不銹鋼(gang)電化學著彩色酸性溶液成分和工藝條件見(jian)表9-9。配(pei)方(fang)2 (見(jian)表9-9)的(de)說(shuo)明 。本配(pei)方(fang)由廣東工業(ye)大學材(cai)料(liao)系(xi) 李瑜煜、謝致(zhi)微、黎樵燊、張文(wen)雄提出。

1. 對(dui)SUS304不銹鋼陽極氧化著金黃色技術的研究(jiu)

   運(yun)用正交試(shi)驗法確定最(zui)佳配方和(he)工藝條件(jian)，獲得的不銹鋼著色膜光(guang)亮美觀，呈(cheng)金黃色。

2. 工藝條件(jian)對著色的影響

①. 溫度

  以最(zui)佳配方在不同溫度下進(jin)行著色，結果見表9-10。

 注(zhu)：1. 點蝕(shi)溶(rong)液為鹽(yan)酸250mL/L+重鉻酸鉀(jia)30g/L+蒸餾水750mL/L.

       2. 電流密(mi)度0.4A/d㎡,著色時(shi)間3min.

       3. 電解固化10min,封閉(bi)處理5min.

  隨(sui)著溫度的(de)上升(sheng)(sheng)，著色(se)(se)(se)膜(mo)(mo)(mo)的(de)色(se)(se)(se)調(diao)加深，膜(mo)(mo)(mo)厚增加，可見溫度的(de)升(sheng)(sheng)高(gao)加速了氧化成膜(mo)(mo)(mo)，同時，膜(mo)(mo)(mo)的(de)耐蝕性、耐磨性均提高(gao)，但光澤和光潔度變(bian)差，這是由(you)于高(gao)溫下輕(qing)微(wei)過蝕所(suo)致。實(shi)驗(yan)結果表明，對于金黃色(se)(se)(se)膜(mo)(mo)(mo)，最佳(jia)著色(se)(se)(se)溫度為(wei)50℃.

②. 電(dian)流密(mi)度(du)的影響

 以最佳溫度和(he)最佳配方為基準，不同的電流(liu)密度對著色的影響見(jian)表(biao)9-11.

 由表(biao)(biao)9-11可知，隨(sui)著(zhu)(zhu)電(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)的上(shang)升，著(zhu)(zhu)色膜(mo)的色調加深，膜(mo)厚(hou)增(zeng)加，耐蝕性及耐磨性亦隨(sui)之增(zeng)加，且兩者都(dou)在0.5A/d㎡附近(jin)達到最(zui)大值，隨(sui)后反(fan)而降(jiang)低(di)，可見電(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)的升高加速了(le)氧化膜(mo)成膜(mo)，但(dan)電(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)過大，反(fan)而導(dao)(dao)致膜(mo)的溶解速率增(zeng)大，使(shi)膜(mo)厚(hou)降(jiang)低(di)，甚至導(dao)(dao)致過蝕，使(shi)表(biao)(biao)面光(guang)澤(ze)和光(guang)潔度(du)變差。實驗結果(guo)表(biao)(biao)明(ming)，對于金黃(huang)色膜(mo)，最(zui)佳著(zhu)(zhu)色電(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)為0.4A/d㎡.

③. 著色時(shi)間(jian)的影響(xiang)

表9-12為(wei)最佳(jia)配方，最佳(jia)溫度(du)、最佳(jia)電流(liu)密(mi)度(du)下不同(tong)著(zhu)色(se)(se)時間對著(zhu)色(se)(se)的影(ying)響(xiang)。

由表(biao)9-12可見，隨著(zhu)時間的(de)延(yan)長，著(zhu)色(se)膜的(de)耐(nai)蝕性和耐(nai)磨(mo)性增加(jia)，6min后(hou)，著(zhu)色(se)膜的(de)耐(nai)蝕性及耐(nai)磨(mo)性基(ji)本保持(chi)不變(bian)，其(qi)色(se)調保持(chi)棕(zong)褐色(se)；但時間太長，如30min,反而引起過蝕，導致表(biao)面(mian)光澤和光潔度(du)變(bian)差。對金黃色(se)膜，著(zhu)色(se)時間以3min為宜(yi)。

3. 著色(se)液成(cheng)分的優(you)選和作(zuo)用

①. 硫酸(suan)

 隨著硫酸濃(nong)度的升高，試樣(yang)的腐蝕(shi)和氧化速率增加較(jiao)快，氧化膜(mo)膜(mo)厚增加，耐蝕(shi)性和耐磨性提高，但(dan)濃(nong)度超過(guo)(guo)450mL/L后出現(xian)輕微過(guo)(guo)蝕(shi)，引起表面光澤(ze)和光潔度變差(cha)，最(zui)佳硫酸含(han)量為400mL/L.

②. 鉻酐

 主要作為(wei)氧化(hua)劑(ji)，能(neng)有效地提(ti)高(gao)膜的耐蝕性(xing)和光潔度。考慮到環保因(yin)素，盡可能(neng)降低鉻酐含量，經過正交試驗，鉻酐為(wei)20g/L.

③. 硫酸(suan)錳作為氧(yang)化(hua)促(cu)進(jin)劑(ji)，能加速氧(yang)化(hua)和提高膜的結(jie)合(he)力，正(zheng)交試驗優選(xuan)為3g/L.

④. 乙酸鈉作為(wei)(wei)穩(wen)定劑(ji)，起到穩(wen)定槽液的作用，正交試(shi)驗優選(xuan)為(wei)(wei)10.5g/L.

⑤. 添加劑YZ-03能有效(xiao)地提高膜的耐磨性、光(guang)澤和重現性。正(zheng)交試驗優選(xuan)為40g/L.

4. 前處理(li)

不銹(xiu)鋼機械拋光→清(qing)洗→化學除(chu)油→清(qing)洗→電化學拋光→清(qing)洗→活(huo)化（硫酸30%,溫度(du)0~60℃,時(shi)間3~5min)→著色。

5. 后處理(li)

著色后→清洗(xi)→電解(jie)固膜處理(li)→清洗(xi)→封閉(bi)處理(li)→清洗(xi)→熱風(feng)干(gan)燥→成品。

①. 電解(jie)固膜處理

   a. 鉻(ge)酐(gan)含量對著(zhu)色(se)(se)(se)膜硬化(hua)的影響(xiang)。著(zhu)色(se)(se)(se)膜分別(bie)在鉻(ge)酐(gan)100g/L、180g/L、250g/L的固(gu)(gu)化(hua)液中固(gu)(gu)化(hua)，實驗結果(guo)表明，鉻(ge)酐(gan)濃(nong)度(du)(du)對固(gu)(gu)化(hua)效(xiao)果(guo)的影響(xiang)不明顯，著(zhu)色(se)(se)(se)膜的色(se)(se)(se)調基本保持金黃色(se)(se)(se)，耐蝕耐磨(mo)性稍有提高(gao)。鉻(ge)酐(gan)濃(nong)度(du)(du)高(gao)的固(gu)(gu)化(hua)液使(shi)用壽命較(jiao)長(chang)，建議鉻(ge)酐(gan)濃(nong)度(du)(du)為180g/L.

   b. 固化(hua)溫度的影響。著色(se)膜在27℃、50℃、70℃下的固化(hua)實驗表明(ming)，溫度升高，著色(se)膜顏(yan)色(se)加深，耐磨耐蝕性稍微提高，但效果(guo)不(bu)明(ming)顯。從節能和操作環(huan)境考慮，建議固化(hua)溫度以(yi)室溫為佳。

   c. 固化(hua)電(dian)流(liu)密度的影(ying)響。不同固化(hua)電(dian)流(liu)密度下的固化(hua)實驗結(jie)果見表(biao)9-13。

  由(you)表9-13可見(jian)，在0.6A/d㎡ 電流密度下(xia)固(gu)化(hua)略(lve)顯不足，耐(nai)蝕耐(nai)磨性略(lve)差，1.0A/d㎡ 較理(li)想，電流密度太大(da)，如(ru)2.0A/d㎡,陽極析出大(da)量氣泡，引起著色(se)膜疏松，使其(qi)耐(nai)磨耐(nai)蝕性降低。建議(yi)固(gu)化(hua)電流密度以(yi)1.0A/d㎡ 為宜。

  d. 固(gu)化(hua)時間對固(gu)化(hua)效果的影響。

    不(bu)同固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)時間即5min、10min、20min,固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)結果(guo)表明(ming)，固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)時間對固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)效果(guo)的影響不(bu)明(ming)顯。這是因(yin)為固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)過程(cheng)進行得(de)較(jiao)快之故，當反應物填(tian)充膜微孔后，反應即趨(qu)于停止(zhi)。建議采用固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)時間以10min為宜。

②. 封閉處理

   為進一步提高著色膜的質量，采用1%硅酸鈉溶液，NazSiO₃對經固化處理后的著色膜進行浸泡沸騰5min的封閉處理。

6. 著色膜(mo)性(xing)能(neng)檢驗

  ①. 耐人(ren)工(gong)雨水、天然海水腐蝕(shi)實驗

  著色試(shi)樣在人(ren)工雨水(shui)、自然(ran)海水(shui)中室溫浸(jin)泡300小時后，顏色無變化，表面(mian)光潔度好，均未出現點蝕，可(ke)見著色膜具(ju)有良好的(de)耐自然(ran)介質(zhi)腐蝕性能(neng)，適宜作戶外裝飾材料。

  ②. 點滴實驗

   用40%FeCl₃對著色膜進行點滴實驗的時間為42'40”，未著色試樣為2'3”，著色試樣的耐蝕性優于未著色樣。

  ③. 膜的附著力(li)檢驗(yan)

   將著色(se)膜(mo)(mo)劃(hua)上(shang)方格后彎曲(qu)180°,未見任何(he)剝落現(xian)象(xiang)，可見著色(se)膜(mo)(mo)與(yu)基體結合(he)牢固。

  ④. 耐磨性檢驗

   著色(se)(se)膜試(shi)樣進行(xing)1.5N負載(zai)的圖釘(ding)來回刻劃實(shi)(shi)驗，其表(biao)面未見(jian)(jian)明顯劃痕。同時，試(shi)樣經(jing)受負載(zai)5.0N的橡皮(pi)270次摩(mo)擦未見(jian)(jian)脫(tuo)色(se)(se)，可(ke)見(jian)(jian)著色(se)(se)膜的耐磨(mo)性(xing)較好。同時，實(shi)(shi)驗表(biao)明，經(jing)固化處(chu)理(li)后的和(he)封閉處(chu)理(li)后的著色(se)(se)膜的耐磨(mo)性(xing)明顯優于未固化和(he)封閉處(chu)理(li)的著色(se)(se)膜的耐磨(mo)性(xing)。