不銹鋼(gang)化學著(zhu)色(se)配方 19 (見表8-9),本配方由山東大學化學與化工學院李廣武、張忠誠和鄭淑娟于2004年提出。
采用化學著色工藝,在250g/dm3鉻酐,490g/dm3 硫酸和少量添加劑的混合液中,在70℃左右測定了不銹鋼樣品在著色過程中電位隨時間的變化,從而找到了不銹鋼起色電位和顏色的對應規律。即使溶液組成、溫度稍有變化,色彩也能較好的重現,將有助于解決不銹鋼表面著色的重現性問題。研究了不銹鋼預處理、各種添加劑和溫度對不銹鋼著色的影響。結果表明:經過稀硫酸活化和電拋光的不銹鋼著色均勻,色澤艷麗;不同添加劑對著色速率有明顯的影響;溫度升高明顯加快著色速率。
1. 工(gong)藝流程(cheng)
樣品(304不銹鋼)→水洗→除油(金屬去污劑除油)→水洗→電解拋光(60% H3PO4, 20%濃H2SO4,水余量,樣品為陽極,陰極為鉛塊,DA0.6A/c㎡,時間8min,溫度74℃)→水洗→活化(8% H2SO4,時間5min,溫度室溫)→水洗→化學著色(配方見19#,溫度74℃,電位測量儀負極接不銹鋼,正極接飽和甘汞電極)→水洗→堅膜(2%Na2SiO3 硅酸鈉溶液,煮沸5min)→清洗→烘干。
2. 實驗結果
①. 在(zai)24℃著色液中,不銹鋼片(pian)電位隨時間變(bian)化值見(jian)(jian)表8-24, 實驗裝置見(jian)(jian)圖(tu)8-19.
②. 在相同條件下(xia),不銹鋼著(zhu)色電動勢(shi)-時間(jian)曲線見圖8-20
由圖(tu)8-20可知,A點是(shi)起色電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei),電(dian)(dian)(dian)動勢的(de)值是(shi)負值,隨著時(shi)(shi)間的(de)延長,氧化膜(mo)不斷增(zeng)厚,電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)下(xia)降,到達(da)C點時(shi)(shi)生成(cheng)的(de)速率和(he)溶解的(de)速率趨于平衡,電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)波幅(fu)不大。溫度和(he)組(zu)成(cheng)變化不大時(shi)(shi),B點的(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)和(he)A點的(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)差(cha)ΔE與顏色有很好的(de)對應(ying)關系,較(jiao)好地解決了色彩的(de)重現(xian)問題。
③. 色譜和著(zhu)色電位(wei)差(cha)的關系見(jian)表8-25.
由(you)表 8-25可見,一(yi)定的著色(se)電(dian)位(wei)差對(dui)應著不同的顏色(se)。
④. 溫(wen)度對電動勢(shi)-時間(jian)的影(ying)響
在74℃和84℃的(de)著(zhu)色液中分別測(ce)電位-時間值。見圖8-21曲(qu)線。
由圖8-21可(ke)見,著色(se)(se)溫(wen)(wen)度(du)升高,加快著色(se)(se)速率。但溫(wen)(wen)度(du)過高,水分蒸(zheng)發較(jiao)快,顏色(se)(se)重現性較(jiao)難把握;而溫(wen)(wen)度(du)太低,著色(se)(se)慢,色(se)(se)澤差。故以70℃較(jiao)為(wei)適宜。
⑤. 活化的影響(xiang)
經過(guo)稀硫酸浸泡,增加(jia)了不(bu)銹鋼表面(mian)活(huo)性(xing)點,加(jia)快了著色速率(lv),且(qie)色澤(ze)較好。浸泡時間(jian)不(bu)宜(yi)過(guo)長,使表面(mian)發黑,影響(xiang)著色,以5~7min為適宜(yi)。
⑥. 起色電(dian)位(wei)對應的時間
相(xiang)(xiang)同(tong)時間測(ce)得的電位(wei)值不同(tong),在相(xiang)(xiang)同(tong)條件下,出(chu)現同(tong)種顏色所用時間不因試樣的大小而(er)改(gai)變。
⑦. 電解拋光的影(ying)響(xiang)
電(dian)解拋(pao)光(guang)使金屬表(biao)面(mian)(mian)形成陽離子溶解,同時在表(biao)面(mian)(mian)形成氧化(hua)膜鈍化(hua),降低(di)著(zhu)色速率。故拋(pao)光(guang)完后最(zui)好(hao)立即在稀(xi)硫酸溶液中浸(jin)泡一下。
⑧. 添加劑(ji)的影響(xiang)
著色液中加入硫代硫酸鈉(Na2S2O3)或亞硫酸鈉,由于其還原性,減慢了表面氧化速率,延長著色時間。加入硫酸錳(MnSO4),由于Mn2+的催化作用,加快著色速率;加入鉬酸銨(NH4)2MoO4,使色澤更加美觀。故添加劑的加人僅起調配著色的效果。