在熱的鉻酸和硫酸溶液中對不銹鋼進行化學著色,是經因科公司發展而得的,稱為因科法。


1. 因科法化學著色(se)溶液組成和工藝條件


溶液: 硫酸(H2SO4)(d=1.84)  490g/L  、著色溫度  70~90℃  、鉻酐(CrO3)  250g/L 。


 隨著(zhu)浸漬時間的不同,產生的顏色(se)(se)(se)的順序是:青銅(tong)色(se)(se)(se),藍(lan)色(se)(se)(se),金黃色(se)(se)(se),紅(hong)色(se)(se)(se)和綠色(se)(se)(se)。


 膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)顏色(se)是由(you)于不同(tong)厚度的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)在(zai)(zai)反射和(he)透膜(mo)折(zhe)射兩種光的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)互干涉而成(cheng)色(se),在(zai)(zai)前面已敘(xu)述過(guo),不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)厚度就產生不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)顏色(se),因此,在(zai)(zai)著色(se)過(guo)程中,保持(chi)溶液(ye)溫度的(de)(de)(de)(de)(de)均勻(yun)性(xing)和(he)穩定性(xing)是很重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de),所以著色(se)用的(de)(de)(de)(de)(de)槽為鉛(qian)襯里(li)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵槽,外套為可用蒸氣(qi)加熱的(de)(de)(de)(de)(de)保溫水套,以維持(chi)鉛(qian)槽內溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定,在(zai)(zai)槽內并裝有攪拌器,使溶液(ye)均勻(yun)。



2. 時(shi)間控(kong)制著(zhu)色法


 將不(bu)銹鋼浸在(zai)著色(se)(se)(se)(se)(se)(se)液中浸漬一定時間后,就能(neng)得(de)到一定的(de)顏色(se)(se)(se)(se)(se)(se)。如(ru)溫度70℃時,著色(se)(se)(se)(se)(se)(se)15min可得(de)藍色(se)(se)(se)(se)(se)(se),18min可得(de)金黃色(se)(se)(se)(se)(se)(se),20~22min可得(de)紫(zi)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)或(huo)綠色(se)(se)(se)(se)(se)(se)。這(zhe)種根據時間控制的(de)方法不(bu)能(neng)得(de)到重復的(de)顏色(se)(se)(se)(se)(se)(se)。這(zhe)是因(yin)為著色(se)(se)(se)(se)(se)(se)溶液的(de)溫度稍微有些變化,控制不(bu)會很準確,而化學著色(se)(se)(se)(se)(se)(se)液的(de)化學組成(cheng)由于水分蒸發(fa)也可能(neng)有變化,這(zhe)兩個(ge)因(yin)素都能(neng)影(ying)響獲得(de)顏色(se)(se)(se)(se)(se)(se)的(de)重現性。



3. 電(dian)位控制著色(se)法


a. 不銹鋼著色(se)的電(dian)位(wei)-時(shi)間曲線。


  1973年(nian),伊萬斯用飽和甘汞電(dian)(dian)極作參比電(dian)(dian)極,測量了不銹鋼著(zhu)色過程(cheng)中電(dian)(dian)位-時間的變(bian)化曲線。


  1977年,阿里(li)索尼(ni)等人用鉑電極作參比電極,測量了不銹鋼著(zhu)色(se)過程(cheng)中電位(wei)-時間(jian)的變化曲線。見圖8-6不銹鋼著(zhu)色(se)的電位(wei)-時間(jian)曲線。


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b. 著色電位差(cha)


  當不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)鉑(bo)電(dian)(dian)(dian)極同浸在(zai)著色(se)液中,見圖8-7不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)著色(se)裝置示意圖,在(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)上(shang)連(lian)接(jie)電(dian)(dian)(dian)位記錄儀,在(zai)鉑(bo)電(dian)(dian)(dian)極上(shang)連(lian)上(shang)電(dian)(dian)(dian)位修正儀,在(zai)兩(liang)者之間連(lian)上(shang)導(dao)線,由于不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)鉑(bo)電(dian)(dian)(dian)極的電(dian)(dian)(dian)位不(bu)(bu)同,產生了(le)電(dian)(dian)(dian)位差,有電(dian)(dian)(dian)流通過(guo)導(dao)線,隨著不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)著色(se)過(guo)程的化(hua)學反(fan)應,氧(yang)化(hua)膜(mo)的厚(hou)度(du)逐漸增長(chang),電(dian)(dian)(dian)位隨著發生變(bian)化(hua)。在(zai)著色(se)的整(zheng)個過(guo)程中,即測得著色(se)電(dian)(dian)(dian)位-時間的關系(xi)曲線。


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  電(dian)位(wei)(wei)(wei)-時(shi)間曲線(xian)上的(de)(de)(de)B點(dian)表示不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)電(dian)位(wei)(wei)(wei)達(da)到最負的(de)(de)(de)最高點(dian)。B點(dian)稱為起(qi)色(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)。起(qi)色(se)(se)是(shi)指不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表面開始出現(xian)黑色(se)(se)斑痕,說明(ming)已形成一層引起(qi)光干(gan)涉的(de)(de)(de)氧(yang)化膜,開始向(xiang)有色(se)(se)方向(xiang)變(bian)化。從B點(dian)的(de)(de)(de)起(qi)色(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)起(qi),隨著時(shi)間的(de)(de)(de)延長(chang),不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼電(dian)位(wei)(wei)(wei)逐漸下降至C點(dian),C點(dian)稱為著色(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)。B-C=Δφ,稱為著色(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)差。各(ge)種顏(yan)色(se)(se)的(de)(de)(de)著色(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)差Δφ不(bu)同,如下:


  藍(lan)色  Δφ=8~11mV,膜厚0.09μm;


  黃色  Δφ=13.5~16mV,膜(mo)厚0.15μm;


  紅色 Δφ=17.8~18.5mV,膜厚0.18μm;


  綠(lv)色 Δφ=20.8~21.6mV,膜(mo)厚0.22μm.


c. 用著色電位控(kong)制顏色的重現性


  隨(sui)著(zhu)著(zhu)色(se)時間(jian)的(de)(de)(de)延(yan)長(chang),不銹鋼表面電(dian)位(wei)(wei)(wei)C與起(qi)(qi)色(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)B的(de)(de)(de)差值(zhi)逐(zhu)漸增大,不同(tong)(tong)電(dian)位(wei)(wei)(wei)差對(dui)應不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)。某一電(dian)位(wei)(wei)(wei)差出(chu)現(xian)一定的(de)(de)(de)顏(yan)色(se),此關系不隨(sui)著(zhu)色(se)液的(de)(de)(de)溫度和組成的(de)(de)(de)稍微變(bian)化(hua)而變(bian)化(hua),這是可以用控(kong)制電(dian)位(wei)(wei)(wei)差法進行著(zhu)色(se)的(de)(de)(de)原因,比控(kong)制時間(jian)的(de)(de)(de)重現(xian)性好(hao)。但著(zhu)色(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)差對(dui)不銹鋼材(cai)料的(de)(de)(de)不同(tong)(tong),該數值(zhi)也不相(xiang)同(tong)(tong),需要具(ju)體測(ce)量。在著(zhu)色(se)過程中,只要測(ce)得(de)起(qi)(qi)色(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)B,根(gen)據上式得(de):


C=B-Δφ


可以得到差(cha)色(se)電位(wei)C,以控(kong)制得到不同的顏色(se)。用著色(se)電位(wei)差(cha)控(kong)制顏色(se)的重(zhong)現性是國際公(gong)司(si)因科法(fa)的專利。


d. 不銹鋼著色(se)過程微機控制(zhi)設(she)備(bei)


  各(ge)種顏色相鄰的(de)(de)電位差距很小,只有幾毫伏,要(yao)用(yong)精密(mi)電壓(ya)表(如(ru)TH-V數字電壓(ya)表)才能分辨,這就(jiu)給(gei)實際操作(zuo)帶(dai)來很大的(de)(de)不便。這需要(yao)儀器設備(bei)有很高的(de)(de)精度和抗干擾性,否(fou)則,儀器本身的(de)(de)誤差就(jiu)會導致控(kong)制(zhi)出錯。如(ru)果大批量生產,更要(yao)考慮采用(yong)微機自動控(kong)制(zhi)。


  由于彩色不銹(xiu)鋼生產的迅速發展,對色澤的重現性有更高的要求,對電位著色法提出了很多改進方案,要求控制儀器更加精密,更加復雜,采用計算機自動控制,當達到某一電位差時,符合一定的顏色要求,即時發出指令,啟動升降機,取出已著色的不銹鋼,見圖8-8不銹鋼著色過程微機控制設備系統圖。目前我國與先進國家相比,主要差距是著色的電子監測設備。國外已將這種設備用于工業生產,可以得到重復的顏色,而國內尚未能達到,所以著手研制著色用電子監測設備是當務之急。


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e. 單(dan)位時(shi)間電(dian)位差變化的(de)微(wei)分曲線的(de)運用


  表(biao)(biao)面(mian)光潔度(du)較高的(de)(de)工件,測出(chu)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)-時(shi)間(jian)(jian)曲(qu)(qu)線(xian)起色(se)(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位(wei)的(de)(de)峰(feng)值明(ming)顯,對于表(biao)(biao)面(mian)光潔度(du)不(bu)(bu)高的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,表(biao)(biao)面(mian)凹凸不(bu)(bu)平,著(zhu)色(se)(se)(se)時(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)峰(feng)值不(bu)(bu)明(ming)顯,無法采用電(dian)(dian)(dian)位(wei)-時(shi)間(jian)(jian)曲(qu)(qu)線(xian)。1980年,竹內武等人用單(dan)位(wei)時(shi)間(jian)(jian)電(dian)(dian)(dian)位(wei)差(cha)的(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)微分曲(qu)(qu)線(xian),見圖(tu)8-9,控(kong)(kong)制不(bu)(bu)銹(xiu)鋼電(dian)(dian)(dian)位(wei)的(de)(de)著(zhu)色(se)(se)(se)過(guo)程(cheng),即將(jiang)微分曲(qu)(qu)線(xian)的(de)(de)轉(zhuan)折(zhe)點A(A為(wei)單(dan)位(wei)時(shi)間(jian)(jian)電(dian)(dian)(dian)位(wei)差(cha)變(bian)化(hua)(hua)(hua)趨(qu)勢的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)),規(gui)定(ding)為(wei)著(zhu)色(se)(se)(se)起始點,并按照所要求的(de)(de)著(zhu)色(se)(se)(se)色(se)(se)(se)澤(ze)規(gui)定(ding)一定(ding)時(shi)間(jian)(jian)后,電(dian)(dian)(dian)位(wei)的(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)作為(wei)著(zhu)色(se)(se)(se)處理終點,便(bian)能準確(que)控(kong)(kong)制不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)色(se)(se)(se)彩。這種(zhong)控(kong)(kong)制設(she)備系統(tong)圖(tu)見圖(tu)8-8,由(you)于不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表(biao)(biao)面(mian)氧化(hua)(hua)(hua)膜的(de)(de)厚(hou)度(du)與色(se)(se)(se)澤(ze)有密切的(de)(de)關系,故控(kong)(kong)制氧化(hua)(hua)(hua)膜厚(hou)度(du)的(de)(de)均(jun)勻性是工藝中(zhong)主要一環,圖(tu)8-10給(gei)出(chu)了SUS304不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)著(zhu)色(se)(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位(wei)與氧化(hua)(hua)(hua)膜厚(hou)度(du)的(de)(de)曲(qu)(qu)線(xian)。