不銹鋼電化學(xue)著彩(cai)色酸性溶(rong)液成分(fen)和(he)工藝條(tiao)件見表(biao)9-9。配(pei)方2 (見表(biao)9-9)的說(shuo)明 。本配(pei)方由廣東工業大學(xue)材(cai)料系 李瑜煜、謝致微、黎樵燊、張(zhang)文雄提出。

1. 對SUS304不銹鋼陽(yang)極氧化著金黃色技術的研究

   運用(yong)正交(jiao)試驗法確定最佳配(pei)方和工藝條件，獲得(de)的不銹鋼(gang)著色膜光亮(liang)美觀，呈(cheng)金黃色。

2. 工藝(yi)條件對著(zhu)色的影響

①. 溫度(du)

  以最(zui)佳配(pei)方在不同溫度下進行著(zhu)色(se)，結(jie)果見(jian)表(biao)9-10。

 注：1. 點(dian)蝕(shi)溶液為鹽酸250mL/L+重(zhong)鉻酸鉀30g/L+蒸(zheng)餾水750mL/L.

       2. 電流密度0.4A/d㎡,著色時間3min.

       3. 電解固化10min,封閉處理(li)5min.

  隨著溫(wen)度(du)的上升(sheng)，著色(se)膜(mo)的色(se)調加(jia)深，膜(mo)厚增(zeng)加(jia)，可見溫(wen)度(du)的升(sheng)高加(jia)速了氧(yang)化成(cheng)膜(mo)，同時，膜(mo)的耐蝕性、耐磨性均提高，但(dan)光澤(ze)和光潔度(du)變差，這是由于(yu)高溫(wen)下輕微過蝕所致。實驗結果表明，對于(yu)金黃色(se)膜(mo)，最佳著色(se)溫(wen)度(du)為50℃.

②. 電流密度(du)的影響

 以最佳溫度和最佳配方為基準，不同的電流密(mi)度對著色(se)的影響(xiang)見(jian)表9-11.

 由(you)表9-11可知，隨著(zhu)(zhu)電(dian)流密(mi)度(du)(du)的上升(sheng)，著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜的色(se)(se)調加(jia)深，膜厚(hou)增加(jia)，耐蝕(shi)(shi)性及耐磨性亦隨之增加(jia)，且兩者都(dou)在0.5A/d㎡附(fu)近達到最(zui)大值，隨后(hou)反而降低，可見電(dian)流密(mi)度(du)(du)的升(sheng)高加(jia)速了氧(yang)化膜成膜，但電(dian)流密(mi)度(du)(du)過(guo)大，反而導致膜的溶(rong)解速率(lv)增大，使(shi)膜厚(hou)降低，甚(shen)至導致過(guo)蝕(shi)(shi)，使(shi)表面光澤和光潔(jie)度(du)(du)變(bian)差(cha)。實驗結果表明(ming)，對于金黃色(se)(se)膜，最(zui)佳著(zhu)(zhu)色(se)(se)電(dian)流密(mi)度(du)(du)為0.4A/d㎡.

③. 著色時間的影響

表9-12為最佳配方，最佳溫(wen)度、最佳電流(liu)密度下不同著色(se)時(shi)間對著色(se)的(de)影響。

由(you)表(biao)9-12可見，隨(sui)著時(shi)間的(de)延長(chang)，著色(se)膜(mo)(mo)的(de)耐蝕(shi)性和耐磨(mo)(mo)性增加，6min后，著色(se)膜(mo)(mo)的(de)耐蝕(shi)性及耐磨(mo)(mo)性基本保(bao)持不變，其色(se)調保(bao)持棕褐色(se)；但時(shi)間太(tai)長(chang)，如30min,反而引起過蝕(shi)，導致表(biao)面光(guang)(guang)澤和光(guang)(guang)潔度(du)變差。對金黃(huang)色(se)膜(mo)(mo)，著色(se)時(shi)間以3min為宜。

3. 著色液成分的(de)優選和作用

①. 硫酸

 隨著(zhu)硫酸濃度(du)的升高，試樣的腐蝕和(he)氧化速率(lv)增(zeng)加(jia)較快，氧化膜膜厚增(zeng)加(jia)，耐蝕性和(he)耐磨性提高，但濃度(du)超過450mL/L后出現輕微過蝕，引起表面光澤和(he)光潔度(du)變(bian)差，最佳(jia)硫酸含量為400mL/L.

②. 鉻酐

 主要作(zuo)為氧(yang)化劑，能有效地提(ti)高膜的(de)耐蝕性和(he)光潔(jie)度。考慮到(dao)環保因(yin)素(su)，盡可(ke)能降(jiang)低鉻酐含量，經過正(zheng)交(jiao)試驗(yan)，鉻酐為20g/L.

③. 硫酸錳作(zuo)為(wei)氧化(hua)促進劑(ji)，能加速氧化(hua)和提高膜的(de)結合力，正(zheng)交(jiao)試驗優選(xuan)為(wei)3g/L.

④. 乙酸鈉作(zuo)為穩定劑，起到穩定槽液(ye)的作(zuo)用，正(zheng)交試驗(yan)優選為10.5g/L.

⑤. 添(tian)加劑YZ-03能有效地提高膜的耐磨(mo)性(xing)、光澤和重現(xian)性(xing)。正交試驗優選(xuan)為40g/L.

4. 前處(chu)理

不(bu)銹鋼機械拋光(guang)→清洗(xi)→化(hua)學除油→清洗(xi)→電化(hua)學拋光(guang)→清洗(xi)→活化(hua)（硫酸30%,溫(wen)度(du)0~60℃,時間3~5min)→著色。

5. 后處理

著色后→清洗(xi)→電解固膜處(chu)理(li)(li)→清洗(xi)→封閉處(chu)理(li)(li)→清洗(xi)→熱風干燥(zao)→成品。

①. 電解固膜處(chu)理(li)

   a. 鉻酐(gan)(gan)含量對著色膜硬化的影響。著色膜分別在鉻酐(gan)(gan)100g/L、180g/L、250g/L的固(gu)化液中固(gu)化，實驗結果表明，鉻酐(gan)(gan)濃度對固(gu)化效果的影響不明顯(xian)，著色膜的色調(diao)基本(ben)保持(chi)金黃色，耐蝕耐磨(mo)性稍有(you)提高。鉻酐(gan)(gan)濃度高的固(gu)化液使(shi)用(yong)壽命較長，建議鉻酐(gan)(gan)濃度為180g/L.

   b. 固(gu)化溫(wen)度(du)的(de)影響。著色膜在27℃、50℃、70℃下的(de)固(gu)化實驗表明，溫(wen)度(du)升高，著色膜顏色加深，耐磨耐蝕性稍微提高，但(dan)效果(guo)不明顯。從節能和(he)操(cao)作環境考慮，建(jian)議固(gu)化溫(wen)度(du)以(yi)室溫(wen)為佳。

   c. 固(gu)(gu)化電流密(mi)度(du)的影響。不同固(gu)(gu)化電流密(mi)度(du)下的固(gu)(gu)化實驗結果見表9-13。

  由表(biao)9-13可見(jian)，在0.6A/d㎡ 電流(liu)密(mi)度下(xia)固(gu)化(hua)略(lve)顯不足，耐(nai)蝕耐(nai)磨性略(lve)差，1.0A/d㎡ 較理想，電流(liu)密(mi)度太大(da)(da)，如2.0A/d㎡,陽極析出大(da)(da)量氣泡，引起著色膜疏松，使其耐(nai)磨耐(nai)蝕性降(jiang)低。建議固(gu)化(hua)電流(liu)密(mi)度以(yi)1.0A/d㎡ 為宜。

  d. 固化時間對(dui)固化效(xiao)果的影(ying)響。

    不同固(gu)化時間(jian)即5min、10min、20min,固(gu)化結果(guo)表明，固(gu)化時間(jian)對固(gu)化效果(guo)的影響(xiang)不明顯(xian)。這(zhe)是因為固(gu)化過程進行得較快之故，當反(fan)應(ying)物填充膜(mo)微(wei)孔后，反(fan)應(ying)即趨于停止。建(jian)議采用固(gu)化時間(jian)以10min為宜。

②. 封閉處理

   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(zhu)色膜(mo)性能(neng)檢驗

  ①. 耐人(ren)工雨水、天然海水腐蝕實驗

  著色試(shi)樣在人工雨水(shui)、自然海水(shui)中室溫(wen)浸泡300小時后，顏色無變化，表面(mian)光潔度好，均未出現點蝕，可(ke)見著色膜(mo)具有良好的(de)耐自然介(jie)質腐蝕性能(neng)，適宜作戶(hu)外(wai)裝飾(shi)材料(liao)。

  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. 膜的附著力檢(jian)驗

   將(jiang)著色膜劃上方(fang)格后彎曲180°,未見(jian)任(ren)何(he)剝落現象，可見(jian)著色膜與(yu)基體結合(he)牢固。

  ④. 耐磨性(xing)檢驗

   著(zhu)色(se)膜試樣進行1.5N負(fu)載(zai)的(de)圖釘來回刻劃(hua)實(shi)(shi)驗，其表面未(wei)(wei)見(jian)明(ming)(ming)顯劃(hua)痕。同時(shi)，試樣經受負(fu)載(zai)5.0N的(de)橡皮270次摩擦未(wei)(wei)見(jian)脫色(se)，可見(jian)著(zhu)色(se)膜的(de)耐磨性(xing)較(jiao)好。同時(shi)，實(shi)(shi)驗表明(ming)(ming)，經固化(hua)處理后(hou)(hou)的(de)和封閉處理后(hou)(hou)的(de)著(zhu)色(se)膜的(de)耐磨性(xing)明(ming)(ming)顯優于未(wei)(wei)固化(hua)和封閉處理的(de)著(zhu)色(se)膜的(de)耐磨性(xing)。