℃老(lao)化(hua)30分鐘(zhong)，膜層(ceng)(ceng)(ceng)顏(yan)色不(bu)變(bian)。繼續延長老(lao)化(hua)時(shi)間(jian)，膜層(ceng)(ceng)(ceng)也(ye)不(bu)發生變(bian)化(hua)。表(biao)明藍色不(bu)銹鋼適于(yu)在(zai)一般環境下作為(wei)裝飾(shi)層(ceng)(ceng)(ceng)。
4. 藍色膜層的厚度分析(xi)
用(yong)40kV和(he)15μA的(de)Ar+流對不銹鋼(gang)的(de)藍色表(biao)面(mian)膜(mo)進行深(shen)度(du)剝蝕，同時用(yong)AES測定各組(zu)成元素(su)的(de)原子分數隨時間(jian)的(de)變化曲線，即得AES深(shen)度(du)剝蝕圖(tu)-圖(tu)9-3。
若把圖中元素O與(yu)基體Fe的深度剝(bo)蝕曲(qu)線的交點處所對應的剝(bo)蝕時間(jian)與相同條件下涂有(you)100nm 標準氧化鉭（Ta2O5)的鉭片用(yong)Ar+測射至Ta2O5/Ta界(jie)面所需的時間(jian)作為100nm的厚(hou)度(du)進(jin)行比較，按(an)下式即可求(qiu)得不銹鋼(gang)藍(lan)色(se)膜層的厚(hou)度(du)：
由(you)圖(tu)9-3和標準TB2O5劃蝕圖(tu)求得藍色不銹鋼彩色膜(mo)層的厚度為(wei)42.7nm。
5. 藍色不銹銷表(biao)面膜的元素組(zu)成
圖(tu)9-4為藍色藤層(ceng)的XPS全掃描圖(tu)。由圖(tu)大致斷定膜(mo)層(ceng)主要由鉬、氧、磷等元(yuan)素組(zu)成。
又由(you)圖9-3可見(jian)，藍(lan)色(se)不銹鋼膜(mo)經一段時(shi)間剝蝕(shi)后，表面污染元(yuan)素(su)已消除，在濺射6~20min區間，膜(mo)層元(yuan)素(su)含量基本(ben)恒(heng)定，鐵(tie)的含量很低，此時(shi)尚未(wei)濺射到基體(ti)，由(you)此，由(you)深(shen)度剝蝕(shi)曲線組(zu)成(cheng)恒(heng)定區，可以求得藍(lan)色(se)不銹鋼膜(mo)的元(yuan)素(su)百分組(zu)成(cheng)為(wei)：氧為(wei)54.30%,鉬為(wei)28.40%,磷為(wei)12.11%,鐵(tie)為(wei)5.20%。
6. 藍(lan)色(se)不(bu)銹鋼膜中(zhong)組成(cheng)元素的價態
圖(tu)9-5為藍(lan)色(se)膜層中Mo的XPS高分辨圖(tu)。由圖(tu)9-5可以求得濺射(she)前(qian)Mo的(de)結合(he)能(neng)為232.3eV和235.3eV兩(liang)個(ge)峰，分別對應于MoO3 中(zhong)Mo 的(de)3d5/2的(de)232.6eV 和 3d3/2 的(de)235.3eV, 與Na2MoO4中(zhong)的(de)3d3/2的(de)232.1eV 和3d3/2 的(de)253.3eV 也很接(jie)近，表明在(zai)(zai)(zai)藍色不銹鋼(gang)層的(de)表面，Mo是以六價狀(zhuang)態（MoO3或MoO2-4)存在(zai)(zai)(zai)的(de)。Ar+濺射(she)10min后(hou)，Mo(VI)的(de)3d3/2 峰（235.3eV)消失，3d3/2 峰（232.3eV) 稍稍移動至峰（232.leV),變化(hua)不大(da)。同時出現了一個(ge)新峰（229.3eV),它與MoO2中(zhong)Mo的(de)3d5/2 的(de)峰位值229.6eV 接(jie)近，表明在(zai)(zai)(zai)膜層內部同時存在(zai)(zai)(zai)Mo(VI)和Mo(N)兩(liang)種狀(zhuang)態。膜內四價鉬估(gu)計(ji)是電解液中(zhong)鉬酸(suan)鹽被陰(yin)極還原的(de)結果。
圖9-6為藍色不銹鋼中磷(lin)(lin)的(de)(de)XPS高分辨圖。由圖9-6測得P 的(de)(de)2p 的(de)(de)結(jie)合能濺射前后為133.6~133.4eV,它(ta)與PO3-4中P的(de)(de)結(jie)合能一(yi)致，表明(ming)膜(mo)(mo)內(nei)外(wai)均存(cun)在磷(lin)(lin)酸鹽(yan)(yan)，在成膜(mo)(mo)過程中它(ta)并(bing)未(wei)被還原。膜(mo)(mo)中的(de)(de)磷(lin)(lin)以磷(lin)(lin)酸鹽(yan)(yan)的(de)(de)形(xing)式存(cun)在。
