不銹鋼電化(hua)學(xue)著彩色酸性(xing)溶液成分和工(gong)藝條件見表9-9。配方9 (見表9-9)的說明 。本配方由中南(nan)大學(xue)冶金科學(xue)與工(gong)程學(xue)院鄧姝皓、龔竹青、柳勇提出。
1. 不銹鋼著色(se)生成亞光(guang)銀灰色(se)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 、添加劑(ji)(ji)B 90~110mL/L 、添加劑(ji)(ji)A 40~60mL/L
②. 電解著色液(ye)主要(yao)組成。
硫酸 100mL/L 、電流密度 0.4~0.6A/d㎡ 、鉻酐 50~60g/L
2. 電(dian)流密(mi)度對著色(se)膜(mo)的影(ying)響
①. 直流(liu)和(he)脈(mo)沖電(dian)流(liu)在不銹(xiu)鋼(gang)(gang)成(cheng)膜(mo)時，電(dian)流(liu)密(mi)(mi)度(du)對(dui)成(cheng)膜(mo)厚(hou)度(du)和(he)色澤均有影響。圖9-18為電(dian)解電(dian)流(liu)密(mi)(mi)度(du)與不銹(xiu)鋼(gang)(gang)失重(zhong)的(de)(de)關(guan)系。由圖9-18可(ke)見(jian)(jian)，隨著電(dian)流(liu)密(mi)(mi)度(du)的(de)(de)增加(jia)，不銹(xiu)鋼(gang)(gang)失重(zhong)也(ye)在增加(jia)。電(dian)流(liu)密(mi)(mi)度(du)和(he)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)失重(zhong)呈一直線(xian)關(guan)系。觀察著色膜(mo)的(de)(de)顏色可(ke)以發現(xian)，電(dian)解電(dian)流(liu)密(mi)(mi)度(du)增加(jia)，膜(mo)層的(de)(de)顏色更(geng)加(jia)均勻一致(zhi)，膜(mo)層也(ye)更(geng)加(jia)致(zhi)密(mi)(mi)。可(ke)見(jian)(jian)電(dian)流(liu)密(mi)(mi)度(du)對(dui)于(yu)著色膜(mo)起到了關(guan)鍵的(de)(de)作用。
②. 脈沖(chong)著(zhu)色(se)(se)(se)與直流(liu)(liu)著(zhu)色(se)(se)(se)的(de)(de)效果(guo)。結(jie)合SEM(掃描(miao)電(dian)鏡）對著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)分(fen)析，結(jie)果(guo)發現，脈沖(chong)著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)比直流(liu)(liu)著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)更(geng)加細致(zhi)均勻，晶粒也(ye)較細小。因此，相同(tong)的(de)(de)電(dian)解電(dian)流(liu)(liu)密度下，脈沖(chong)著(zhu)色(se)(se)(se)的(de)(de)效果(guo)更(geng)好。
③. 氧(yang)化膜中鎳(nie)(nie)、鉻、鈦等氧(yang)化物(wu)含量的(de)分布。通過實驗，發現不(bu)銹鋼(gang)中的(de)添(tian)加(jia)元素在不(bu)銹鋼(gang)中呈一濃(nong)度梯度，深層的(de)添(tian)加(jia)元素要高于(yu)表(biao)面。陽極氧(yang)化時，可(ke)以使表(biao)層逐漸溶解(jie)，電流密度越(yue)大，表(biao)層溶蝕(shi)越(yue)多，形成的(de)氧(yang)化膜中鎳(nie)(nie)、鉻、鈦等氧(yang)化物(wu)的(de)含量越(yue)高，膜越(yue)致(zhi)密。因此，增(zeng)大電流密度可(ke)提高膜層性能，但是，不(bu)銹鋼(gang)基體損耗加(jia)大。表(biao)面減薄程(cheng)度增(zeng)加(jia)，能耗增(zeng)大。實驗表(biao)明，電流密度在0.2~0.4A/d㎡為(wei)好。
3. 鉻(ge)酐濃度(du)對(dui)成(cheng)膜的影(ying)響
①. 鉻酐濃度(du)與基(ji)體失重的關(guan)系
圖9-19為電解著色(se)時鉻酐濃(nong)(nong)度對(dui)(dui)成膜的影響。由圖9-19可見，無論是脈沖著色(se)或(huo)者是直流著色(se)，鉻酐濃(nong)(nong)度越高(gao)，基體(ti)失(shi)重(zhong)越少(shao)。對(dui)(dui)于脈沖著色(se)，當(dang)鉻酐濃(nong)(nong)度達到70g/L后(hou)，鉻酐濃(nong)(nong)度繼續增(zeng)(zeng)加，對(dui)(dui)基體(ti)失(shi)重(zhong)的變化已經(jing)影響不大了。直流著色(se)隨(sui)著鉻酐濃(nong)(nong)度的增(zeng)(zeng)加，基體(ti)失(shi)重(zhong)呈線性減(jian)少(shao)。
②. 脈沖著(zhu)色(se)膜的性(xing)能優于直流著(zhu)色(se)膜
由(you)圖(tu)9-19可(ke)見，相(xiang)同(tong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密度和相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)酐濃度下(xia)，脈(mo)沖(chong)(chong)著色對于(yu)基(ji)體的(de)(de)(de)(de)減薄要比(bi)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)大。這是由(you)于(yu)脈(mo)沖(chong)(chong)著色的(de)(de)(de)(de)峰(feng)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密度遠高(gao)于(yu)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)平均電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密度，而且色膜(mo)(mo)中鎳、鉻(ge)、鈦的(de)(de)(de)(de)氧化物也比(bi)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)著色膜(mo)(mo)略(lve)高(gao)。同(tong)時，脈(mo)沖(chong)(chong)著色電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密度大，使得基(ji)體成膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)晶粒細小(xiao)、致密，脈(mo)沖(chong)(chong)著色膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)優于(yu)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)著色膜(mo)(mo)。
③. 鉻酐適宜加(jia)入量。
考慮到基體的(de)損耗，六價(jia)鉻離子的(de)處(chu)理，鉻酐加(jia)入量以50~60g/L為宜。
4. 著色膜結構、形貌和成分
①. 著色膜結構
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(bu)銹鋼浴色前、后(hou)的表(biao)面形貌
采用SM掃描(miao)電鏡以(yi)及表(biao)(biao)面(mian)能譜(pu)分析不銹(xiu)鋼(gang)著色前(qian)、后的(de)表(biao)(biao)面(mian)形(xing)貌和成分，發現若色后的(de)不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)晶粒(li)尺寸變小。
③. 不(bu)銹鋼著色前后的表(biao)面成分。
表(biao)9-28為電(dian)鏡掃(sao)描(miao)分(fen)析(xi)的表(biao)面成分(fen)。
由(you)表(biao)(biao)(biao)9-28可見，著色前表(biao)(biao)(biao)面成分(fen)中(zhong)幾乎(hu)不含(han)有鈦，鐵含(han)量占(zhan)絕對優勢(shi)，鎳、鉻含(han)量很少。但著色后表(biao)(biao)(biao)面成分(fen)中(zhong)鐵含(han)量明顯降低，而(er)鎳、鉻、鈦含(han)量增(zeng)加。著色后的不銹鋼表(biao)(biao)(biao)面為致密的鎳、鉻、鈦氧化(hua)物膜(mo)。
5. 不銹鋼著色膜性能(neng)測試
①. 耐(nai)蝕性
表9-29為不銹鋼(gang)浸泡在(zai)3.5%(質量分數）氯(lv)化鈉溶(rong)液(ye)中的(de)浸泡實驗結果。
由表(biao)9-29可(ke)見，著(zhu)色(se)后的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)較未著(zhu)色(se)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕性(xing)強。
②. 電化學腐(fu)蝕測試。
表(biao)9-30、表(biao)9-31分別為不銹鋼在10%(質(zhi)量分數）氫氧化(hua)鈉和1mol/L硫酸（相當于98g/L)中(zhong)的電(dian)化(hua)學測(ce)結果。
從表9-30、表9-31的(de)(de)比(bi)較可以看出，著(zhu)(zhu)色后的(de)(de)不銹鋼在酸、堿中的(de)(de)耐蝕(shi)性與未著(zhu)(zhu)色的(de)(de)不銹鋼相當(dang)，甚至更強。
③. 耐擦(ca)拭測試
將(jiang)著(zhu)色(se)不銹(xiu)鋼用濾(lv)紙往復擦(ca)拭(shi)，觀察(cha)色(se)膜褪去與擦(ca)拭(shi)次數的關(guan)系。結(jie)果(guo)列于(yu)表9-32.由表9-32可(ke)知，電解著(zhu)色(se)的不銹(xiu)鋼耐磨性明顯優(you)于(yu)化學著(zhu)色(se)的不銹(xiu)鋼。這是由于(yu)電解著(zhu)色(se)的不銹(xiu)鋼成(cheng)膜更為致密(mi)、附著(zhu)力更強。
④. 耐高溫測試
將著(zhu)色(se)和未著(zhu)色(se)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼在烘箱中(zhong)400℃下恒溫2小時，觀察(cha)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表面顏(yan)(yan)色(se)，再(zai)在10%(體(ti)積分(fen)數）鹽酸中(zhong)浸(jin)泡(pao)幾秒，并經水沖洗(xi)后觀察(cha)顏(yan)(yan)色(se)，結果見表9-33。
由表9-33可見，著(zhu)色(se)后的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐高溫(wen)性(xing)要(yao)強于(yu)未著(zhu)色(se)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。
6. 著(zhu)色前處理
304不銹鋼(gang)→打(da)磨(mo)（用0#、2#、4#、6#金相砂紙逐級(ji)打(da)磨(mo)至(zhi)鏡面光亮(liang)）→除油（丙酮和酒精）→活化（10%鹽酸(suan)）→著色。
