不銹鋼電化學(xue)著彩色酸性溶液成分(fen)和工藝條件見表(biao)9-9。配方2 (見表(biao)9-9)的(de)說明(ming) 。本配方由廣(guang)東(dong)工業大學(xue)材料(liao)系 李瑜(yu)煜、謝致微、黎樵燊、張文(wen)雄提出(chu)。

1. 對SUS304不銹鋼陽(yang)極氧化著金黃色技術的研究

   運(yun)用正交試(shi)驗(yan)法確(que)定最佳配(pei)方(fang)和工(gong)藝條(tiao)件，獲得的不銹鋼著色膜光(guang)亮美(mei)觀(guan)，呈金黃色。

2. 工藝(yi)條件對著色的影響

①. 溫度

  以最佳配方(fang)在不同溫度下進(jin)行著色，結果見表9-10。

 注：1. 點蝕溶液為鹽酸250mL/L+重鉻(ge)酸鉀30g/L+蒸(zheng)餾水750mL/L.

       2. 電流密度0.4A/d㎡,著(zhu)色時間3min.

       3. 電(dian)解固化(hua)10min,封閉(bi)處理5min.

  隨著(zhu)溫度(du)的上升(sheng)，著(zhu)色(se)膜的色(se)調加深，膜厚增加，可見溫度(du)的升(sheng)高(gao)加速(su)了氧化成膜，同時(shi)，膜的耐蝕性、耐磨性均提高(gao)，但光澤和光潔度(du)變差，這是由(you)于(yu)高(gao)溫下輕微過(guo)蝕所致。實驗結果表明，對于(yu)金黃色(se)膜，最佳著(zhu)色(se)溫度(du)為(wei)50℃.

②. 電流密度的影響

 以最(zui)佳溫(wen)度(du)和最(zui)佳配方為基準，不同的(de)電(dian)流密(mi)度(du)對(dui)著色的(de)影(ying)響見表(biao)9-11.

 由表(biao)9-11可(ke)知(zhi)，隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)電流(liu)(liu)密(mi)度的(de)(de)上(shang)升(sheng)，著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)(mo)的(de)(de)色(se)(se)調(diao)加(jia)(jia)深，膜(mo)(mo)厚增加(jia)(jia)，耐蝕(shi)性(xing)及耐磨(mo)性(xing)亦隨(sui)(sui)之增加(jia)(jia)，且(qie)兩者都在0.5A/d㎡附近達到最大(da)值，隨(sui)(sui)后(hou)反而(er)降低，可(ke)見電流(liu)(liu)密(mi)度的(de)(de)升(sheng)高加(jia)(jia)速了氧化(hua)膜(mo)(mo)成膜(mo)(mo)，但(dan)電流(liu)(liu)密(mi)度過大(da)，反而(er)導致(zhi)膜(mo)(mo)的(de)(de)溶解速率增大(da)，使膜(mo)(mo)厚降低，甚至導致(zhi)過蝕(shi)，使表(biao)面光(guang)澤和光(guang)潔度變(bian)差(cha)。實驗結果(guo)表(biao)明，對(dui)于金黃色(se)(se)膜(mo)(mo)，最佳著(zhu)(zhu)色(se)(se)電流(liu)(liu)密(mi)度為0.4A/d㎡.

③. 著色(se)時間(jian)的影響

表9-12為(wei)最(zui)佳配方(fang)，最(zui)佳溫(wen)度、最(zui)佳電流密度下不同著色時間(jian)對著色的影響。

由(you)表(biao)9-12可(ke)見，隨著(zhu)時間(jian)的(de)延長(chang)，著(zhu)色(se)(se)膜的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)和耐(nai)磨性(xing)(xing)增加，6min后(hou)，著(zhu)色(se)(se)膜的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)及耐(nai)磨性(xing)(xing)基本(ben)保(bao)持不變(bian)，其色(se)(se)調保(bao)持棕(zong)褐色(se)(se)；但時間(jian)太長(chang)，如30min,反而引起過蝕，導(dao)致表(biao)面(mian)光(guang)澤和光(guang)潔度變(bian)差。對(dui)金黃色(se)(se)膜，著(zhu)色(se)(se)時間(jian)以3min為(wei)宜。

3. 著色液成(cheng)分的優選和作用

①. 硫(liu)酸(suan)

 隨(sui)著(zhu)硫酸(suan)濃度的升高(gao)，試樣的腐蝕和氧化速率增加(jia)(jia)較快，氧化膜膜厚(hou)增加(jia)(jia)，耐蝕性(xing)(xing)和耐磨(mo)性(xing)(xing)提高(gao)，但濃度超過(guo)450mL/L后出現輕(qing)微(wei)過(guo)蝕，引起表面(mian)光(guang)澤和光(guang)潔度變差，最佳(jia)硫酸(suan)含量(liang)為400mL/L.

②. 鉻酐

 主要作為氧化劑(ji)，能有效地提高膜(mo)的(de)耐蝕性和(he)光潔度。考慮到環(huan)保因(yin)素，盡可能降低鉻酐含量，經過正交試驗(yan)，鉻酐為20g/L.

③. 硫酸(suan)錳作為氧(yang)化(hua)促進劑，能加速氧(yang)化(hua)和提高膜的(de)結(jie)合力，正交試驗優(you)選為3g/L.

④. 乙酸(suan)鈉(na)作(zuo)為(wei)穩(wen)定劑，起到穩(wen)定槽液的作(zuo)用，正交試驗優選為(wei)10.5g/L.

⑤. 添加劑YZ-03能有效地提高膜的(de)耐(nai)磨性、光澤(ze)和重現(xian)性。正(zheng)交試驗優(you)選為(wei)40g/L.

4. 前處理

不銹(xiu)鋼機械拋光(guang)→清洗→化(hua)學(xue)除油→清洗→電(dian)化(hua)學(xue)拋光(guang)→清洗→活化(hua)（硫酸30%,溫度0~60℃,時間3~5min)→著色。

5. 后處理

著(zhu)色后(hou)→清洗(xi)→電解固膜處理(li)→清洗(xi)→封閉處理(li)→清洗(xi)→熱風干燥→成品。

①. 電(dian)解固膜(mo)處理

   a. 鉻酐(gan)(gan)含量對(dui)著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)硬化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)影(ying)響。著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)分別在鉻酐(gan)(gan)100g/L、180g/L、250g/L的(de)(de)固化(hua)(hua)(hua)液中固化(hua)(hua)(hua)，實(shi)驗(yan)結果表(biao)明(ming)，鉻酐(gan)(gan)濃(nong)度對(dui)固化(hua)(hua)(hua)效果的(de)(de)影(ying)響不(bu)明(ming)顯，著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)的(de)(de)色(se)調基本保持金黃色(se)，耐蝕(shi)耐磨性稍有提高。鉻酐(gan)(gan)濃(nong)度高的(de)(de)固化(hua)(hua)(hua)液使用壽(shou)命較(jiao)長，建議鉻酐(gan)(gan)濃(nong)度為180g/L.

   b. 固(gu)化(hua)溫(wen)度(du)的(de)影響。著色(se)膜(mo)在(zai)27℃、50℃、70℃下的(de)固(gu)化(hua)實驗表明，溫(wen)度(du)升高(gao)，著色(se)膜(mo)顏色(se)加深，耐磨耐蝕(shi)性稍微提(ti)高(gao)，但效果不明顯(xian)。從節能和(he)操作環境考慮(lv)，建議固(gu)化(hua)溫(wen)度(du)以室溫(wen)為佳。

   c. 固化(hua)電(dian)流密(mi)度的影響。不同固化(hua)電(dian)流密(mi)度下的固化(hua)實(shi)驗(yan)結果見表9-13。

  由表9-13可(ke)見，在0.6A/d㎡ 電流(liu)密度(du)下(xia)固(gu)化略顯(xian)不足，耐蝕耐磨性略差，1.0A/d㎡ 較理想，電流(liu)密度(du)太(tai)大，如2.0A/d㎡,陽(yang)極析出大量氣泡(pao)，引起(qi)著色膜疏松(song)，使其耐磨耐蝕性降低(di)。建議固(gu)化電流(liu)密度(du)以1.0A/d㎡ 為宜。

  d. 固化(hua)時(shi)間對固化(hua)效果的影響(xiang)。

    不(bu)同(tong)固化(hua)時(shi)(shi)間即(ji)5min、10min、20min,固化(hua)結(jie)果(guo)表明，固化(hua)時(shi)(shi)間對(dui)固化(hua)效果(guo)的影響(xiang)不(bu)明顯。這是因為固化(hua)過程進(jin)行(xing)得較快之(zhi)故，當反應物填充膜微孔后，反應即(ji)趨于停止。建議采用(yong)固化(hua)時(shi)(shi)間以(yi)10min為宜(yi)。

②. 封(feng)閉(bi)處(chu)理

   為進一步提高著色膜的質量，采用1%硅酸鈉溶液，NazSiO₃對經固化處理后的著色膜進行浸泡沸騰5min的封閉處理。

6. 著色膜性能檢驗

  ①. 耐(nai)人工(gong)雨水、天然海水腐蝕(shi)實(shi)驗

  著色試樣(yang)在(zai)人工雨水、自(zi)然海水中室(shi)溫浸泡300小(xiao)時后，顏(yan)色無(wu)變化，表面光潔度好(hao)(hao)，均(jun)未出現(xian)點蝕，可見著色膜具(ju)有良好(hao)(hao)的耐自(zi)然介質(zhi)腐蝕性能，適宜作戶外裝(zhuang)飾材料。

  ②. 點(dian)滴實(shi)驗

   用40%FeCl₃對著色膜進行點滴實驗的時間為42'40”，未著色試樣為2'3”，著色試樣的耐蝕性優于未著色樣。

  ③. 膜的(de)附(fu)著力檢驗

   將著色膜劃上方格后彎曲180°,未見(jian)任何剝落現象，可見(jian)著色膜與基體結合牢固。

  ④. 耐磨(mo)性檢驗

   著(zhu)色(se)膜(mo)試(shi)樣進行1.5N負載的(de)圖(tu)釘來(lai)回刻劃(hua)實(shi)驗，其表(biao)面未(wei)見(jian)(jian)(jian)明顯劃(hua)痕。同(tong)時，試(shi)樣經受負載5.0N的(de)橡(xiang)皮270次摩擦未(wei)見(jian)(jian)(jian)脫色(se)，可見(jian)(jian)(jian)著(zhu)色(se)膜(mo)的(de)耐(nai)磨(mo)性(xing)(xing)較好(hao)。同(tong)時，實(shi)驗表(biao)明，經固(gu)(gu)化(hua)處理(li)后的(de)和封(feng)(feng)閉(bi)處理(li)后的(de)著(zhu)色(se)膜(mo)的(de)耐(nai)磨(mo)性(xing)(xing)明顯優(you)于未(wei)固(gu)(gu)化(hua)和封(feng)(feng)閉(bi)處理(li)的(de)著(zhu)色(se)膜(mo)的(de)耐(nai)磨(mo)性(xing)(xing)。