不(bu)銹鋼電化(hua)學(xue)著(zhu)彩色酸性溶液成(cheng)分(fen)和工藝條件見表(biao)9-9。配方6 (見表(biao)9-9)的說(shuo)明(ming) 。本(ben)配方由上海電力學(xue)院電化(hua)學(xue)研究室(shi)國家(jia)電力公司熱(re)力設(she)備腐蝕與防(fang)護重點實驗室(shi) 張(zhang)(zhang)俊喜、周國定及浙(zhe)江(jiang)大學(xue)化(hua)學(xue)系(xi) 喬亦男(nan)、曹楚南、張(zhang)(zhang)鑒清提出。

1. 載波鈍化著(zhu)色法的應用

  提出一種新的不銹鋼著(zhu)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(xiu)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

   所用(yong)電(dian)(dian)(dian)場為信(xin)號(hao)(hao)發(fa)生器產(chan)生的(de)(de)方波(bo)疊加在一直流(liu)(liu)信(xin)號(hao)(hao)上，調節方波(bo)的(de)(de)頻率、占空比(bi)、幅值及直流(liu)(liu)信(xin)號(hao)(hao)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，并通過恒電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)儀來控(kong)制所需(xu)的(de)(de)載波(bo)電(dian)(dian)(dian)場。由(you)(you)恒電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)儀輸(shu)出(chu)(chu)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)信(xin)號(hao)(hao)，通過數模轉換板(ban)用(yong)計(ji)算機采集(ji)，電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)信(xin)號(hao)(hao)值以I-t的(de)(de)形式(shi)記錄。恒電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)儀輸(shu)出(chu)(chu)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)信(xin)號(hao)(hao)由(you)(you)示(shi)波(bo)儀進行監測。

  著色(se)液為(wei)(wei)(wei)2.5mol/L(相當于(yu)245g/L)硫酸(suan)溶液，溫度(du)為(wei)(wei)(wei)70℃,由(you)恒溫水(shui)浴控制(zhi)溫度(du)。電解槽(cao)采(cai)用單槽(cao)，參比電極(ji)(ji)為(wei)(wei)(wei)飽和甘汞電極(ji)(ji)（SCE),鉑片為(wei)(wei)(wei)輔(fu)助電極(ji)(ji)。在調(diao)節好所需的電源條件后(hou)，將304不(bu)銹鋼樣(yang)品移人著色(se)液中后(hou)接通電源進(jin)行(xing)著色(se)。

3. 膜(mo)層(ceng)厚度與色彩的關系

  不銹鋼表面膜層色(se)彩的(de)(de)不同是由于光干涉效應的(de)(de)程差不同所(suo)致(zhi)的(de)(de)。程差R=2nd,其中n為膜的(de)(de)折射(she)率，d為膜層厚(hou)度。實驗測得真聯折射(she)率，顏色(se)以及(ji)公式計算程差見表9-23.

 在同(tong)樣的載(zai)波鈍化條件下，折射率相對不(bu)變，程差主要由(you)厚(hou)度(du)來決(jue)定，也就是說(shuo)，改變膜層的厚(hou)度(du)，就可得(de)到不(bu)同(tong)色彩的不(bu)銹鋼(gang)。

4. 著色膜(mo)顏(yan)色的色度圖

  實驗中(zhong)(zhong)采用色(se)(se)(se)(se)(se)差計對載波鈍(dun)化著色(se)(se)(se)(se)(se)膜的(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩進行測量。色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)圖(tu)(tu)采用CIE 1931色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)圖(tu)(tu)。根(gen)據(ju)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)匹配原(yuan)理(li)，任一顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)都可(ke)以(yi)(yi)用三原(yuan)色(se)(se)(se)(se)(se)以(yi)(yi)適當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)比例相加來實現。圖(tu)(tu)9-12為膜層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩與厚度(du)關(guan)系的(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)坐(zuo)標(biao)圖(tu)(tu)。圖(tu)(tu)9-12中(zhong)(zhong)x色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)坐(zuo)標(biao)相當(dang)于(yu)紅原(yuan)色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)比例，y色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)坐(zuo)標(biao)則(ze)相當(dang)于(yu)綠原(yuan)色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)比例，圖(tu)(tu)中(zhong)(zhong)沒(mei)有(you)z坐(zuo)標(biao)，因(yin)為x+y+z=1,所(suo)以(yi)(yi)z可(ke)由1-(x+y) 得到。色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)圖(tu)(tu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)圓弧(hu)是(shi)(shi)光(guang)譜(pu)(pu)軌(gui)(gui)跡，光(guang)譜(pu)(pu)軌(gui)(gui)跡曲線以(yi)(yi)及連(lian)接光(guang)譜(pu)(pu)軌(gui)(gui)跡兩端所(suo)形(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)馬蹄形(xing)內可(ke)包括一切物理(li)上可(ke)能(neng)實現的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)，E 是(shi)(shi)等能(neng)白光(guang)。運用色(se)(se)(se)(se)(se)差計和色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)圖(tu)(tu)能(neng)較準確地(di)反映(ying)不銹鋼著色(se)(se)(se)(se)(se)膜色(se)(se)(se)(se)(se)彩的(de)(de)(de)(de)(de)變化。從(cong)圖(tu)(tu)9-12可(ke)見，隨著厚度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增加，膜層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)是(shi)(shi)周(zhou)期性變化的(de)(de)(de)(de)(de)，符合牛頓序列產生的(de)(de)(de)(de)(de)規律，這說(shuo)明膜層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)主要是(shi)(shi)由光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)干(gan)涉(she)所(suo)致(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)。

5. 膜層的結(jie)構與(yu)形貌

  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(dian)性(xing)

  圖9-13是不銹鋼載(zai)波(bo)鈍(dun)化(hua)膜(mo)層的安(an)(an)－伏（J-V)曲線。伏安(an)(an)法對膜(mo)層的導電(dian)性(xing)測試表明，載(zai)波(bo)鈍(dun)化(hua)著色膜(mo)有半導體性(xing)質，膜(mo)層的導電(dian)具有整流性(xing)。