不銹鋼電化(hua)學(xue)著彩色酸性溶液(ye)成分和工藝條件(jian)見(jian)表9-9。配方9 (見(jian)表9-9)的說明 。本配方由中南大(da)學(xue)冶(ye)金科學(xue)與工程學(xue)院鄧姝皓、龔竹(zhu)青、柳勇提出(chu)。
1. 不銹鋼著色生成亞光銀(yin)灰色外觀(guan)
采用化學浸漬法或電解著色法均可將304不銹鋼著色生成亞光銀灰色外觀。
①. 化學著色液組成。
硫酸 100mL/L 、添加(jia)劑B 90~110mL/L 、添加(jia)劑A 40~60mL/L
②. 電解著色(se)液主(zhu)要(yao)組成。
硫酸(suan) 100mL/L 、電(dian)流密度 0.4~0.6A/d㎡ 、鉻酐 50~60g/L
2. 電流密度(du)對(dui)著色膜(mo)的影響(xiang)
①. 直(zhi)流(liu)和脈沖電(dian)(dian)流(liu)在(zai)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)成(cheng)膜時，電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度對成(cheng)膜厚(hou)度和色(se)(se)(se)澤均有影響(xiang)。圖(tu)9-18為電(dian)(dian)解(jie)(jie)電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度與不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)失(shi)重的(de)關系。由圖(tu)9-18可見，隨著電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度的(de)增(zeng)加(jia)，不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)失(shi)重也在(zai)增(zeng)加(jia)。電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度和不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)失(shi)重呈一直(zhi)線關系。觀察著色(se)(se)(se)膜的(de)顏色(se)(se)(se)可以(yi)發(fa)現，電(dian)(dian)解(jie)(jie)電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度增(zeng)加(jia)，膜層的(de)顏色(se)(se)(se)更加(jia)均勻(yun)一致(zhi)，膜層也更加(jia)致(zhi)密(mi)。可見電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度對于著色(se)(se)(se)膜起到了關鍵的(de)作用。
②. 脈沖著色(se)與直流著色(se)的效果。結(jie)合SEM(掃(sao)描電鏡）對著色(se)膜(mo)分析，結(jie)果發現(xian)，脈沖著色(se)膜(mo)比直流著色(se)膜(mo)更(geng)(geng)加細致均勻，晶粒也較細小。因(yin)此，相同的電解電流密度下(xia)，脈沖著色(se)的效果更(geng)(geng)好(hao)。
③. 氧(yang)(yang)化(hua)膜中(zhong)(zhong)鎳、鉻(ge)(ge)、鈦(tai)(tai)等氧(yang)(yang)化(hua)物含(han)量(liang)的分布。通過實驗(yan)，發現不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)的添(tian)加(jia)元素在不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)呈一濃度梯度，深層(ceng)(ceng)的添(tian)加(jia)元素要高(gao)(gao)于表(biao)面。陽極氧(yang)(yang)化(hua)時，可以使表(biao)層(ceng)(ceng)逐漸溶解，電(dian)流密(mi)度越(yue)(yue)大(da)，表(biao)層(ceng)(ceng)溶蝕越(yue)(yue)多，形(xing)成(cheng)的氧(yang)(yang)化(hua)膜中(zhong)(zhong)鎳、鉻(ge)(ge)、鈦(tai)(tai)等氧(yang)(yang)化(hua)物的含(han)量(liang)越(yue)(yue)高(gao)(gao)，膜越(yue)(yue)致密(mi)。因此，增大(da)電(dian)流密(mi)度可提高(gao)(gao)膜層(ceng)(ceng)性能，但是(shi)，不銹(xiu)(xiu)鋼基體損耗加(jia)大(da)。表(biao)面減薄程度增加(jia)，能耗增大(da)。實驗(yan)表(biao)明，電(dian)流密(mi)度在0.2~0.4A/d㎡為好。
3. 鉻酐(gan)濃(nong)度對成(cheng)膜的(de)影響
①. 鉻酐濃度與基(ji)體失重的關系
圖(tu)9-19為(wei)電解著(zhu)色(se)(se)時鉻酐濃(nong)(nong)度(du)對(dui)成膜的(de)影(ying)響。由圖(tu)9-19可見，無論是脈沖(chong)著(zhu)色(se)(se)或者是直(zhi)流(liu)著(zhu)色(se)(se)，鉻酐濃(nong)(nong)度(du)越高，基(ji)體(ti)失(shi)重越少。對(dui)于脈沖(chong)著(zhu)色(se)(se)，當鉻酐濃(nong)(nong)度(du)達到70g/L后，鉻酐濃(nong)(nong)度(du)繼續增加(jia)，對(dui)基(ji)體(ti)失(shi)重的(de)變化已經影(ying)響不大了。直(zhi)流(liu)著(zhu)色(se)(se)隨(sui)著(zhu)鉻酐濃(nong)(nong)度(du)的(de)增加(jia)，基(ji)體(ti)失(shi)重呈線性(xing)減少。
②. 脈沖著色膜(mo)的性(xing)能優于直流著色膜(mo)
由圖9-19可見，相(xiang)(xiang)同電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)(mi)度和相(xiang)(xiang)同的(de)(de)鉻酐濃度下，脈(mo)沖(chong)著(zhu)色(se)對于(yu)(yu)基(ji)體(ti)的(de)(de)減(jian)薄要比直(zhi)流(liu)的(de)(de)大。這是由于(yu)(yu)脈(mo)沖(chong)著(zhu)色(se)的(de)(de)峰電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)(mi)度遠高(gao)于(yu)(yu)直(zhi)流(liu)的(de)(de)平均(jun)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)(mi)度，而且色(se)膜(mo)(mo)中(zhong)鎳(nie)、鉻、鈦的(de)(de)氧(yang)化(hua)物也比直(zhi)流(liu)著(zhu)色(se)膜(mo)(mo)略高(gao)。同時，脈(mo)沖(chong)著(zhu)色(se)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)(mi)度大，使(shi)得(de)基(ji)體(ti)成膜(mo)(mo)的(de)(de)晶粒(li)細小、致密(mi)(mi)，脈(mo)沖(chong)著(zhu)色(se)膜(mo)(mo)的(de)(de)性能優于(yu)(yu)直(zhi)流(liu)著(zhu)色(se)膜(mo)(mo)。
③. 鉻酐適宜加入量。
考慮到基體的(de)損耗，六(liu)價(jia)鉻離子的(de)處理，鉻酐加入(ru)量以50~60g/L為宜。
4. 著色膜結構、形(xing)貌(mao)和成分
①. 著色(se)膜結構
X射線衍射結果表明，著色前、后不銹鋼在表面結構上發了很大的變化，形成了鎳、鉻、鈦等的致密氧化膜（Ni2O3、Cr2O3、TiO)圖9-20著色前后不銹鋼的X射線衍射圖所示。
②. 不銹鋼(gang)浴色前、后的表面形(xing)貌
采用SM掃描電鏡以及表(biao)面(mian)(mian)能譜分(fen)析不(bu)銹(xiu)鋼著色前(qian)、后的表(biao)面(mian)(mian)形貌和(he)成分(fen)，發現若(ruo)色后的不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)(mian)晶粒尺(chi)寸(cun)變(bian)小(xiao)。
③. 不銹鋼著色(se)前后的(de)表面(mian)成(cheng)分。
表(biao)9-28為電鏡掃描分析的表(biao)面成分。
由表(biao)9-28可見，著色前表(biao)面成分中幾(ji)乎不含(han)(han)有鈦(tai)，鐵含(han)(han)量占絕對優勢，鎳(nie)、鉻(ge)含(han)(han)量很少。但著色后表(biao)面成分中鐵含(han)(han)量明(ming)顯(xian)降(jiang)低(di)，而鎳(nie)、鉻(ge)、鈦(tai)含(han)(han)量增加。著色后的不銹(xiu)鋼表(biao)面為致(zhi)密(mi)的鎳(nie)、鉻(ge)、鈦(tai)氧化物膜(mo)。
5. 不銹鋼著色膜性能測試
①. 耐(nai)蝕(shi)性
表9-29為不銹鋼(gang)浸泡在3.5%(質量分數）氯化鈉溶液中的浸泡實驗結(jie)果。
由表9-29可見，著色(se)后(hou)的不銹鋼較未(wei)著色(se)的不銹鋼的耐蝕(shi)性強。
②. 電化學腐蝕測試。
表9-30、表9-31分別為不銹(xiu)鋼在10%(質量(liang)分數）氫氧(yang)化鈉和(he)1mol/L硫酸（相當于98g/L)中的電化學測結果(guo)。
從表9-30、表9-31的比(bi)較(jiao)可以看(kan)出(chu)，著色(se)后的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在酸、堿中的耐(nai)蝕性與未(wei)著色(se)的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相當，甚至更強(qiang)。
③. 耐擦拭測試
將著(zhu)色(se)不(bu)(bu)銹鋼(gang)用(yong)濾(lv)紙往(wang)復擦拭，觀察色(se)膜褪去與擦拭次數的(de)關系。結果列于(yu)表(biao)9-32.由表(biao)9-32可知，電解(jie)著(zhu)色(se)的(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)耐磨性(xing)明顯優于(yu)化學(xue)著(zhu)色(se)的(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)。這(zhe)是由于(yu)電解(jie)著(zhu)色(se)的(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)成膜更為致密(mi)、附著(zhu)力(li)更強。
④. 耐高溫測試(shi)
將著色和未著色不銹鋼在烘箱(xiang)中400℃下恒(heng)溫2小時，觀察不銹鋼表面(mian)顏色，再在10%(體積分數(shu)）鹽(yan)酸中浸泡幾秒，并經(jing)水(shui)沖洗(xi)后(hou)觀察顏色，結果見(jian)表9-33。
由表(biao)9-33可見，著色后的(de)不銹鋼(gang)耐高(gao)溫性要強于未著色的(de)不銹鋼(gang)。
6. 著色(se)前(qian)處理
304不銹鋼→打(da)(da)磨（用0#、2#、4#、6#金相砂(sha)紙(zhi)逐級打(da)(da)磨至鏡面(mian)光(guang)亮）→除油(you)（丙酮和酒(jiu)精）→活化（10%鹽(yan)酸）→著色。
