不銹鋼電化(hua)學(xue)(xue)(xue)著彩色酸性溶液成分和工(gong)藝條(tiao)件(jian)見(jian)表9-9。配方6 (見(jian)表9-9)的說明 。本配方由上海電力學(xue)(xue)(xue)院電化(hua)學(xue)(xue)(xue)研究(jiu)室國家電力公(gong)司(si)熱力設備腐蝕與防(fang)護重點實(shi)驗室 張(zhang)俊喜、周國定及(ji)浙江大學(xue)(xue)(xue)化(hua)學(xue)(xue)(xue)系 喬亦男、曹楚南、張(zhang)鑒清提出。

1. 載波(bo)鈍(dun)化(hua)著色(se)法的(de)應用

  提出一種新的不銹鋼著色方法－載波鈍化著色，即在無鉻的硫酸溶液中用載波鈍化的電化學方法得到各種色彩的不銹鋼表面。傳統的因科法著色，是將不銹鋼浸入熱的硫酸＋鉻酸溶液中進行的，由于著色液中含有大量的六價鉻離子，廢液的排放對環境造成極大的危害，因此，需用一種無鉻的不銹鋼著色工藝來取代。曹楚南等研究發現，在交變電場的作用下可以使不銹鋼表面鈍化膜得以增厚。已知不銹鋼表面產生色彩是由于其表面膜層對光的干涉所致。根據這一原理，用載波鈍化的方法，在硫酸溶液中使不銹鋼表面鈍化膜的厚度增加，并通過膜層厚度的變化來改變不銹鋼表面的色彩，以取代原來含鉻酐的著色體系。

2. 著色裝置(zhi)

   所用(yong)電(dian)(dian)場為信號(hao)發生(sheng)器產生(sheng)的(de)(de)方(fang)波(bo)疊加在一直流(liu)信號(hao)上，調節方(fang)波(bo)的(de)(de)頻(pin)率、占空比、幅值(zhi)及(ji)直流(liu)信號(hao)電(dian)(dian)壓，并通過恒(heng)電(dian)(dian)位(wei)(wei)儀(yi)(yi)來控制所需的(de)(de)載波(bo)電(dian)(dian)場。由恒(heng)電(dian)(dian)位(wei)(wei)儀(yi)(yi)輸出(chu)(chu)的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)信號(hao)，通過數模轉換板用(yong)計算(suan)機采(cai)集，電(dian)(dian)流(liu)信號(hao)值(zhi)以I-t的(de)(de)形(xing)式記錄。恒(heng)電(dian)(dian)位(wei)(wei)儀(yi)(yi)輸出(chu)(chu)的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)(wei)信號(hao)由示(shi)波(bo)儀(yi)(yi)進行監測(ce)。

  著色(se)液(ye)為2.5mol/L(相當(dang)于245g/L)硫酸溶(rong)液(ye)，溫度為70℃,由恒溫水浴控制溫度。電解槽采(cai)用單槽，參比(bi)電極為飽和(he)甘汞電極（SCE),鉑片(pian)為輔助電極。在調節好所需的電源條件后，將(jiang)304不銹鋼樣品移(yi)人著色(se)液(ye)中后接通電源進行著色(se)。

3. 膜層厚(hou)度(du)與色彩(cai)的(de)關系

  不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)膜(mo)層(ceng)色(se)彩(cai)的(de)不(bu)同(tong)是由于光干涉效應的(de)程(cheng)差(cha)不(bu)同(tong)所致的(de)。程(cheng)差(cha)R=2nd,其(qi)中n為膜(mo)的(de)折射率，d為膜(mo)層(ceng)厚度。實(shi)驗(yan)測得(de)真聯折射率，顏色(se)以及公(gong)式(shi)計算程(cheng)差(cha)見表(biao)9-23.

 在同樣的載(zai)波鈍(dun)化條件下，折射率相對不變，程差(cha)主要由厚度來決定，也就是(shi)說，改變膜層的厚度，就可得到不同色彩(cai)的不銹鋼。

4. 著(zhu)色(se)膜(mo)顏色(se)的色(se)度圖

  實(shi)驗中(zhong)(zhong)采用色(se)(se)(se)(se)(se)差計(ji)對載波鈍化著色(se)(se)(se)(se)(se)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)進行測量。色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)圖(tu)采用CIE 1931色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)圖(tu)。根據顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)匹配原理，任(ren)一(yi)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)都可以(yi)用三原色(se)(se)(se)(se)(se)以(yi)適(shi)當的(de)(de)(de)(de)比例相加來實(shi)現。圖(tu)9-12為膜(mo)(mo)層的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)與厚(hou)度(du)(du)(du)關(guan)系的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)坐(zuo)標(biao)圖(tu)。圖(tu)9-12中(zhong)(zhong)x色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)坐(zuo)標(biao)相當于紅原色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)比例，y色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)坐(zuo)標(biao)則(ze)相當于綠原色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)比例，圖(tu)中(zhong)(zhong)沒有z坐(zuo)標(biao)，因為x+y+z=1,所以(yi)z可由1-(x+y) 得到。色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)圖(tu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)圓弧是(shi)光(guang)(guang)譜(pu)軌跡，光(guang)(guang)譜(pu)軌跡曲線以(yi)及(ji)連接(jie)光(guang)(guang)譜(pu)軌跡兩端所形成的(de)(de)(de)(de)馬(ma)蹄形內可包括一(yi)切物理上(shang)可能(neng)實(shi)現的(de)(de)(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)，E 是(shi)等能(neng)白光(guang)(guang)。運用色(se)(se)(se)(se)(se)差計(ji)和色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)圖(tu)能(neng)較準確地(di)反映不銹鋼(gang)著色(se)(se)(se)(se)(se)膜(mo)(mo)色(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化。從圖(tu)9-12可見，隨著厚(hou)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，膜(mo)(mo)層的(de)(de)(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)是(shi)周期性(xing)變(bian)化的(de)(de)(de)(de)，符合牛頓序列產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)規(gui)律，這說明膜(mo)(mo)層的(de)(de)(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)主要是(shi)由光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)干涉所致的(de)(de)(de)(de)。

5. 膜(mo)層的結構與形貌(mao)

  SS304不銹鋼載波鈍化著色膜測試所用儀器為JEOL透射電子顯微鏡（TEM),測試條件為120kV.測試時須將膜層從基體上脫離下來，將完成著色的待測樣品在E=1100mV(SCE)的電位下極化10s,膜層即可用水沖下來。經漂洗、以銅網撈取晾干，即可進行分析。從TEM照片可以看出膜層是由細小的晶粒組成的，晶粒尺寸在10~20nm之間，晶粒大小比較一致。電子經膜層的衍射是較寬的環狀，說明膜層是處于微晶和非晶態之間的結構。中凹的部位是晶界的交叉處，在電子束的轟擊下，由于膜層含有水而發生崩裂，崩裂的裂紋總是在沿晶界的膜層上，可以看出這些部位的膜層較薄。還可看到膜層上分布有一些小圓坑，直徑約100nm,這些小坑有的是隨機分布在膜層中的，有的則依次排列連接，可以認為膜層中沿晶界的溝壕是由一個個的小坑發展連接起來的，膜層中的小坑則是由點蝕造成的，在膜層中，點蝕首先在薄弱的位置發生。總之，可以看出，整個膜層的表面是不均勻的。

6. 膜(mo)層的導電性

  圖9-13是不銹鋼(gang)載波鈍化膜層(ceng)(ceng)的(de)(de)安(an)(an)－伏（J-V)曲線。伏安(an)(an)法對膜層(ceng)(ceng)的(de)(de)導電性測試表明，載波鈍化著色膜有(you)半(ban)導體性質，膜層(ceng)(ceng)的(de)(de)導電具(ju)有(you)整流性。