一、不(bu)銹鋼電化學(xue)著色法使用的電信號
在化學(xue)著(zhu)色法中沒有施加外在的電流。所需的電流、電位,皆發生在不銹鋼的自身,利用輔助電極,如飽和甘汞電極(SCE)或鉑電極(Pt)和精密電壓數字計可以測出不銹鋼存在的電位。
在電(dian)(dian)化學著(zhu)色法(fa)中,在不銹(xiu)(xiu)鋼上施加(jia)可控制的電(dian)(dian)流(liu)信號(hao),強制不銹(xiu)(xiu)鋼發生氧化,從而生成(cheng)著(zhu)色膜。施加(jia)的電(dian)(dian)信號(hao)以電(dian)(dian)流(liu)法(fa)表示或電(dian)(dian)壓法(fa)表示。
1. 電流法
又可分(fen)為:
①. 恒定直流電流法,電流大小不變;
②. 脈沖(chong)電(dian)流法(fa),施加(jia)的(de)(de)電(dian)流信號(hao)是以脈沖(chong)的(de)(de)形式不斷發生變化的(de)(de)。
2. 電位法(fa)
又可分為:
①. 脈沖電(dian)位法;
②.恒定(ding)電(dian)位法。
二、不銹鋼(gang)電(dian)化學著色(se)法(fa)的特點(dian)
電化學(xue)著色法的優點:
①. 顏色可控性很好,時間范圍寬并縮(suo)短;
②. 顏色的重現性好;
③. 受(shou)不銹鋼表面狀況的影響較小;
④. 處(chu)理(li)溫(wen)度較(jiao)低(di),有些工(gong)藝(yi)可在室(shi)溫(wen)下進行,改(gai)善(shan)了(le)工(gong)作環(huan)境,溶液成分波(bo)動較(jiao)小;
⑤. 溶液成分含(han)量較低(di),因而污染程度較輕;
⑥. 用脈沖電流法(fa)著色,溶液(ye)工(gong)作(zuo)壽命比化學(xue)法(fa)的長。
電(dian)化學著色(se)法(fa)(fa)的(de)缺點(dian)(dian)主要有兩點(dian)(dian):一(yi)是(shi)電(dian)力線分(fen)布不(bu)均(jun)勻(yun),這是(shi)由不(bu)銹(xiu)鋼工件形狀太復雜所(suo)引起的(de),電(dian)化學著色(se)法(fa)(fa)最(zui)(zui)適(shi)合簡單的(de),如平板(ban)、帶(dai)狀物(wu)的(de)著色(se);二是(shi)顏色(se)不(bu)均(jun)勻(yun),這是(shi)由電(dian)流分(fen)布不(bu)均(jun)勻(yun)所(suo)致(zhi),最(zui)(zui)好是(shi)使用恒(heng)電(dian)位法(fa)(fa)來克服這一(yi)缺點(dian)(dian)。
三、不銹鋼電(dian)化學著色成(cheng)膜機理
1. 陽極電流(電位)反應
電(dian)化學(xue)著(zhu)色(se)液的(de)(de)主要(yao)成(cheng)分基(ji)本上是鉻酐(CrO3)和硫酸(H2SO4),不銹鋼(gang)浸人(ren)著(zhu)色(se)液并(bing)施加陽極電(dian)流(電(dian)位)后,在電(dian)化學(xue)著(zhu)色(se)的(de)(de)過程(cheng)中(zhong)陽極發生的(de)(de)反應為(wei):
M = Mn+ +ne(9-1)
式中M表示不銹鋼成分,如鉻、鎳(nie)、鐵等,由于陽極電流的(de)(de)作(zuo)用,金屬(shu)成分以離子態進入(ru)著(zhu)色液與(yu)金屬(shu)的(de)(de)界面(mian)層中。
2. 陰極電流反應
不銹鋼上施(shi)加陰極電流(電位)時發生的(de)反(fan)應可能(neng)是(shi):
HCrO-4+7H++3e = Cr3++4H2O (9-2) 或 Cr2O2-7 +14H++6e = 2Cr3++7H2O
同時伴有水(shui)解反應:
H2O+H++2e = H2+OH- (9-3)
3. 著色膜(mo)的形成
當電(dian)化學(xue)反應(ying)一段(duan)時(shi)間后,在(zai)金屬-溶液界(jie)面上,陽(yang)極(ji)和陰極(ji)電(dian)流(liu)生成的金屬離子在(zai)表(biao)面發生水解(jie)反應(ying)如下:
pMn++qCr3++rH2O = MpCrqOr+2rH+ (9-4)
式(shi)中,p、q、r為正整(zheng)數,且有(you)np+3q=2r的關系。
在溶液-金屬界面上,Mn+、Cr3+的濃度達到臨界值,超過富鉻的尖晶石氧化物的溶解度,水解反應形成著色膜MpCrqOr.
Mn+、Cr3+的擴散乃是著色膜形成的關鍵步驟。陽極反應生成的Mn+通過膜中的孔隙擴散到膜的表面,與陰極反應生成的Cr3+絡合,使著色膜不斷地生長增厚。