一、不銹鋼電化學著(zhu)色法使用的電信號(hao)
在化學(xue)著色法中沒有施加外在的電流。所需的電流、電位,皆發生在不銹鋼的自身,利用輔助電極,如飽和甘汞電極(SCE)或鉑電極(Pt)和精密電壓數字計可以測出不(bu)銹(xiu)鋼存在的電位。
在電化學著色法(fa)中(zhong),在不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)上施(shi)加(jia)(jia)可控制的電流(liu)信號(hao),強制不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)發生氧化,從而生成著色膜。施(shi)加(jia)(jia)的電信號(hao)以電流(liu)法(fa)表(biao)(biao)示或電壓法(fa)表(biao)(biao)示。
1. 電流法(fa)
又可分為:
①. 恒定直流電(dian)流法,電(dian)流大小不(bu)變(bian);
②. 脈沖(chong)電流法,施(shi)加(jia)的(de)電流信號是以(yi)脈沖(chong)的(de)形式不斷發(fa)生變化的(de)。
2. 電位法
又可分為:
①. 脈沖(chong)電位(wei)法;
②.恒定(ding)電位法。
二、不銹(xiu)鋼電化學著色法的特點
電化(hua)學著色法的優點:
①. 顏(yan)色可控(kong)性很好,時間范圍(wei)寬并縮短;
②. 顏色的重現(xian)性(xing)好;
③. 受(shou)不銹鋼表面(mian)狀(zhuang)況的影(ying)響較小;
④. 處(chu)理溫度較(jiao)低,有些(xie)工(gong)藝可在室(shi)溫下(xia)進行,改善了工(gong)作環(huan)境,溶液成分波動較(jiao)小(xiao);
⑤. 溶液(ye)成分含量較(jiao)低(di),因而污染(ran)程(cheng)度較(jiao)輕;
⑥. 用(yong)脈沖電流法著色,溶液(ye)工作(zuo)壽命(ming)比化學法的(de)長(chang)。
電(dian)化學著(zhu)色法的(de)缺(que)點主要有兩點:一(yi)(yi)是(shi)(shi)電(dian)力線分布不均(jun)勻(yun),這是(shi)(shi)由不銹鋼工件形狀太復雜所引起(qi)的(de),電(dian)化學著(zhu)色法最(zui)適合簡單的(de),如平板、帶狀物的(de)著(zhu)色;二是(shi)(shi)顏(yan)色不均(jun)勻(yun),這是(shi)(shi)由電(dian)流分布不均(jun)勻(yun)所致,最(zui)好(hao)是(shi)(shi)使(shi)用恒電(dian)位法來(lai)克服(fu)這一(yi)(yi)缺(que)點。
三、不銹(xiu)鋼電化學著色(se)成膜機理
1. 陽極電流(電位)反應
電(dian)(dian)化學著(zhu)色(se)(se)液的(de)主要成分基本上是鉻酐(CrO3)和(he)硫酸(H2SO4),不銹鋼浸人著(zhu)色(se)(se)液并施加陽極電(dian)(dian)流(電(dian)(dian)位)后,在電(dian)(dian)化學著(zhu)色(se)(se)的(de)過程中陽極發生的(de)反應為(wei):
M = Mn+ +ne(9-1)
式中M表示不(bu)銹(xiu)鋼(gang)成(cheng)分(fen),如(ru)鉻、鎳、鐵等(deng),由于陽極(ji)電(dian)流的(de)作用(yong),金屬成(cheng)分(fen)以離子態(tai)進入著色(se)液(ye)與金屬的(de)界面層中。
2. 陰(yin)極電流(liu)反應
不銹鋼上(shang)施加陰極電流(電位)時發生的反應(ying)可(ke)能是:
HCrO-4+7H++3e = Cr3++4H2O (9-2) 或 Cr2O2-7 +14H++6e = 2Cr3++7H2O
同時伴有水解反應:
H2O+H++2e = H2+OH- (9-3)
3. 著色膜的(de)形成
當電化學反(fan)應一段時(shi)間后,在金(jin)屬-溶(rong)液界面(mian)上,陽(yang)極和陰極電流(liu)生成的(de)金(jin)屬離子在表面(mian)發生水解(jie)反(fan)應如下:
pMn++qCr3++rH2O = MpCrqOr+2rH+ (9-4)
式中(zhong),p、q、r為正(zheng)整(zheng)數,且有np+3q=2r的關系。
在溶液-金屬界面上,Mn+、Cr3+的濃度達到臨界值,超過富鉻的尖晶石氧化物的溶解度,水解反應形成著色膜MpCrqOr.
Mn+、Cr3+的擴散乃是著色膜形成的關鍵步驟。陽極反應生成的Mn+通過膜中的孔隙擴散到膜的表面,與陰極反應生成的Cr3+絡合,使著色膜不斷地生長增厚。