1973年,伊文斯等人提出不(bu)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(yi)旦(dan)生成,陽(yang)極(ji)反應(ying)(ying)(ying)和陰(yin)極(ji)反應(ying)(ying)(ying)立即分離,如圖(tu)8-3所示,此(ci)時,陽(yang)極(ji)反應(ying)(ying)(ying)仍(reng)在(zai)(zai)(zai)氧化膜(mo)的(de)(de)孔底部即不(bu)(bu)銹鋼表面(mian)進(jin)行(xing),陰(yin)極(ji)反應(ying)(ying)(ying)在(zai)(zai)(zai)膜(mo)的(de)(de)表面(mian)進(jin)行(xing)。陽(yang)極(ji)反應(ying)(ying)(ying)產物(wu)M2+通過微孔向外擴散,在(zai)(zai)(zai)孔口(kou)和孔底之間存(cun)在(zai)(zai)(zai)擴散電位(wei)差Δφ,隨著膜(mo)的(de)(de)加厚(hou),Δφ增大。膜(mo)厚(hou)不(bu)(bu)同就(jiu)產生不(bu)(bu)同的(de)(de)干涉(she)色(se),這就(jiu)是控制(zhi)電位(wei)差可著彩色(se)的(de)(de)基本原理。