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)色溶液組成和工(gong)藝條件
溶液: 硫酸(H2SO4)(d=1.84) 490g/L 、著色溫度 70~90℃ 、鉻酐(CrO3) 250g/L 。
隨(sui)著浸(jin)漬(zi)時(shi)間的(de)(de)不同,產生(sheng)的(de)(de)顏色(se)的(de)(de)順序是:青銅色(se),藍(lan)色(se),金黃色(se),紅色(se)和綠色(se)。
膜(mo)的(de)顏(yan)色(se)(se)(se)是由于(yu)不同厚度的(de)膜(mo)在(zai)(zai)反射和(he)透膜(mo)折射兩種光的(de)相互干涉而成色(se)(se)(se),在(zai)(zai)前面已敘述過(guo),不同的(de)厚度就產(chan)生不同的(de)顏(yan)色(se)(se)(se),因此,在(zai)(zai)著(zhu)色(se)(se)(se)過(guo)程(cheng)中,保持溶(rong)(rong)液溫度的(de)均勻性和(he)穩(wen)定(ding)(ding)性是很(hen)重(zhong)要(yao)的(de),所以著(zhu)色(se)(se)(se)用的(de)槽(cao)(cao)為鉛(qian)襯里的(de)鐵槽(cao)(cao),外套為可用蒸氣加熱的(de)保溫水套,以維持鉛(qian)槽(cao)(cao)內溶(rong)(rong)液的(de)穩(wen)定(ding)(ding),在(zai)(zai)槽(cao)(cao)內并裝有攪拌器,使溶(rong)(rong)液均勻。
2. 時(shi)間控制著(zhu)色法
將(jiang)不(bu)銹鋼浸(jin)在(zai)著(zhu)色(se)(se)液中浸(jin)漬(zi)一定時(shi)間后,就能得(de)到一定的(de)(de)顏(yan)色(se)(se)。如溫(wen)度70℃時(shi),著(zhu)色(se)(se)15min可得(de)藍色(se)(se),18min可得(de)金黃色(se)(se),20~22min可得(de)紫色(se)(se)或綠色(se)(se)。這種根據時(shi)間控制(zhi)的(de)(de)方法不(bu)能得(de)到重復的(de)(de)顏(yan)色(se)(se)。這是因(yin)為著(zhu)色(se)(se)溶液的(de)(de)溫(wen)度稍微(wei)有些變(bian)(bian)化(hua)(hua),控制(zhi)不(bu)會很(hen)準確(que),而(er)化(hua)(hua)學著(zhu)色(se)(se)液的(de)(de)化(hua)(hua)學組成(cheng)由于水(shui)分(fen)蒸發(fa)也可能有變(bian)(bian)化(hua)(hua),這兩(liang)個因(yin)素都能影響獲得(de)顏(yan)色(se)(se)的(de)(de)重現性(xing)。
3. 電位控制著色法
a. 不銹鋼著色的電位-時間曲線。
1973年(nian),伊(yi)萬斯用飽和甘汞電(dian)極(ji)作參比電(dian)極(ji),測量了不(bu)銹鋼著色過程(cheng)中(zhong)電(dian)位(wei)-時間的變化(hua)曲線。
1977年,阿里索尼等人用鉑(bo)電極作參比(bi)電極,測量了不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼著色(se)過程中(zhong)電位-時間(jian)的變化曲線(xian)。見(jian)圖8-6不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼著色(se)的電位-時間(jian)曲線(xian)。

b. 著色電位差
當不(bu)銹鋼和(he)鉑電(dian)(dian)(dian)極(ji)同浸在(zai)(zai)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液中,見圖8-7不(bu)銹鋼著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)裝置示(shi)意圖,在(zai)(zai)不(bu)銹鋼上連接電(dian)(dian)(dian)位(wei)記錄儀,在(zai)(zai)鉑電(dian)(dian)(dian)極(ji)上連上電(dian)(dian)(dian)位(wei)修正儀,在(zai)(zai)兩者之間(jian)連上導(dao)線,由于不(bu)銹鋼和(he)鉑電(dian)(dian)(dian)極(ji)的電(dian)(dian)(dian)位(wei)不(bu)同,產生(sheng)了電(dian)(dian)(dian)位(wei)差,有(you)電(dian)(dian)(dian)流通過導(dao)線,隨著(zhu)(zhu)(zhu)不(bu)銹鋼著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)過程(cheng)的化學反應(ying),氧化膜的厚度逐漸增長,電(dian)(dian)(dian)位(wei)隨著(zhu)(zhu)(zhu)發(fa)生(sheng)變(bian)化。在(zai)(zai)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)的整(zheng)個過程(cheng)中,即測(ce)得著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位(wei)-時間(jian)的關系曲線。

電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)-時(shi)間(jian)曲線上的(de)B點(dian)(dian)表(biao)示不(bu)銹(xiu)鋼的(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)達到最(zui)(zui)負的(de)最(zui)(zui)高點(dian)(dian)。B點(dian)(dian)稱為起(qi)色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)。起(qi)色(se)(se)是指不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面開(kai)始出現黑色(se)(se)斑痕,說明已形成一層引起(qi)光干涉(she)的(de)氧化膜,開(kai)始向(xiang)(xiang)有(you)色(se)(se)方向(xiang)(xiang)變化。從B點(dian)(dian)的(de)起(qi)色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)起(qi),隨著(zhu)(zhu)時(shi)間(jian)的(de)延長,不(bu)銹(xiu)鋼電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)逐漸下降(jiang)至C點(dian)(dian),C點(dian)(dian)稱為著(zhu)(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)。B-C=Δφ,稱為著(zhu)(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)差。各種顏色(se)(se)的(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)差Δφ不(bu)同,如下:
藍色 Δφ=8~11mV,膜厚(hou)0.09μm;
黃色 Δφ=13.5~16mV,膜厚0.15μm;
紅色 Δφ=17.8~18.5mV,膜(mo)厚0.18μm;
綠(lv)色 Δφ=20.8~21.6mV,膜厚0.22μm.
c. 用(yong)著(zhu)色(se)電位控制顏色(se)的重現性
隨著(zhu)著(zhu)色(se)(se)(se)時間的延長(chang),不(bu)(bu)銹鋼表面電(dian)位(wei)(wei)(wei)C與起色(se)(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)B的差(cha)值(zhi)(zhi)逐漸增大,不(bu)(bu)同(tong)電(dian)位(wei)(wei)(wei)差(cha)對應不(bu)(bu)同(tong)的顏色(se)(se)(se)。某一(yi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)差(cha)出現一(yi)定(ding)的顏色(se)(se)(se),此關(guan)系不(bu)(bu)隨著(zhu)色(se)(se)(se)液的溫度和組成(cheng)的稍微變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua),這是(shi)可以用控制電(dian)位(wei)(wei)(wei)差(cha)法進行著(zhu)色(se)(se)(se)的原因,比(bi)控制時間的重現性好(hao)。但(dan)著(zhu)色(se)(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)差(cha)對不(bu)(bu)銹鋼材料的不(bu)(bu)同(tong),該數值(zhi)(zhi)也不(bu)(bu)相同(tong),需要具體測量。在著(zhu)色(se)(se)(se)過程中,只要測得(de)(de)起色(se)(se)(se)電(dian)位(wei)(wei)(wei)B,根據上(shang)式得(de)(de):
C=B-Δφ
可(ke)以得到差色電(dian)位(wei)C,以控制得到不同(tong)的顏色。用(yong)著色電(dian)位(wei)差控制顏色的重(zhong)現性是國際公司(si)因科法(fa)的專利(li)。
d. 不銹(xiu)鋼著色(se)過程微(wei)機控(kong)制設備
各種顏(yan)色相鄰的(de)電(dian)位差距很小,只有幾(ji)毫伏,要(yao)用精(jing)密電(dian)壓(ya)表(如TH-V數(shu)字電(dian)壓(ya)表)才能分辨,這就給實際操作帶來很大(da)的(de)不便。這需要(yao)儀器設備有很高(gao)的(de)精(jing)度和(he)抗干擾性,否(fou)則,儀器本(ben)身的(de)誤差就會導致控制出錯(cuo)。如果大(da)批量生產,更要(yao)考(kao)慮(lv)采用微機(ji)自動(dong)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。

e. 單位時間電位差變(bian)化的(de)(de)微分曲(qu)線的(de)(de)運用(yong)
表(biao)面光(guang)潔度(du)較高的(de)(de)(de)(de)工(gong)件,測出的(de)(de)(de)(de)電位(wei)(wei)-時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)曲(qu)線(xian)起色(se)(se)電位(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)峰值(zhi)明顯,對于表(biao)面光(guang)潔度(du)不(bu)高的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼,表(biao)面凹(ao)凸(tu)不(bu)平,著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)時(shi)(shi)(shi)電位(wei)(wei)峰值(zhi)不(bu)明顯,無法采用(yong)電位(wei)(wei)-時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)曲(qu)線(xian)。1980年,竹內武等人用(yong)單位(wei)(wei)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)電位(wei)(wei)差的(de)(de)(de)(de)變化(hua)的(de)(de)(de)(de)微分曲(qu)線(xian),見圖(tu)(tu)8-9,控(kong)制(zhi)不(bu)銹鋼電位(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)過(guo)程,即(ji)將(jiang)微分曲(qu)線(xian)的(de)(de)(de)(de)轉折點A(A為單位(wei)(wei)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)電位(wei)(wei)差變化(hua)趨勢的(de)(de)(de)(de)轉變),規定(ding)(ding)為著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)起始點,并(bing)按照所要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)色(se)(se)澤(ze)規定(ding)(ding)一(yi)定(ding)(ding)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)后,電位(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)變化(hua)作為著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)處(chu)理終點,便能準確控(kong)制(zhi)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)彩。這種控(kong)制(zhi)設備系統圖(tu)(tu)見圖(tu)(tu)8-8,由于不(bu)銹鋼表(biao)面氧化(hua)膜的(de)(de)(de)(de)厚度(du)與色(se)(se)澤(ze)有密切的(de)(de)(de)(de)關系,故(gu)控(kong)制(zhi)氧化(hua)膜厚度(du)的(de)(de)(de)(de)均勻性是工(gong)藝中主(zhu)要(yao)一(yi)環,圖(tu)(tu)8-10給(gei)出了SUS304不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)電位(wei)(wei)與氧化(hua)膜厚度(du)的(de)(de)(de)(de)曲(qu)線(xian)。

