不銹鋼電(dian)(dian)化(hua)學著(zhu)彩色酸性溶液成分和工藝(yi)條(tiao)件見(jian)(jian)表(biao)9-9。配方(fang)6 (見(jian)(jian)表(biao)9-9)的說明 。本配方(fang)由上海電(dian)(dian)力(li)學院電(dian)(dian)化(hua)學研究室國(guo)家電(dian)(dian)力(li)公司熱力(li)設(she)備腐蝕與防護(hu)重點(dian)實驗室 張俊(jun)喜、周國(guo)定及浙江大學化(hua)學系(xi) 喬(qiao)亦男、曹楚(chu)南、張鑒清提出。

1. 載波鈍化著(zhu)色法的應用

  提出一種新的不(bu)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(xiu)鋼(gang)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(zhuang)置

   所用電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)為信(xin)號(hao)(hao)發生器產生的(de)方波(bo)疊加在一直流信(xin)號(hao)(hao)上，調節方波(bo)的(de)頻率(lv)、占空比、幅值(zhi)及直流信(xin)號(hao)(hao)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)，并通過恒(heng)電(dian)(dian)(dian)(dian)位儀(yi)來控(kong)制所需的(de)載波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)。由(you)恒(heng)電(dian)(dian)(dian)(dian)位儀(yi)輸出的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流信(xin)號(hao)(hao)，通過數模轉換(huan)板用計(ji)算機采(cai)集，電(dian)(dian)(dian)(dian)流信(xin)號(hao)(hao)值(zhi)以I-t的(de)形(xing)式(shi)記(ji)錄。恒(heng)電(dian)(dian)(dian)(dian)位儀(yi)輸出的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)位信(xin)號(hao)(hao)由(you)示波(bo)儀(yi)進行(xing)監測。

  著色(se)液為(wei)2.5mol/L(相當于(yu)245g/L)硫酸溶液，溫(wen)度為(wei)70℃,由(you)恒溫(wen)水浴控制溫(wen)度。電(dian)(dian)解槽采用單槽，參比電(dian)(dian)極為(wei)飽和甘汞電(dian)(dian)極（SCE),鉑片為(wei)輔助電(dian)(dian)極。在(zai)調節(jie)好所需的電(dian)(dian)源條(tiao)件后(hou)，將304不銹鋼樣品移人(ren)著色(se)液中后(hou)接通電(dian)(dian)源進行(xing)著色(se)。

3. 膜(mo)層厚度與色彩的關系

  不銹鋼表面膜層(ceng)色彩的(de)不同是由于光干涉效應的(de)程(cheng)(cheng)差(cha)不同所致的(de)。程(cheng)(cheng)差(cha)R=2nd,其中n為(wei)膜的(de)折射率，d為(wei)膜層(ceng)厚度(du)。實驗測得真聯折射率，顏色以及公式(shi)計算程(cheng)(cheng)差(cha)見表9-23.

 在(zai)同(tong)樣的載波鈍化條件(jian)下(xia)，折(zhe)射率相對不變，程差主要由厚度來(lai)決定，也就是(shi)說，改變膜層的厚度，就可得到不同(tong)色彩(cai)的不銹鋼。

4. 著色膜(mo)顏色的色度圖

  實(shi)驗中采用色(se)差(cha)計(ji)對載波鈍化著色(se)膜(mo)(mo)的(de)(de)色(se)彩進行(xing)測量。色(se)度圖(tu)(tu)采用CIE 1931色(se)度圖(tu)(tu)。根據顏(yan)色(se)匹(pi)配原(yuan)(yuan)理(li)，任一顏(yan)色(se)都可(ke)以(yi)用三(san)原(yuan)(yuan)色(se)以(yi)適當的(de)(de)比例(li)相(xiang)加來實(shi)現。圖(tu)(tu)9-12為(wei)膜(mo)(mo)層(ceng)的(de)(de)色(se)彩與厚度關(guan)系的(de)(de)色(se)度坐(zuo)標圖(tu)(tu)。圖(tu)(tu)9-12中x色(se)度坐(zuo)標相(xiang)當于紅原(yuan)(yuan)色(se)的(de)(de)比例(li)，y色(se)度坐(zuo)標則相(xiang)當于綠原(yuan)(yuan)色(se)的(de)(de)比例(li)，圖(tu)(tu)中沒(mei)有z坐(zuo)標，因為(wei)x+y+z=1,所以(yi)z可(ke)由1-(x+y) 得到。色(se)度圖(tu)(tu)中的(de)(de)圓弧(hu)是(shi)(shi)光(guang)(guang)譜(pu)軌跡，光(guang)(guang)譜(pu)軌跡曲(qu)線以(yi)及連接光(guang)(guang)譜(pu)軌跡兩端所形成的(de)(de)馬蹄形內可(ke)包括一切物(wu)理(li)上可(ke)能(neng)實(shi)現的(de)(de)顏(yan)色(se)，E 是(shi)(shi)等能(neng)白(bai)光(guang)(guang)。運用色(se)差(cha)計(ji)和色(se)度圖(tu)(tu)能(neng)較準確地反映不銹(xiu)鋼著色(se)膜(mo)(mo)色(se)彩的(de)(de)變化。從(cong)圖(tu)(tu)9-12可(ke)見，隨著厚度的(de)(de)增(zeng)加，膜(mo)(mo)層(ceng)的(de)(de)顏(yan)色(se)是(shi)(shi)周期性(xing)變化的(de)(de)，符合牛頓序列(lie)產(chan)生的(de)(de)規(gui)律，這(zhe)說(shuo)明膜(mo)(mo)層(ceng)的(de)(de)顏(yan)色(se)主要是(shi)(shi)由光(guang)(guang)的(de)(de)干涉所致的(de)(de)。

5. 膜層(ceng)的結構與形貌(mao)

  SS304不(bu)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(xing)

  圖9-13是不銹鋼載波鈍化膜層的(de)安(an)－伏(fu)（J-V)曲線。伏(fu)安(an)法(fa)對膜層的(de)導電性(xing)測試表明，載波鈍化著(zhu)色膜有半導體性(xing)質，膜層的(de)導電具(ju)有整流性(xing)。