不銹鋼電化學(xue)(xue)著彩(cai)色(se)酸(suan)性溶液(ye)成分和工藝條件見表9-9。配方9 (見表9-9)的說明 。本配方由中(zhong)南大(da)學(xue)(xue)冶(ye)金科學(xue)(xue)與(yu)工程學(xue)(xue)院(yuan)鄧姝(shu)皓、龔竹(zhu)青(qing)、柳勇提出(chu)。
1. 不銹鋼著色(se)生(sheng)成亞(ya)光銀灰色(se)外觀
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(se)液組成。
硫酸(suan) 100mL/L 、添加(jia)劑(ji)B 90~110mL/L 、添加(jia)劑(ji)A 40~60mL/L
②. 電解著色液主要組成。
硫酸 100mL/L 、電流密度 0.4~0.6A/d㎡ 、鉻酐 50~60g/L
2. 電流密度對著色膜(mo)的影響
①. 直流(liu)(liu)(liu)和脈(mo)沖(chong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)成膜(mo)時，電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密度(du)對成膜(mo)厚度(du)和色(se)(se)(se)澤均有影響。圖9-18為電(dian)(dian)(dian)解(jie)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密度(du)與不(bu)銹(xiu)鋼(gang)失重(zhong)的關(guan)系。由(you)圖9-18可(ke)見，隨(sui)著電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密度(du)的增加(jia)，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)失重(zhong)也(ye)在(zai)增加(jia)。電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密度(du)和不(bu)銹(xiu)鋼(gang)失重(zhong)呈(cheng)一(yi)直線關(guan)系。觀察著色(se)(se)(se)膜(mo)的顏(yan)色(se)(se)(se)可(ke)以發現，電(dian)(dian)(dian)解(jie)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密度(du)增加(jia)，膜(mo)層(ceng)的顏(yan)色(se)(se)(se)更加(jia)均勻一(yi)致，膜(mo)層(ceng)也(ye)更加(jia)致密。可(ke)見電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密度(du)對于著色(se)(se)(se)膜(mo)起到了關(guan)鍵的作用(yong)。
②. 脈沖著色(se)(se)與直(zhi)流(liu)著色(se)(se)的效果(guo)。結(jie)合SEM(掃(sao)描電(dian)(dian)鏡）對著色(se)(se)膜(mo)分析，結(jie)果(guo)發現，脈沖著色(se)(se)膜(mo)比直(zhi)流(liu)著色(se)(se)膜(mo)更加細(xi)致均勻，晶粒(li)也較細(xi)小。因此，相同的電(dian)(dian)解電(dian)(dian)流(liu)密度下，脈沖著色(se)(se)的效果(guo)更好(hao)。
③. 氧(yang)(yang)化膜(mo)中鎳、鉻(ge)、鈦(tai)等(deng)氧(yang)(yang)化物(wu)含(han)量的(de)(de)分布。通過實驗，發現不(bu)銹鋼(gang)中的(de)(de)添加(jia)元素在(zai)不(bu)銹鋼(gang)中呈一濃度梯度，深層(ceng)的(de)(de)添加(jia)元素要高(gao)于(yu)表(biao)面。陽極氧(yang)(yang)化時，可以使表(biao)層(ceng)逐漸溶(rong)解，電流(liu)密(mi)(mi)度越(yue)大(da)，表(biao)層(ceng)溶(rong)蝕越(yue)多，形成(cheng)的(de)(de)氧(yang)(yang)化膜(mo)中鎳、鉻(ge)、鈦(tai)等(deng)氧(yang)(yang)化物(wu)的(de)(de)含(han)量越(yue)高(gao)，膜(mo)越(yue)致密(mi)(mi)。因此，增(zeng)大(da)電流(liu)密(mi)(mi)度可提高(gao)膜(mo)層(ceng)性(xing)能(neng)，但是(shi)，不(bu)銹鋼(gang)基體損耗加(jia)大(da)。表(biao)面減薄程度增(zeng)加(jia)，能(neng)耗增(zeng)大(da)。實驗表(biao)明，電流(liu)密(mi)(mi)度在(zai)0.2~0.4A/d㎡為好。
3. 鉻酐濃度對成膜(mo)的影響
①. 鉻酐濃度與基體失重的關系
圖9-19為電解(jie)著(zhu)(zhu)色時鉻(ge)(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度(du)對成(cheng)膜的影(ying)響。由圖9-19可見，無論是脈(mo)沖著(zhu)(zhu)色或者是直(zhi)流著(zhu)(zhu)色，鉻(ge)(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度(du)越高，基體(ti)失重越少(shao)。對于脈(mo)沖著(zhu)(zhu)色，當鉻(ge)(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度(du)達(da)到70g/L后，鉻(ge)(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度(du)繼續增加，對基體(ti)失重的變化已經影(ying)響不大了。直(zhi)流著(zhu)(zhu)色隨著(zhu)(zhu)鉻(ge)(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度(du)的增加，基體(ti)失重呈(cheng)線(xian)性減(jian)少(shao)。
②. 脈(mo)沖著色膜的(de)性(xing)能優于直流著色膜
由(you)圖9-19可見，相同(tong)電流(liu)密(mi)度(du)和相同(tong)的(de)鉻酐濃度(du)下(xia)，脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)著(zhu)色(se)對于(yu)(yu)基(ji)體(ti)的(de)減薄要比(bi)直(zhi)流(liu)的(de)大。這是由(you)于(yu)(yu)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)著(zhu)色(se)的(de)峰電流(liu)密(mi)度(du)遠高(gao)于(yu)(yu)直(zhi)流(liu)的(de)平均電流(liu)密(mi)度(du)，而(er)且色(se)膜中鎳、鉻、鈦的(de)氧化物(wu)也(ye)比(bi)直(zhi)流(liu)著(zhu)色(se)膜略高(gao)。同(tong)時，脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)著(zhu)色(se)電流(liu)密(mi)度(du)大，使得基(ji)體(ti)成膜的(de)晶粒細(xi)小、致密(mi)，脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)著(zhu)色(se)膜的(de)性(xing)能優于(yu)(yu)直(zhi)流(liu)著(zhu)色(se)膜。
③. 鉻酐適(shi)宜加入(ru)量(liang)。
考慮到(dao)基體的損耗，六價鉻離子(zi)的處(chu)理(li)，鉻酐加(jia)入量以50~60g/L為宜(yi)。
4. 著色(se)膜結(jie)構(gou)、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. 不銹(xiu)鋼浴色前(qian)、后(hou)的表面形貌
采(cai)用SM掃描電鏡(jing)以及表面能譜分析不(bu)銹鋼(gang)著色(se)前、后的表面形貌和成(cheng)分，發現若色(se)后的不(bu)銹鋼(gang)表面晶粒尺寸變小。
③. 不銹鋼著色前后的表(biao)面(mian)成分。
表(biao)(biao)9-28為(wei)電鏡掃描分析(xi)的表(biao)(biao)面(mian)成分。
由表9-28可見，著色(se)前表面(mian)成分中幾乎不含(han)有鈦，鐵(tie)含(han)量(liang)占絕對優勢(shi)，鎳、鉻含(han)量(liang)很少。但著色(se)后表面(mian)成分中鐵(tie)含(han)量(liang)明顯降低，而鎳、鉻、鈦含(han)量(liang)增加。著色(se)后的不銹鋼表面(mian)為致密的鎳、鉻、鈦氧(yang)化物(wu)膜。
5. 不銹鋼著色膜性能測試
①. 耐蝕性
表9-29為不銹(xiu)鋼浸泡在3.5%(質量分數）氯化鈉溶液中的浸泡實驗結果(guo)。
由表9-29可見，著色后(hou)的不銹鋼較未(wei)著色的不銹鋼的耐(nai)蝕性強。
②. 電化(hua)學(xue)腐蝕測試。
表(biao)9-30、表(biao)9-31分(fen)別為不銹鋼在10%(質量分(fen)數）氫氧化(hua)鈉和1mol/L硫酸（相(xiang)當于(yu)98g/L)中的電化(hua)學(xue)測(ce)結果。
從表9-30、表9-31的比較(jiao)可以看(kan)出，著色(se)后的不(bu)銹鋼在酸、堿中的耐(nai)蝕性與未(wei)著色(se)的不(bu)銹鋼相(xiang)當，甚至更強。
③. 耐(nai)擦拭測試
將著(zhu)色(se)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)用(yong)濾紙(zhi)往復擦(ca)(ca)拭，觀(guan)察色(se)膜(mo)褪去與擦(ca)(ca)拭次數的(de)關系。結(jie)果列于(yu)表9-32.由(you)表9-32可知，電解著(zhu)色(se)的(de)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)耐磨性明顯優于(yu)化學(xue)著(zhu)色(se)的(de)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)。這是由(you)于(yu)電解著(zhu)色(se)的(de)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)成膜(mo)更(geng)為致密、附著(zhu)力更(geng)強。
④. 耐高溫測試
將(jiang)著色(se)和未著色(se)不銹(xiu)鋼在(zai)烘箱中400℃下恒溫2小時，觀察不銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)顏(yan)色(se)，再在(zai)10%(體積分數）鹽酸中浸(jin)泡幾秒，并經水沖洗后觀察顏(yan)色(se)，結果(guo)見(jian)表(biao)9-33。
由表(biao)9-33可見，著(zhu)色(se)(se)后的不銹鋼耐高溫性要強(qiang)于未(wei)著(zhu)色(se)(se)的不銹鋼。
6. 著色(se)前處理
304不銹鋼→打磨（用0#、2#、4#、6#金(jin)相砂紙逐級打磨至鏡面光亮(liang)）→除(chu)油（丙(bing)酮(tong)和(he)酒(jiu)精）→活化（10%鹽酸）→著色。
