1973年,伊文斯等人提出不銹鋼著色膜生成原理,當不銹鋼浸入鉻酸和硫酸組成的著色液,在不銹鋼表面上發生電化學反應,見圖8-3,不銹鋼金屬(M)鉻、鎳、鐵等在陽極區放出電子變成金屬離子(M2+)。
陽極區: M→M2++2e (8-1) (M代表Cr、Ni、Fe)
在陰極區含六價鉻的鉻酸接收電子變成三價鉻(Cr3+),反應式如下:
陰極區: HCrO-4+7H++3e → Cr3++4H2O (8-2)
當不銹鋼在溶液中浸漬一段時間后,在金屬/溶液界面上金屬離子(M2+)和Cr3+的濃度達到臨界值,并超過了富鉻的尖晶石氧化物的溶解度,由于水解反應而形成氧化膜,反應式如下:
pM2++qCr3++rH2O → MpCrgOq+2rH+(8-3)
其中 2p+3q=2r (8-4)
當氧化膜(mo)一旦生成,陽極(ji)反(fan)應(ying)(ying)和陰極(ji)反(fan)應(ying)(ying)立即分離,如(ru)圖8-3所示,此時,陽極(ji)反(fan)應(ying)(ying)仍(reng)在(zai)(zai)氧化膜(mo)的孔底部(bu)即不銹(xiu)鋼(gang)表面進(jin)行,陰極(ji)反(fan)應(ying)(ying)在(zai)(zai)膜(mo)的表面進(jin)行。陽極(ji)反(fan)應(ying)(ying)產物M2+通(tong)過微孔向(xiang)外擴(kuo)散,在(zai)(zai)孔口和孔底之間存在(zai)(zai)擴(kuo)散電位(wei)(wei)差Δφ,隨著(zhu)膜(mo)的加(jia)厚(hou),Δφ增大。膜(mo)厚(hou)不同就產生不同的干涉色(se),這就是(shi)控制電位(wei)(wei)差可(ke)著(zhu)彩(cai)色(se)的基本原理(li)。