影響不銹鋼因科著色法的因素主要有以下幾點:



1. 材料成(cheng)分(fen)與著色關系


  著色用不銹(xiu)鋼基體化學成分是含鉻13%~18%,含鎳約12%,含鐵>50%,含錳約10%,含碳約0.12%,含硅約2%。常用不銹鋼中18-8型奧氏體不銹(xiu)鋼是最適合的著色材料,能得到令人滿意的彩色外觀。因其在著色溶液中較耐腐蝕,故可得到鮮艷的色彩。鐵素體不銹鋼由于在著色溶液中增加了腐蝕傾向,得到的色彩不如奧氏體不銹鋼鮮艷、光彩奪目。低鉻高碳馬氏體不銹鋼由于其耐蝕性更差,只能得到灰暗的或黑色的表面。當鐵合金中鉻含量達到12.5%(原子)時,其電位由原來的-0.56V躍變為0.20V,當含量高達25%(原子)時,電位還會有新的躍變,因此,不銹鋼的含鉻量最少是13%,如Cr13不銹鋼。



2. 材料加(jia)工(gong)狀態與著色關系


  當不銹鋼(gang)經過冷(leng)加(jia)工變形后(如彎曲、拉拔深沖(chong)、冷(leng)軋等),表面晶(jing)格的(de)(de)完整性發生破壞,使形成(cheng)的(de)(de)著色(se)膜不均勻,色(se)澤(ze)紊亂,冷(leng)加(jia)工后的(de)(de)耐蝕(shi)性也下(xia)降(jiang),形成(cheng)的(de)(de)著色(se)膜失去原有(you)光(guang)澤(ze)。但這些可以通過一(yi)定(ding)溫(wen)度的(de)(de)退火(huo)處理,可恢復(fu)原來的(de)(de)顯微(wei)組織,仍能得到良好的(de)(de)彩色(se)膜。



3. 前(qian)處理對(dui)著色的(de)影響(xiang)


 ①. 拋(pao)光


   可用機(ji)械(xie)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)、化(hua)(hua)學(xue)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)或電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang),要求表(biao)面(mian)(mian)光(guang)(guang)潔度一致(zhi),避免造成(cheng)色(se)(se)(se)(se)差,最(zui)好達(da)到鏡面(mian)(mian)光(guang)(guang)亮(liang),可得(de)最(zui)鮮艷(yan)均勻(yun)的色(se)(se)(se)(se)彩(cai)。不(bu)銹鋼(gang)機(ji)械(xie)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)后立即(ji)進行(xing)著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)處(chu)理,若拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)后在空氣(qi)中放置一段時(shi)間,外(wai)表(biao)面(mian)(mian)會形(xing)成(cheng)一層氧化(hua)(hua)膜,與著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜的結構不(bu)同,其厚度在1.0~10.0nm之間,有一定的耐蝕(shi)性,在著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)液中不(bu)易除去(qu),因而影(ying)響(xiang)新的著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜的形(xing)成(cheng),使(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)時(shi)間延長(chang),使(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)后形(xing)成(cheng)的色(se)(se)(se)(se)澤變深變暗。電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)也能使(shi)不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)形(xing)成(cheng)鈍化(hua)(hua)膜,如不(bu)除去(qu)鈍化(hua)(hua)膜,能使(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)速率變慢,但(dan)電(dian)(dian)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)形(xing)成(cheng)均勻(yun)平整的表(biao)面(mian)(mian),使(shi)色(se)(se)(se)(se)澤光(guang)(guang)亮(liang),均勻(yun)性改善。


 ②. 活化(hua)


  凡是(shi)(shi)能使不(bu)(bu)銹(xiu)鋼基體表(biao)面活化的(de)(de)(de)因素(su),均(jun)可(ke)(ke)加速(su)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)過程(cheng)。一切自然(ran)形成(cheng)的(de)(de)(de)肉眼不(bu)(bu)可(ke)(ke)見的(de)(de)(de)氧(yang)化膜(mo),是(shi)(shi)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)大敵(di),是(shi)(shi)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)成(cheng)敗的(de)(de)(de)隱患,在(zai)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)前應該(gai)去(qu)除(chu)。為了(le)消(xiao)除(chu)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面的(de)(de)(de)鈍化膜(mo),獲得(de)新鮮表(biao)面,活化程(cheng)度應恰當,以出現小(xiao)氣(qi)泡后(hou)(hou)10~15秒為宜(yi)。若活化不(bu)(bu)足(zu),著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)起色(se)(se)(se)(se)(se)電位時間延長,并(bing)出現顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)不(bu)(bu)容(rong)易控制,若活化過度,表(biao)面發生(sheng)過浸蝕,使著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)膜(mo)變(bian)得(de)暗淡無光。活化用(yong)強酸腐(fu)蝕的(de)(de)(de)方(fang)法會造成(cheng)表(biao)面腐(fu)蝕活化,影響著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)后(hou)(hou)色(se)(se)(se)(se)(se)澤的(de)(de)(de)鮮艷性。用(yong)下面兩種方(fang)法處理,能得(de)到較好(hao)的(de)(de)(de)結果。


  電(dian)解活化(hua):a.磷酸(H3PO4)10%,陽極電(dian)流密度1A/d㎡2,溫(wen)度室溫(wen),時(shi)間(jian)(jian)3~5min,陰極鉛板;b.硫酸(H2SO4)10%,陽極電(dian)流密度5A/d㎡, 溫(wen)度 室溫(wen),時(shi)間(jian)(jian)5min,陰極鉛板。


  化學活化:硫酸(suan)(H2SO4)10%(體積分數),鹽酸(suan)(HC1)10%(體積分數),余為水,溫度室溫,時間5~10min.出(chu)現小(xiao)氣泡10~15秒。


 ③. 前處理(li)對著色的影響,見表8-8。


表 8.jpg


從表(biao)8-8可知,不銹(xiu)鋼著色(se)工藝中(zhong)前處理(li)影響著色(se)速(su)率(lv)、表(biao)面顏色(se)的均勻性。電(dian)拋光(guang)配合陽極處理(li)的方(fang)法可得(de)到(dao)滿意的膜層。



4. 著色液濃度對著色的(de)影響(xiang)


著色液濃(nong)度(du)對電位-時間關(guan)系的影響見圖8-11。


圖 11.jpg


 ①. 為(wei)正(zheng)常的著色液濃度。


 ②. 當鉻酐濃度不變(CrO3 250g/L),減少硫酸濃度(H2SO4<490g/L),曲線右移,起色電位推遲,所需顏色的時間推遲,彩色膜的色差較明顯。


 ③. 當硫酸濃度不變(H2SO4 490g/L),增大鉻酐濃度(CrO3>250g/L),電極電位-時間曲線左移。由于鉻酐濃度增加,加速彩色膜的形成,縮短到達所需顏色的時間。但若鉻酐濃度過高,會使化學著色的顏色變得難以控制,在獲得深色彩時,色澤不夠光亮。



5. 著色液(ye)溫度對化學著色的影響(xiang)


隨著(zhu)(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)(ye)溫(wen)度(du)的(de)升高,離子的(de)擴散(san)速率加快,從而加速著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)的(de)形成(cheng)。但(dan)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)(ye)溫(wen)度(du)過高,如(ru)(ru)在90℃以(yi)上,會使(shi)溶液(ye)(ye)中的(de)水分蒸發(fa),改變(bian)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)(ye)的(de)成(cheng)分。著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)(ye)溫(wen)度(du)過低(di),如(ru)(ru)在70℃以(yi)下,會明顯降(jiang)低(di)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)的(de)形成(cheng)速率。見圖8-12,當著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)(ye)溫(wen)度(du)為(60±5)℃,著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)起色(se)(se)點推(tui)遲,使(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)的(de)色(se)(se)彩不(bu)均勻。


圖 12.jpg



6. 著色液均(jun)勻(yun)性的(de)影響


各種(zhong)不(bu)銹鋼的(de)(de)電(dian)化(hua)學性能不(bu)一致、著(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)波動、著(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)濃度(du)的(de)(de)變化(hua)、著(zhu)色(se)(se)(se)時(shi)間的(de)(de)長短不(bu)一,所有(you)這些不(bu)均(jun)勻性,都對(dui)著(zhu)色(se)(se)(se)色(se)(se)(se)彩(cai)有(you)影響。特別是溫(wen)(wen)度(du)和(he)時(shi)間,稍有(you)變化(hua),色(se)(se)(se)彩(cai)隨(sui)之(zhi)變化(hua),這就是國(guo)內在(zai)不(bu)銹鋼著(zhu)色(se)(se)(se)普遍(bian)存在(zai)的(de)(de)待解難題,也(ye)是因科工藝專利(li)中(zhong)對(dui)外絕對(dui)保密的(de)(de)關鍵。著(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)的(de)(de)成(cheng)(cheng)分和(he)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)不(bu)均(jun)勻是隨(sui)著(zhu)著(zhu)色(se)(se)(se)的(de)(de)進行而造成(cheng)(cheng)著(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度(du)和(he)成(cheng)(cheng)分的(de)(de)變化(hua)。必須加強攪拌(ban),及(ji)時(shi)調(diao)整補充著(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)成(cheng)(cheng)分。攪拌(ban)使(shi)著(zhu)色(se)(se)(se)膜的(de)(de)色(se)(se)(se)彩(cai)明顯優于(yu)不(bu)攪拌(ban)的(de)(de)著(zhu)色(se)(se)(se)膜。



7. 添加劑對看色的影響


 ①. 氯(lv)化(hua)鈉(NaCl): 氯(lv)化(hua)鈉可明顯提高(gao)著色速(su)率(lv),可縮(suo)短5~10min,但(dan)著色過程中(zhong)會(hui)發生強烈的刺激性氯(lv)氣味(wei)。


 ②. 碳酸錳(MnCO3): 可使著色速率加快,著巧克力色和金黃色的時間可縮短5~8min,且無刺激性氣味。


 ③. 鉬(mu)酸銨(an): 加入(ru)硬(ying)化處理液可(ke)明顯提高(gao)著色(se)層的光(guang)亮(liang)度。



8. 后處(chu)理對(dui)著色膜的影響


 后處理是在不銹(xiu)鋼著色后填充氧化(hua)膜(mo)空(kong)隙,加固(gu)氧化(hua)膜(mo)以提高膜(mo)的(de)耐磨性、耐蝕性和(he)耐污性。


 后處(chu)理方(fang)法(fa)有(you)熱水(shui)(shui)封(feng)(feng)閉、化學封(feng)(feng)閉、電解固膜處(chu)理、水(shui)(shui)玻(bo)璃封(feng)(feng)閉等方(fang)法(fa)。熱水(shui)(shui)封(feng)(feng)閉、化學封(feng)(feng)閉和水(shui)(shui)玻(bo)璃封(feng)(feng)閉對表(biao)面(mian)顏(yan)色(se)的影響(xiang)不(bu)大,電解固膜處(chu)理會改變表(biao)面(mian)顏(yan)色(se)。


 后處理對著(zhu)色表面耐(nai)蝕(shi)性的(de)影響見(jian)圖8-13。在0.2mol/L鹽酸溶(rong)液中,測(ce)定下列4種試樣的(de)腐(fu)蝕(shi)電位(wei),以評(ping)定其耐(nai)蝕(shi)性。


圖 13.jpg


 試樣1僅進行機械拋光(guang)不(bu)著(zhu)色。


 試樣2著(zhu)巧克力色,但未后處(chu)理(li)。


 試樣3著巧(qiao)克力(li)色,化學封閉(bi)。


 試樣4著巧(qiao)克力色,再電解固膜處理。


 由圖8-13可(ke)見,試(shi)樣1的(de)電(dian)位最低,腐蝕(shi)(shi)最嚴重。試(shi)樣3的(de)腐蝕(shi)(shi)電(dian)位高于試(shi)樣2,試(shi)樣4的(de)腐蝕(shi)(shi)電(dian)位高于試(shi)樣3。試(shi)樣4著色膜(mo)經電(dian)解固(gu)膜(mo)后,具有最佳的(de)耐蝕(shi)(shi)性,其表面形成尖晶石結構(gou)的(de)鉻(ge)氧化物,填充了多孔(kong)的(de)著色膜(mo),使氧化膜(mo)變得致密、增厚(hou)和(he)硬化。



9. 國內對因科工藝研究的進展(zhan)


 上(shang)海鋼(gang)鐵研(yan)究所(suo)孫奇、顧(gu)小青(qing)在實驗室(shi)的(de)基礎(chu)上(shang),參考日本專利(li),結合工作經驗,用實驗室(shi)常規儀器來(lai)精(jing)確地控(kong)制色(se)彩(cai)(cai),取得色(se)彩(cai)(cai)重現性好、色(se)彩(cai)(cai)基本無(wu)差異、成材率達到99.5%的(de)可喜成就,為不銹鋼(gang)的(de)研(yan)究打下(xia)基礎(chu)。其實例如下(xia)。


 ①. 熱軋 415mm 304不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)材,經固溶熱處理105℃×15min,酸洗,機械拋光后在70~75℃溫度下,14~22min得到光亮度好、均勻性一致、重現性好的藍色、金黃色、紅色和綠色的彩鋼管。


 ②. 熱軋 2mm板材 75mm×180mm 1Cr18Ni9 不銹鋼,經(jing)研磨,機械(xie)拋光后在70~75℃,在12~25min時間內獲得光亮度(du)好、均勻度(du)一致或較致、重現性(xing)好的藍(lan)、金、綠、紅(hong)等色。


 ③冷軋鋼(gang)板,尺寸(cun)(110~220mm)×0.4mm 1Cr18Ni9 不銹鋼(gang)在76℃時(shi),獲得光亮度(du)較好(hao),均勻(yun)度(du)一致(zhi),重現性(xing)好(hao)的灰(hui)、藍、金黃(huang)、紅、綠諸色。