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(zhu)色溶(rong)液組成和工藝(yi)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(jin)漬時間的不同(tong),產生的顏色(se)(se)的順序是:青銅(tong)色(se)(se),藍色(se)(se),金黃色(se)(se),紅色(se)(se)和綠色(se)(se)。
膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)顏色(se)(se)是由于不同(tong)厚(hou)度的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)在反(fan)射(she)和(he)(he)透(tou)膜(mo)(mo)折射(she)兩(liang)種光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)互干涉而成色(se)(se),在前面已敘(xu)述過(guo),不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)厚(hou)度就產生不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)顏色(se)(se),因此,在著(zhu)色(se)(se)過(guo)程中,保(bao)持溶(rong)液溫度的(de)(de)(de)(de)(de)均勻性和(he)(he)穩定(ding)性是很(hen)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de),所(suo)以著(zhu)色(se)(se)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)槽(cao)為(wei)(wei)鉛襯里的(de)(de)(de)(de)(de)鐵槽(cao),外套為(wei)(wei)可用(yong)蒸(zheng)氣加熱的(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)溫水套,以維持鉛槽(cao)內溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding),在槽(cao)內并裝有攪拌器,使溶(rong)液均勻。
2. 時間控制著色法
將不銹鋼浸(jin)在著色(se)(se)(se)液中浸(jin)漬一(yi)定(ding)時間后,就能得(de)(de)到(dao)(dao)一(yi)定(ding)的(de)顏色(se)(se)(se)。如溫度70℃時,著色(se)(se)(se)15min可得(de)(de)藍色(se)(se)(se),18min可得(de)(de)金黃色(se)(se)(se),20~22min可得(de)(de)紫色(se)(se)(se)或綠色(se)(se)(se)。這種根據時間控(kong)制的(de)方法不能得(de)(de)到(dao)(dao)重(zhong)復(fu)的(de)顏色(se)(se)(se)。這是(shi)因為著色(se)(se)(se)溶液的(de)溫度稍微有些變化,控(kong)制不會很準確,而化學(xue)(xue)著色(se)(se)(se)液的(de)化學(xue)(xue)組成由(you)于水分(fen)蒸發也可能有變化,這兩個因素都能影(ying)響獲得(de)(de)顏色(se)(se)(se)的(de)重(zhong)現性。
3. 電位(wei)控制(zhi)著色(se)法
a. 不銹鋼著色(se)的電位-時間曲線(xian)。
1973年,伊萬斯用飽和甘汞電(dian)極作參(can)比電(dian)極,測量(liang)了不銹鋼著色過程中電(dian)位-時間的(de)變化曲(qu)線。
1977年,阿(a)里(li)索尼等人用鉑電極作參比電極,測量了不(bu)銹鋼著色過程中電位(wei)-時間的變(bian)化曲(qu)線。見圖8-6不(bu)銹鋼著色的電位(wei)-時間曲(qu)線。

b. 著色電位差
當(dang)不(bu)(bu)銹鋼和(he)鉑(bo)(bo)電(dian)(dian)極同浸在(zai)(zai)(zai)著(zhu)(zhu)色(se)液中,見圖8-7不(bu)(bu)銹鋼著(zhu)(zhu)色(se)裝置(zhi)示意(yi)圖,在(zai)(zai)(zai)不(bu)(bu)銹鋼上連接電(dian)(dian)位(wei)記錄儀,在(zai)(zai)(zai)鉑(bo)(bo)電(dian)(dian)極上連上電(dian)(dian)位(wei)修正(zheng)儀,在(zai)(zai)(zai)兩者之間連上導(dao)線(xian),由于不(bu)(bu)銹鋼和(he)鉑(bo)(bo)電(dian)(dian)極的(de)電(dian)(dian)位(wei)不(bu)(bu)同,產(chan)生了電(dian)(dian)位(wei)差(cha),有電(dian)(dian)流通(tong)過(guo)導(dao)線(xian),隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)不(bu)(bu)銹鋼著(zhu)(zhu)色(se)過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)化(hua)學反應,氧化(hua)膜(mo)的(de)厚度逐漸增長(chang),電(dian)(dian)位(wei)隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)發(fa)生變化(hua)。在(zai)(zai)(zai)著(zhu)(zhu)色(se)的(de)整個過(guo)程(cheng)(cheng)中,即(ji)測得著(zhu)(zhu)色(se)電(dian)(dian)位(wei)-時間的(de)關(guan)系曲(qu)線(xian)。

電(dian)位(wei)(wei)-時(shi)間(jian)曲線上的(de)B點(dian)(dian)表(biao)示不銹鋼的(de)電(dian)位(wei)(wei)達到最負的(de)最高點(dian)(dian)。B點(dian)(dian)稱(cheng)為(wei)起(qi)色(se)電(dian)位(wei)(wei)。起(qi)色(se)是指不銹鋼表(biao)面(mian)開始(shi)出現黑色(se)斑(ban)痕,說明(ming)已(yi)形成一層引(yin)起(qi)光干涉(she)的(de)氧化(hua)膜,開始(shi)向有色(se)方向變化(hua)。從B點(dian)(dian)的(de)起(qi)色(se)電(dian)位(wei)(wei)起(qi),隨著(zhu)(zhu)時(shi)間(jian)的(de)延長(chang),不銹鋼電(dian)位(wei)(wei)逐漸(jian)下降(jiang)至C點(dian)(dian),C點(dian)(dian)稱(cheng)為(wei)著(zhu)(zhu)色(se)電(dian)位(wei)(wei)。B-C=Δφ,稱(cheng)為(wei)著(zhu)(zhu)色(se)電(dian)位(wei)(wei)差(cha)。各種顏色(se)的(de)著(zhu)(zhu)色(se)電(dian)位(wei)(wei)差(cha)Δφ不同,如下:
藍色 Δφ=8~11mV,膜(mo)厚0.09μm;
黃(huang)色 Δφ=13.5~16mV,膜(mo)厚(hou)0.15μm;
紅(hong)色(se) Δφ=17.8~18.5mV,膜厚0.18μm;
綠色 Δφ=20.8~21.6mV,膜厚0.22μm.
c. 用著色電(dian)位控制(zhi)顏(yan)色的重現性
隨(sui)著(zhu)著(zhu)色(se)時(shi)間的(de)延長,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面電(dian)位(wei)(wei)(wei)C與起色(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)B的(de)差值(zhi)逐漸增大,不(bu)同(tong)電(dian)位(wei)(wei)(wei)差對應(ying)不(bu)同(tong)的(de)顏色(se)。某一電(dian)位(wei)(wei)(wei)差出現一定的(de)顏色(se),此關系不(bu)隨(sui)著(zhu)色(se)液的(de)溫度和組成的(de)稍微變化而變化,這(zhe)是可(ke)以(yi)用控制(zhi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)差法進(jin)行著(zhu)色(se)的(de)原因,比控制(zhi)時(shi)間的(de)重現性好。但著(zhu)色(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)差對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材料(liao)的(de)不(bu)同(tong),該數值(zhi)也不(bu)相(xiang)同(tong),需(xu)要具體測量(liang)。在著(zhu)色(se)過程中,只要測得起色(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)B,根據上式得:
C=B-Δφ
可以得到差色(se)(se)電(dian)(dian)位C,以控制得到不同的(de)顏色(se)(se)。用著(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)位差控制顏色(se)(se)的(de)重現性(xing)是國際(ji)公司因科法的(de)專利。
d. 不(bu)銹鋼(gang)著(zhu)色過(guo)程微機(ji)控制設備
各種顏色(se)相(xiang)鄰(lin)的電位差距很(hen)小,只(zhi)有(you)(you)幾毫伏,要用(yong)精(jing)密電壓表(如(ru)TH-V數字(zi)電壓表)才能分辨,這(zhe)就給實際操作帶來很(hen)大(da)的不便。這(zhe)需要儀(yi)器(qi)設備有(you)(you)很(hen)高的精(jing)度和抗干擾性,否(fou)則,儀(yi)器(qi)本身的誤差就會導致(zhi)控制(zhi)出錯。如(ru)果大(da)批量生產,更(geng)要考(kao)慮采用(yong)微機自動控制(zhi)。
由于彩色不(bu)銹鋼(gang)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。

e. 單(dan)位時間電位差變化的(de)微分(fen)曲線(xian)的(de)運(yun)用(yong)
表面(mian)光潔(jie)度(du)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工件,測出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)-時(shi)間(jian)(jian)曲(qu)線起色電(dian)(dian)位(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰值(zhi)明顯,對于表面(mian)光潔(jie)度(du)不(bu)(bu)(bu)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,表面(mian)凹(ao)凸不(bu)(bu)(bu)平(ping),著(zhu)(zhu)色時(shi)電(dian)(dian)位(wei)峰值(zhi)不(bu)(bu)(bu)明顯,無法采用(yong)電(dian)(dian)位(wei)-時(shi)間(jian)(jian)曲(qu)線。1980年,竹(zhu)內武等人用(yong)單位(wei)時(shi)間(jian)(jian)電(dian)(dian)位(wei)差(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微分曲(qu)線,見圖(tu)8-9,控(kong)(kong)制不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼電(dian)(dian)位(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)色過(guo)程,即將微分曲(qu)線的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)折點(dian)A(A為單位(wei)時(shi)間(jian)(jian)電(dian)(dian)位(wei)差(cha)變化(hua)(hua)趨勢的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)變),規定為著(zhu)(zhu)色起始點(dian),并按照所(suo)要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)色色澤規定一定時(shi)間(jian)(jian)后,電(dian)(dian)位(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)作為著(zhu)(zhu)色處(chu)理終點(dian),便能準確(que)控(kong)(kong)制不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)色彩。這種控(kong)(kong)制設備(bei)系統圖(tu)見圖(tu)8-8,由于不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表面(mian)氧化(hua)(hua)膜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)厚度(du)與(yu)色澤有密切的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系,故控(kong)(kong)制氧化(hua)(hua)膜厚度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)均勻性是工藝中主要一環(huan),圖(tu)8-10給出了SUS304不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)色電(dian)(dian)位(wei)與(yu)氧化(hua)(hua)膜厚度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)曲(qu)線。

