從表面顯微結構看,著色膜是一層疏松結構。表面有許多10~20μm的凹槽,凹槽的面積約占總面積的20%,著色膜是柔軟的,不耐磨的,易為手指所沾污,無實用價值,必須進行固膜處理,提高膜的性能。
固膜處理機理如下。將著色出來的彩(cai)色不銹(xiu)鋼放入含有鉻酐和反應促進劑的溶液中。將彩色不銹鋼放在電解槽的陰極,陽極使用鉛板,進行電解處理,通過陰極上析出的氫把六價鉻(Cr6+)還原為三價鉻(Cr3+),并形成穩定的三價鉻絡合物沉積在著色膜上,達到封孔的目的。隨著電解過程中氫離子的析出,膜表面微孔內pH上升,達到三價鉻(Cr3+)水解的pH時,水解產生Cr2O3、Cr(OH)3、鉻化物,填充在膜孔中。
固膜處理溶液(ye)成分(fen)和工藝條(tiao)件見表8-31.
化學固膜溶液成分及(ji)工藝條件(jian):
重鉻酸鉀(K2Cr2O7) 15g/L 、溫度 60~80℃ 、時間 2~3min 、氫氧化鈉(NaOH) 3g/L 、pH 6.5~7.5
固膜(mo)(mo)處(chu)理(li)對色(se)彩的(de)影響:電解固膜(mo)(mo)處(chu)理(li)后(hou),實質(zhi)上(shang)也能使氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)加厚,使彩色(se)膜(mo)(mo)的(de)顏色(se)發生(sheng)變化(hua),處(chu)理(li)時間越(yue)(yue)長,顏色(se)變化(hua)越(yue)(yue)大。因此,在達到固膜(mo)(mo)的(de)效果后(hou),盡(jin)量縮短固膜(mo)(mo)處(chu)理(li)時間。
固(gu)膜處(chu)理前后著色(se)膜顏色(se)變化見表(biao)8-32.
從(cong)表8-32可見,茶色(se)(se)(se)至(zhi)藍灰(hui)色(se)(se)(se),固(gu)(gu)(gu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)前后(hou)(hou)(hou)顏(yan)色(se)(se)(se)基(ji)本不變,黃色(se)(se)(se)由淺變深,從(cong)深黃色(se)(se)(se)開(kai)始到橙色(se)(se)(se),固(gu)(gu)(gu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)后(hou)(hou)(hou)比固(gu)(gu)(gu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)前向后(hou)(hou)(hou)移了(le)一種顏(yan)色(se)(se)(se),這是(shi)由于固(gu)(gu)(gu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)增厚了(le)著色(se)(se)(se)膜(mo)(mo)(mo)(mo),從(cong)而(er)推后(hou)(hou)(hou)了(le)一種顏(yan)色(se)(se)(se),為(wei)了(le)得到彩色(se)(se)(se)所(suo)要(yao)求的(de)顏(yan)色(se)(se)(se),在著這幾種顏(yan)色(se)(se)(se)時應提(ti)早一種顏(yan)色(se)(se)(se)出槽(cao),固(gu)(gu)(gu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)后(hou)(hou)(hou)正好達到所(suo)需(xu)要(yao)的(de)顏(yan)色(se)(se)(se)。固(gu)(gu)(gu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)處(chu)理后(hou)(hou)(hou),對原來(lai)的(de)色(se)(se)(se)澤有加深作(zuo)用。但(dan)色(se)(se)(se)澤變化在整個(ge)表面(mian)上(shang)是(shi)均勻的(de),所(suo)以(yi)可以(yi)在著色(se)(se)(se)時控制(zhi)著色(se)(se)(se)電位加以(yi)糾正。
為(wei)了穩定著色膜的色彩,使膜固化處理后(hou)色澤(ze)不(bu)變,發現用(yong)硒酸來代替硫(liu)酸、磷酸,如固膜4號(hao)配方,不(bu)僅能保持色澤(ze)穩定,而(er)且耐磨性更好(hao)。但由于硒酸價格昂貴,有毒(du)性,很少(shao)應用(yong)。
鉬酸鈉加入固膜溶液中(zhong),對顏色無影響,可(ke)明顯提高著色層的光(guang)亮度。
一、固膜(mo)處理后彩色(se)膜(mo)性能
1. 耐磨性
未(wei)經固膜處理的著色膜。經有500g荷重的橡皮頭往(wang)(wang)復摩擦(ca),5~8次即(ji)露底(di)。經過固膜處理的著色膜,可以承受(shou)200~400次往(wang)(wang)復摩擦(ca)后才露底(di)。耐磨性提高(gao)數十倍。
著色(se)膜經固膜處(chu)理后的耐磨性大大提高(gao),硬度(du)增(zeng)加。其原(yuan)因可解釋為鉻的氧化物(wu)在表面上(shang)沉(chen)積出(chu)來,使著色(se)膜變得(de)致密,使硬度(du)增(zeng)加。
2. 耐點蝕(shi)實驗(yan)
用10%FeCl3溶液,室溫,將未著色的、著巧克力色的和固膜處理的不銹鋼浸漬100h,試樣失重結果見表8-33。
由表(biao)8-33可見,著色后并固膜處(chu)理的試(shi)樣失(shi)重最小,也就是說(shuo)耐蝕(shi)性(xing)最好。
3. 針孔實驗(yan)
試樣在10%FeCl3水溶液中,室溫浸漬1h,結果見表8-34。
可(ke)以(yi)看出,僅(jin)著色(se)處理的試樣麻點(dian)大而(er)深,針孔耐蝕性比原材(cai)料(liao)還差。但(dan)固膜處理后(hou)的針孔很細(xi)很淺(qian),針孔耐蝕性最好。
4. 耐污性(xing)測試
①. 用(yong)藍墨水滴在已(yi)著色試(shi)片上,烘干后用(yong)清(qing)水沖洗,觀察試(shi)片上是否留有痕(hen)跡,見表8-35。
②. 用手(shou)觸摸(mo)試片(pian)實驗(yan)。耐污性差的試片(pian)手(shou)汗可使(shi)膜變色(se),見表8-36.
二、封閉處理
固(gu)膜(mo)處理后的著色(se)膜(mo)仍有少量孔(kong)隙(xi)存(cun)在。對固(gu)膜(mo)處理后的著色(se)膜(mo)進行封閉(bi)處理。見表8-37封閉(bi)溶(rong)液和(he)工(gong)藝條件。
封閉對著色膜的影響如下。
①. 耐(nai)摩擦性能
由表8-38可(ke)見,最(zui)滿意(yi)的結果為(wei)4號樣品(pin),即固化處理后在(zai)1%硅酸鹽水溶液中(zhong)沸騰5min。
②. 耐磨損實驗
摩擦件為塑(su)料橡皮,正壓(ya)力為0.625kgf/cm(1kgf/c㎡=98.07kPa).表(biao)8-39為各(ge)種著色膜表(biao)面(mian)耐磨損實驗結果(耐磨次數)。
由表(biao)8-39可見,電(dian)解(jie)固膜(mo)后(hou)表(biao)面(mian)耐磨(mo)(mo)損比(bi)固膜(mo)前黃(huang)(huang)色膜(mo)提高7倍,藍色膜(mo)提高11倍。封閉后(hou)表(biao)面(mian)耐磨(mo)(mo)損比(bi)電(dian)解(jie)固膜(mo)后(hou)提高0.75倍(黃(huang)(huang)色膜(mo))。
③. 表面粗糙度的影響
不銹鋼經化學著色、固膜(mo)處理和硅酸鹽封閉后表面粗糙度均會(hui)發生(sheng)變化,見表8-40不銹鋼表面粗糙度變化。