影響不銹鋼因科著色法的因素主要有以下幾點:
1. 材料成分與著色(se)關(guan)系
著色用不(bu)銹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(cai)料加工(gong)狀態與著色關系(xi)
當(dang)不(bu)銹鋼(gang)經過冷(leng)加(jia)工變形后(hou)(如彎曲、拉拔深沖、冷(leng)軋等),表面(mian)晶格的(de)完整性(xing)發生(sheng)破壞(huai),使形成的(de)著色(se)(se)膜(mo)不(bu)均勻(yun),色(se)(se)澤(ze)紊亂,冷(leng)加(jia)工后(hou)的(de)耐蝕性(xing)也下降,形成的(de)著色(se)(se)膜(mo)失去原(yuan)有光澤(ze)。但這些可以通過一定溫(wen)度的(de)退火處理,可恢復原(yuan)來(lai)的(de)顯微組(zu)織(zhi),仍(reng)能得到良好的(de)彩色(se)(se)膜(mo)。
3. 前處(chu)理對著色(se)的影響
①. 拋光
可(ke)用機械(xie)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)、化(hua)學(xue)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)或(huo)電化(hua)學(xue)拋(pao)(pao)光(guang)(guang),要求表面(mian)(mian)(mian)光(guang)(guang)潔度一致,避免造成(cheng)色(se)(se)(se)(se)差(cha),最(zui)(zui)好達到鏡面(mian)(mian)(mian)光(guang)(guang)亮,可(ke)得最(zui)(zui)鮮(xian)艷(yan)均勻(yun)的(de)色(se)(se)(se)(se)彩。不(bu)(bu)銹鋼(gang)機械(xie)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)后(hou)立即(ji)進(jin)行著色(se)(se)(se)(se)處理,若拋(pao)(pao)光(guang)(guang)后(hou)在(zai)空氣中(zhong)放置一段時間,外(wai)表面(mian)(mian)(mian)會形(xing)(xing)成(cheng)一層氧化(hua)膜,與(yu)著色(se)(se)(se)(se)膜的(de)結構不(bu)(bu)同,其厚度在(zai)1.0~10.0nm之間,有一定(ding)的(de)耐(nai)蝕(shi)性,在(zai)著色(se)(se)(se)(se)液中(zhong)不(bu)(bu)易除(chu)去,因而影響新(xin)的(de)著色(se)(se)(se)(se)膜的(de)形(xing)(xing)成(cheng),使(shi)(shi)著色(se)(se)(se)(se)時間延長,使(shi)(shi)著色(se)(se)(se)(se)后(hou)形(xing)(xing)成(cheng)的(de)色(se)(se)(se)(se)澤(ze)變深(shen)變暗。電化(hua)學(xue)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)也(ye)能使(shi)(shi)不(bu)(bu)銹鋼(gang)表面(mian)(mian)(mian)形(xing)(xing)成(cheng)鈍(dun)化(hua)膜,如(ru)不(bu)(bu)除(chu)去鈍(dun)化(hua)膜,能使(shi)(shi)著色(se)(se)(se)(se)速率變慢,但電拋(pao)(pao)光(guang)(guang)形(xing)(xing)成(cheng)均勻(yun)平(ping)整的(de)表面(mian)(mian)(mian),使(shi)(shi)色(se)(se)(se)(se)澤(ze)光(guang)(guang)亮,均勻(yun)性改善(shan)。
②. 活(huo)化
凡是(shi)能使不(bu)(bu)銹鋼基(ji)體(ti)表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)化(hua)(hua)的(de)(de)因素,均可(ke)(ke)加速著色(se)過(guo)程(cheng)。一切自然形成(cheng)的(de)(de)肉眼不(bu)(bu)可(ke)(ke)見的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo),是(shi)著色(se)的(de)(de)大敵,是(shi)著色(se)成(cheng)敗的(de)(de)隱患,在著色(se)前應該(gai)去除。為了(le)消除不(bu)(bu)銹鋼表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo),獲得新鮮表(biao)面(mian)(mian),活(huo)(huo)化(hua)(hua)程(cheng)度(du)應恰當(dang),以出現小氣泡后(hou)10~15秒為宜。若(ruo)活(huo)(huo)化(hua)(hua)不(bu)(bu)足,著色(se)的(de)(de)起色(se)電位時(shi)間(jian)延長,并出現顏色(se)不(bu)(bu)容易(yi)控(kong)制,若(ruo)活(huo)(huo)化(hua)(hua)過(guo)度(du),表(biao)面(mian)(mian)發(fa)生過(guo)浸蝕,使著色(se)膜(mo)變(bian)得暗淡無光。活(huo)(huo)化(hua)(hua)用強酸腐蝕的(de)(de)方(fang)法會(hui)造成(cheng)表(biao)面(mian)(mian)腐蝕活(huo)(huo)化(hua)(hua),影響著色(se)后(hou)色(se)澤(ze)的(de)(de)鮮艷性。用下面(mian)(mian)兩種方(fang)法處理,能得到較(jiao)好的(de)(de)結(jie)果。
電解活化:a.磷酸(suan)(H3PO4)10%,陽極電流密度(du)1A/d㎡2,溫度(du)室溫,時間(jian)3~5min,陰極鉛板;b.硫酸(suan)(H2SO4)10%,陽極電流密度(du)5A/d㎡, 溫度(du) 室溫,時間(jian)5min,陰極鉛板。
化學活化:硫酸(H2SO4)10%(體(ti)積分(fen)數),鹽酸(HC1)10%(體(ti)積分(fen)數),余為水,溫(wen)度室溫(wen),時間5~10min.出現小氣泡10~15秒。
③. 前(qian)處理對著色的影響,見表8-8。

從表8-8可知,不銹鋼著(zhu)色(se)工(gong)藝中前處理(li)(li)影響(xiang)著(zhu)色(se)速率、表面(mian)顏色(se)的(de)(de)均(jun)勻性。電拋(pao)光配合陽(yang)極(ji)處理(li)(li)的(de)(de)方法可得(de)到滿(man)意的(de)(de)膜層。
4. 著色液濃度對著色的影(ying)響
著色液濃度(du)對電(dian)位-時間關(guan)系的影響見圖(tu)8-11。

①. 為正常的著色液(ye)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(se)液溫度對化(hua)學著色(se)的影響
隨著(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)色(se)(se)液溫(wen)度(du)的(de)升高,離子的(de)擴散速(su)(su)率加快,從而加速(su)(su)著(zhu)(zhu)色(se)(se)的(de)形成。但(dan)著(zhu)(zhu)色(se)(se)液溫(wen)度(du)過高,如(ru)在90℃以上(shang),會(hui)使溶液中的(de)水分蒸發(fa),改變著(zhu)(zhu)色(se)(se)液的(de)成分。著(zhu)(zhu)色(se)(se)液溫(wen)度(du)過低(di),如(ru)在70℃以下,會(hui)明顯降低(di)著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)的(de)形成速(su)(su)率。見(jian)圖(tu)8-12,當著(zhu)(zhu)色(se)(se)液溫(wen)度(du)為(60±5)℃,著(zhu)(zhu)色(se)(se)起色(se)(se)點推遲,使著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)的(de)色(se)(se)彩不均勻。

6. 著色(se)液(ye)均勻性的影響
各種不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)電(dian)化(hua)(hua)學(xue)性能不(bu)一致、著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)(ye)溫(wen)(wen)度的(de)波動、著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)(ye)濃度的(de)變化(hua)(hua)、著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)時(shi)間的(de)長短不(bu)一,所有這些(xie)不(bu)均(jun)勻性,都對著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)色(se)(se)(se)彩有影(ying)響。特(te)別是溫(wen)(wen)度和時(shi)間,稍有變化(hua)(hua),色(se)(se)(se)彩隨之(zhi)變化(hua)(hua),這就是國內(nei)在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)普(pu)遍存(cun)在的(de)待(dai)解難題,也是因科工藝(yi)專利(li)中(zhong)對外絕對保密(mi)的(de)關鍵。著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)(ye)的(de)成(cheng)(cheng)分和溫(wen)(wen)度的(de)不(bu)均(jun)勻是隨著(zhu)(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)的(de)進行而(er)造成(cheng)(cheng)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)(ye)溫(wen)(wen)度和成(cheng)(cheng)分的(de)變化(hua)(hua)。必(bi)須加強攪拌(ban),及時(shi)調(diao)整補充著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)(ye)成(cheng)(cheng)分。攪拌(ban)使(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜的(de)色(se)(se)(se)彩明顯優于不(bu)攪拌(ban)的(de)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜。
7. 添加劑(ji)對看色的影(ying)響
①. 氯化鈉(NaCl): 氯化鈉可明顯(xian)提(ti)高著色速(su)率,可縮短5~10min,但著色過程中會(hui)發(fa)生強烈的(de)刺激性(xing)氯氣味(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. 鉬酸銨: 加入硬化(hua)處理液可明(ming)顯提高著(zhu)色層的光亮度。
8. 后處理(li)對著色膜的影響(xiang)
后處理是在不銹鋼著(zhu)色后填充氧化膜(mo)空隙,加固(gu)氧化膜(mo)以提(ti)高膜(mo)的耐磨(mo)性(xing)、耐蝕(shi)性(xing)和耐污(wu)性(xing)。
后處理(li)方(fang)法有(you)熱水(shui)(shui)(shui)封(feng)閉(bi)、化學封(feng)閉(bi)、電(dian)解固膜(mo)處理(li)、水(shui)(shui)(shui)玻璃(li)封(feng)閉(bi)等方(fang)法。熱水(shui)(shui)(shui)封(feng)閉(bi)、化學封(feng)閉(bi)和水(shui)(shui)(shui)玻璃(li)封(feng)閉(bi)對(dui)表面顏(yan)色的影響不大,電(dian)解固膜(mo)處理(li)會改變表面顏(yan)色。
后(hou)處理對著色表面耐蝕(shi)(shi)性的(de)影響見圖8-13。在0.2mol/L鹽酸溶液(ye)中,測定下列4種試樣的(de)腐蝕(shi)(shi)電(dian)位,以評定其耐蝕(shi)(shi)性。

試(shi)樣1僅進行機械拋光不著色。
試樣2著巧克力色,但未(wei)后(hou)處理。
試樣(yang)3著巧(qiao)克(ke)力色(se),化學封閉(bi)。
試樣4著巧克力(li)色(se),再電(dian)解固膜處理。
由(you)圖8-13可見(jian),試(shi)樣(yang)1的(de)(de)電(dian)位(wei)最低(di),腐蝕(shi)最嚴重。試(shi)樣(yang)3的(de)(de)腐蝕(shi)電(dian)位(wei)高(gao)于試(shi)樣(yang)2,試(shi)樣(yang)4的(de)(de)腐蝕(shi)電(dian)位(wei)高(gao)于試(shi)樣(yang)3。試(shi)樣(yang)4著(zhu)色膜(mo)經(jing)電(dian)解固膜(mo)后,具有最佳的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性,其表面形成尖晶(jing)石結構(gou)的(de)(de)鉻氧化物(wu),填充(chong)了多孔的(de)(de)著(zhu)色膜(mo),使(shi)氧化膜(mo)變得(de)致密、增(zeng)厚和硬化。
9. 國內對因科工藝研究的進(jin)展
上海鋼鐵研究所(suo)孫奇(qi)、顧小(xiao)青在(zai)實驗(yan)(yan)室的(de)基(ji)礎(chu)上,參考日(ri)本(ben)專(zhuan)利,結合工作(zuo)經驗(yan)(yan),用實驗(yan)(yan)室常規(gui)儀器來精確地(di)控(kong)制色彩,取得色彩重現性好、色彩基(ji)本(ben)無差異、成(cheng)材率(lv)達到99.5%的(de)可喜成(cheng)就,為不銹(xiu)鋼的(de)研究打下基(ji)礎(chu)。其實例如下。
①. 熱軋 415mm 304不(bu)銹鋼管材,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(gang),經研磨,機械拋光(guang)后在70~75℃,在12~25min時間(jian)內獲得光(guang)亮度好(hao)、均勻度一致(zhi)或較(jiao)致(zhi)、重現性好(hao)的藍、金、綠(lv)、紅等色。
③冷軋(ya)鋼板,尺(chi)寸(110~220mm)×0.4mm 1Cr18Ni9 不(bu)銹鋼在76℃時,獲得光亮度(du)較好,均勻度(du)一致,重現性好的灰、藍、金黃、紅、綠諸色。

