不銹鋼電(dian)化學著(zhu)彩(cai)色酸性溶(rong)液(ye)成分(fen)和工藝條件(jian)見表(biao)9-9。配(pei)方(fang)6 (見表(biao)9-9)的說明 。本配(pei)方(fang)由上海(hai)電(dian)力(li)學院電(dian)化學研究室(shi)國家電(dian)力(li)公司(si)熱力(li)設(she)備腐(fu)蝕與防(fang)護重點實(shi)驗室(shi) 張(zhang)俊喜、周國定(ding)及(ji)浙江(jiang)大學化學系(xi) 喬亦男、曹楚(chu)南、張(zhang)鑒清提出(chu)。

1. 載波鈍化(hua)著色法的(de)應(ying)用

  提出一種新的不(bu)銹(xiu)鋼著色方法－載波鈍化著色，即在無鉻的硫酸溶液中用載波鈍化的電化學方法得到各種色彩的不銹鋼表面。傳統的因科法著色，是將不(bu)銹鋼浸入熱的硫酸＋鉻酸溶液中進行的，由于著色液中含有大量的六價鉻離子，廢液的排放對環境造成極大的危害，因此，需用一種無鉻的不銹鋼著色工藝來取代。曹楚南等研究發現，在交變電場的作用下可以使不銹鋼表面鈍化膜得以增厚。已知不銹鋼表面產生色彩是由于其表面膜層對光的干涉所致。根據這一原理，用載波鈍化的方法，在硫酸溶液中使不銹鋼表面鈍化膜的厚度增加，并通過膜層厚度的變化來改變不銹鋼表面的色彩，以取代原來含鉻酐的著色體系。

2. 著色裝(zhuang)置

   所用電(dian)場為(wei)信(xin)(xin)號發生器產(chan)生的(de)(de)方(fang)波疊加在一直流信(xin)(xin)號上，調節方(fang)波的(de)(de)頻率、占空比(bi)、幅值及直流信(xin)(xin)號電(dian)壓，并(bing)通過(guo)恒(heng)電(dian)位(wei)(wei)儀(yi)(yi)來控(kong)制(zhi)所需的(de)(de)載波電(dian)場。由恒(heng)電(dian)位(wei)(wei)儀(yi)(yi)輸(shu)出的(de)(de)電(dian)流信(xin)(xin)號，通過(guo)數(shu)模轉換(huan)板用計算機采集，電(dian)流信(xin)(xin)號值以I-t的(de)(de)形式記錄。恒(heng)電(dian)位(wei)(wei)儀(yi)(yi)輸(shu)出的(de)(de)電(dian)位(wei)(wei)信(xin)(xin)號由示(shi)波儀(yi)(yi)進行監測。

  著色(se)液為(wei)2.5mol/L(相當于245g/L)硫酸溶液，溫度為(wei)70℃,由(you)恒(heng)溫水(shui)浴(yu)控制溫度。電解槽采用單槽，參比電極為(wei)飽和甘汞電極（SCE),鉑片(pian)為(wei)輔(fu)助電極。在(zai)調節(jie)好所需的電源條件(jian)后，將304不銹鋼樣(yang)品移人著色(se)液中后接通(tong)電源進行著色(se)。

3. 膜層厚度與色(se)彩(cai)的關系

  不(bu)銹鋼(gang)表面膜(mo)(mo)層(ceng)色彩的(de)不(bu)同是由于光干涉(she)效應的(de)程(cheng)差(cha)不(bu)同所致的(de)。程(cheng)差(cha)R=2nd,其中n為(wei)(wei)膜(mo)(mo)的(de)折射率，d為(wei)(wei)膜(mo)(mo)層(ceng)厚度。實驗測得(de)真聯折射率，顏(yan)色以及公式計算(suan)程(cheng)差(cha)見表9-23.

 在(zai)同樣的(de)載波鈍化條件下，折射率(lv)相對不變，程差(cha)主(zhu)要由厚度來決定，也就是說(shuo)，改變膜層的(de)厚度，就可得到不同色(se)彩的(de)不銹鋼。

4. 著色(se)膜(mo)顏(yan)色(se)的色(se)度圖

  實(shi)驗中(zhong)采(cai)用(yong)(yong)色(se)(se)(se)差計對載波鈍化(hua)著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)彩進行測(ce)量。色(se)(se)(se)度(du)(du)圖(tu)(tu)采(cai)用(yong)(yong)CIE 1931色(se)(se)(se)度(du)(du)圖(tu)(tu)。根據(ju)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)匹配原理，任一(yi)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)都可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)用(yong)(yong)三(san)原色(se)(se)(se)以(yi)(yi)適(shi)當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)例(li)相(xiang)(xiang)加(jia)來實(shi)現。圖(tu)(tu)9-12為膜(mo)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)彩與厚(hou)度(du)(du)關(guan)系的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)度(du)(du)坐(zuo)標(biao)圖(tu)(tu)。圖(tu)(tu)9-12中(zhong)x色(se)(se)(se)度(du)(du)坐(zuo)標(biao)相(xiang)(xiang)當(dang)于紅(hong)原色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)例(li)，y色(se)(se)(se)度(du)(du)坐(zuo)標(biao)則相(xiang)(xiang)當(dang)于綠原色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)例(li)，圖(tu)(tu)中(zhong)沒(mei)有z坐(zuo)標(biao)，因為x+y+z=1,所以(yi)(yi)z可(ke)(ke)(ke)由(you)1-(x+y) 得到。色(se)(se)(se)度(du)(du)圖(tu)(tu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)圓弧是(shi)光譜(pu)(pu)軌(gui)跡(ji)，光譜(pu)(pu)軌(gui)跡(ji)曲線以(yi)(yi)及連接光譜(pu)(pu)軌(gui)跡(ji)兩端所形成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)馬蹄形內可(ke)(ke)(ke)包(bao)括一(yi)切物理上(shang)可(ke)(ke)(ke)能實(shi)現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)，E 是(shi)等能白(bai)光。運用(yong)(yong)色(se)(se)(se)差計和(he)色(se)(se)(se)度(du)(du)圖(tu)(tu)能較準確地反映不(bu)銹鋼(gang)著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)色(se)(se)(se)彩的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)。從圖(tu)(tu)9-12可(ke)(ke)(ke)見(jian)，隨(sui)著(zhu)厚(hou)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)，膜(mo)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)是(shi)周期(qi)性變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，符合(he)牛頓序列產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)規律，這(zhe)說明膜(mo)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)主要是(shi)由(you)光的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)干涉所致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。

5. 膜層的(de)結構(gou)與形貌

  SS304不銹鋼載波鈍化著色膜測試所用儀器為JEOL透射電子顯微鏡（TEM),測試條件為120kV.測試時須將膜層從基體上脫離下來，將完成著色的待測樣品在E=1100mV(SCE)的電位下極化10s,膜層即可用水沖下來。經漂洗、以銅網撈取晾干，即可進行分析。從TEM照片可以看出膜層是由細小的晶粒組成的，晶粒尺寸在10~20nm之間，晶粒大小比較一致。電子經膜層的衍射是較寬的環狀，說明膜層是處于微晶和非晶態之間的結構。中凹的部位是晶界的交叉處，在電子束的轟擊下，由于膜層含有水而發生崩裂，崩裂的裂紋總是在沿晶界的膜層上，可以看出這些部位的膜層較薄。還可看到膜層上分布有一些小圓坑，直徑約100nm,這些小坑有的是隨機分布在膜層中的，有的則依次排列連接，可以認為膜層中沿晶界的溝壕是由一個個的小坑發展連接起來的，膜層中的小坑則是由點蝕造成的，在膜層中，點蝕首先在薄弱的位置發生。總之，可以看出，整個膜層的表面是不均勻的。

6. 膜(mo)層的導電性

  圖9-13是(shi)不銹鋼載波鈍化膜(mo)層(ceng)的(de)安－伏（J-V)曲線。伏安法對(dui)膜(mo)層(ceng)的(de)導(dao)電(dian)(dian)性測(ce)試表(biao)明，載波鈍化著色膜(mo)有半(ban)導(dao)體性質，膜(mo)層(ceng)的(de)導(dao)電(dian)(dian)具有整流(liu)性。