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)色溶液組成(cheng)和工藝條(tiao)件(jian)


溶液: 硫酸(H2SO4)(d=1.84)  490g/L  、著色溫度  70~90℃  、鉻酐(CrO3)  250g/L 。


 隨著浸漬時間的不同,產生的顏色的順序(xu)是:青銅色,藍色,金黃色,紅色和綠色。


 膜的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)是由于不同(tong)厚度的(de)(de)(de)膜在反射和透膜折射兩種光(guang)的(de)(de)(de)相(xiang)互干涉(she)而成色(se)(se),在前面已敘述(shu)過,不同(tong)的(de)(de)(de)厚度就產(chan)生不同(tong)的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se),因此,在著色(se)(se)過程中,保持溶液溫度的(de)(de)(de)均(jun)(jun)勻性和穩(wen)定性是很重(zhong)要的(de)(de)(de),所以著色(se)(se)用(yong)的(de)(de)(de)槽(cao)為鉛襯(chen)里的(de)(de)(de)鐵(tie)槽(cao),外套為可用(yong)蒸(zheng)氣加熱的(de)(de)(de)保溫水套,以維持鉛槽(cao)內(nei)(nei)溶液的(de)(de)(de)穩(wen)定,在槽(cao)內(nei)(nei)并(bing)裝有攪拌器,使溶液均(jun)(jun)勻。



2. 時(shi)間(jian)控制著色法


 將不(bu)銹鋼浸在著(zhu)色(se)(se)(se)(se)液(ye)中浸漬一(yi)定時間后,就能(neng)(neng)得(de)到(dao)一(yi)定的(de)顏色(se)(se)(se)(se)。如溫(wen)度(du)70℃時,著(zhu)色(se)(se)(se)(se)15min可(ke)得(de)藍(lan)色(se)(se)(se)(se),18min可(ke)得(de)金黃色(se)(se)(se)(se),20~22min可(ke)得(de)紫色(se)(se)(se)(se)或綠(lv)色(se)(se)(se)(se)。這(zhe)種根據時間控(kong)制(zhi)的(de)方法(fa)不(bu)能(neng)(neng)得(de)到(dao)重復(fu)的(de)顏色(se)(se)(se)(se)。這(zhe)是因(yin)為著(zhu)色(se)(se)(se)(se)溶液(ye)的(de)溫(wen)度(du)稍微有些變化,控(kong)制(zhi)不(bu)會很(hen)準(zhun)確,而(er)化學(xue)(xue)著(zhu)色(se)(se)(se)(se)液(ye)的(de)化學(xue)(xue)組成由于水分蒸發(fa)也可(ke)能(neng)(neng)有變化,這(zhe)兩(liang)個因(yin)素都能(neng)(neng)影響獲(huo)得(de)顏色(se)(se)(se)(se)的(de)重現性。



3. 電位控制著色法


a. 不銹(xiu)鋼著色的電位(wei)-時間曲(qu)線。


  1973年,伊萬斯用(yong)飽和(he)甘汞電(dian)極作參比電(dian)極,測量了不銹鋼著色過程中電(dian)位-時間的變化曲線。


  1977年(nian),阿(a)里索(suo)尼等(deng)人用(yong)鉑電極作參比電極,測量了不銹鋼(gang)著色過程中電位-時間的(de)變化曲線。見圖(tu)8-6不銹鋼(gang)著色的(de)電位-時間曲線。


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b. 著色(se)電位(wei)差(cha)


  當不銹(xiu)鋼(gang)和鉑(bo)電(dian)(dian)(dian)極同(tong)浸在著(zhu)色(se)(se)液中(zhong),見圖(tu)8-7不銹(xiu)鋼(gang)著(zhu)色(se)(se)裝置示意圖(tu),在不銹(xiu)鋼(gang)上(shang)連接電(dian)(dian)(dian)位(wei)記錄儀,在鉑(bo)電(dian)(dian)(dian)極上(shang)連上(shang)電(dian)(dian)(dian)位(wei)修(xiu)正(zheng)儀,在兩者之(zhi)間(jian)連上(shang)導線(xian),由于不銹(xiu)鋼(gang)和鉑(bo)電(dian)(dian)(dian)極的(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)不同(tong),產生(sheng)了(le)電(dian)(dian)(dian)位(wei)差(cha),有電(dian)(dian)(dian)流(liu)通過(guo)導線(xian),隨著(zhu)不銹(xiu)鋼(gang)著(zhu)色(se)(se)過(guo)程的(de)化學反應,氧化膜的(de)厚度(du)逐(zhu)漸增長,電(dian)(dian)(dian)位(wei)隨著(zhu)發(fa)生(sheng)變化。在著(zhu)色(se)(se)的(de)整個過(guo)程中(zhong),即(ji)測得(de)著(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位(wei)-時間(jian)的(de)關系曲線(xian)。


圖 7.jpg


  電(dian)位(wei)-時(shi)間(jian)(jian)曲線(xian)上的(de)(de)B點(dian)(dian)表示不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)電(dian)位(wei)達到最負(fu)的(de)(de)最高(gao)點(dian)(dian)。B點(dian)(dian)稱為(wei)起(qi)(qi)色(se)電(dian)位(wei)。起(qi)(qi)色(se)是指(zhi)不銹鋼(gang)(gang)表面開(kai)始出現黑色(se)斑痕,說(shuo)明已形成一層引起(qi)(qi)光(guang)干涉的(de)(de)氧化(hua)(hua)膜,開(kai)始向(xiang)有(you)色(se)方向(xiang)變化(hua)(hua)。從B點(dian)(dian)的(de)(de)起(qi)(qi)色(se)電(dian)位(wei)起(qi)(qi),隨著(zhu)時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)延長,不銹鋼(gang)(gang)電(dian)位(wei)逐(zhu)漸下降至C點(dian)(dian),C點(dian)(dian)稱為(wei)著(zhu)色(se)電(dian)位(wei)。B-C=Δφ,稱為(wei)著(zhu)色(se)電(dian)位(wei)差(cha)。各種顏色(se)的(de)(de)著(zhu)色(se)電(dian)位(wei)差(cha)Δφ不同(tong),如下:


  藍(lan)色(se)  Δφ=8~11mV,膜厚(hou)0.09μm;


  黃色  Δφ=13.5~16mV,膜厚(hou)0.15μm;


  紅色 Δφ=17.8~18.5mV,膜厚0.18μm;


  綠色 Δφ=20.8~21.6mV,膜厚0.22μm.


c. 用著(zhu)色電位控制顏色的(de)重現性(xing)


  隨著(zhu)著(zhu)色(se)時間(jian)的(de)(de)延(yan)長,不銹鋼表面(mian)電(dian)位(wei)C與起(qi)(qi)色(se)電(dian)位(wei)B的(de)(de)差(cha)(cha)值(zhi)逐漸(jian)增大,不同(tong)電(dian)位(wei)差(cha)(cha)對(dui)應(ying)不同(tong)的(de)(de)顏(yan)色(se)。某一(yi)電(dian)位(wei)差(cha)(cha)出現(xian)一(yi)定的(de)(de)顏(yan)色(se),此關系不隨著(zhu)色(se)液的(de)(de)溫度和組成的(de)(de)稍微(wei)變化而變化,這是可以用控制電(dian)位(wei)差(cha)(cha)法(fa)進行著(zhu)色(se)的(de)(de)原(yuan)因,比(bi)控制時間(jian)的(de)(de)重現(xian)性好(hao)。但著(zhu)色(se)電(dian)位(wei)差(cha)(cha)對(dui)不銹鋼材料的(de)(de)不同(tong),該數(shu)值(zhi)也(ye)不相同(tong),需要具體測(ce)量(liang)。在著(zhu)色(se)過程中,只要測(ce)得起(qi)(qi)色(se)電(dian)位(wei)B,根(gen)據上式得:


C=B-Δφ


可以得到差(cha)色(se)電(dian)(dian)位(wei)C,以控制得到不同的(de)顏色(se)。用著色(se)電(dian)(dian)位(wei)差(cha)控制顏色(se)的(de)重(zhong)現(xian)性是(shi)國際公(gong)司因科法的(de)專利。


d. 不(bu)銹鋼著色過程微機控制設備


  各種(zhong)顏色相鄰的電位差距很小,只(zhi)有幾毫伏,要(yao)用(yong)(yong)精(jing)密(mi)電壓(ya)表(如TH-V數(shu)字(zi)電壓(ya)表)才能分辨,這(zhe)就(jiu)給(gei)實(shi)際操(cao)作帶來很大的不便(bian)。這(zhe)需要(yao)儀器(qi)設備有很高(gao)的精(jing)度和(he)抗干擾性,否則,儀器(qi)本身的誤差就(jiu)會導致控制出(chu)錯。如果(guo)大批量生產(chan),更要(yao)考慮(lv)采用(yong)(yong)微機自動控制。


  由于彩色不銹鋼生產的迅速發展,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。


圖 8.jpg


e. 單位時間(jian)電位差變化的微(wei)分曲線的運用


  表面光(guang)潔度(du)較高(gao)的(de)(de)(de)工(gong)件,測出(chu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)-時(shi)間(jian)曲線(xian)(xian)起(qi)色(se)(se)(se)(se)(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)(de)(de)峰值明顯,對于表面光(guang)潔度(du)不(bu)高(gao)的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼,表面凹凸不(bu)平,著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)時(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)峰值不(bu)明顯,無法(fa)采用(yong)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)-時(shi)間(jian)曲線(xian)(xian)。1980年,竹(zhu)內武等人用(yong)單位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)時(shi)間(jian)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)差(cha)的(de)(de)(de)變化(hua)的(de)(de)(de)微分曲線(xian)(xian),見(jian)(jian)圖8-9,控(kong)制(zhi)不(bu)銹鋼電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)過程,即將微分曲線(xian)(xian)的(de)(de)(de)轉折點A(A為(wei)單位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)時(shi)間(jian)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)差(cha)變化(hua)趨(qu)勢的(de)(de)(de)轉變),規(gui)定(ding)為(wei)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)起(qi)始點,并按照所要(yao)求的(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)色(se)(se)(se)(se)(se)澤(ze)規(gui)定(ding)一定(ding)時(shi)間(jian)后,電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)(de)(de)變化(hua)作為(wei)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)處理終點,便(bian)能準(zhun)確控(kong)制(zhi)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩。這(zhe)種控(kong)制(zhi)設備系統圖見(jian)(jian)圖8-8,由于不(bu)銹鋼表面氧(yang)(yang)化(hua)膜的(de)(de)(de)厚度(du)與(yu)色(se)(se)(se)(se)(se)澤(ze)有密切的(de)(de)(de)關系,故控(kong)制(zhi)氧(yang)(yang)化(hua)膜厚度(du)的(de)(de)(de)均(jun)勻性是工(gong)藝中主要(yao)一環(huan),圖8-10給(gei)出(chu)了(le)SUS304不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)與(yu)氧(yang)(yang)化(hua)膜厚度(du)的(de)(de)(de)曲線(xian)(xian)。