不銹鋼電化學著彩色酸(suan)性溶(rong)液(ye)成分和工藝條件見(jian)表(biao)9-9。配方2 (見(jian)表(biao)9-9)的說(shuo)明 。本配方由廣東(dong)工業大學材料系 李瑜煜、謝致微、黎樵燊、張(zhang)文雄提出。

1. 對SUS304不(bu)銹鋼陽極氧化著金(jin)黃色(se)技術(shu)的研究

   運(yun)用正交試(shi)驗(yan)法確(que)定最佳配方(fang)和(he)工藝條件，獲得(de)的不銹鋼著色(se)膜光亮美觀，呈金黃色(se)。

2. 工藝條件對(dui)著色的(de)影(ying)響

①. 溫度

  以最佳配方在不同溫度下(xia)進行(xing)著色，結(jie)果見表9-10。

 注(zhu)：1. 點蝕(shi)溶(rong)液為鹽(yan)酸250mL/L+重鉻酸鉀30g/L+蒸餾(liu)水750mL/L.

       2. 電流密度(du)0.4A/d㎡,著色時間3min.

       3. 電解固化10min,封(feng)閉處理5min.

  隨著(zhu)溫度的(de)(de)上升(sheng)(sheng)，著(zhu)色膜的(de)(de)色調加深，膜厚增加，可見溫度的(de)(de)升(sheng)(sheng)高加速了氧化(hua)成(cheng)膜，同時，膜的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)、耐(nai)磨性(xing)均(jun)提高，但光(guang)澤和光(guang)潔(jie)度變(bian)差，這是由于(yu)高溫下輕(qing)微過蝕(shi)所致。實(shi)驗結(jie)果(guo)表明，對于(yu)金(jin)黃色膜，最佳著(zhu)色溫度為50℃.

②. 電流(liu)密度的影響

 以(yi)最佳(jia)溫度和最佳(jia)配方為基準，不同的電流(liu)密度對著色的影響見表9-11.

 由(you)表(biao)(biao)9-11可知，隨著(zhu)電流(liu)密(mi)度的上升(sheng)，著(zhu)色(se)膜(mo)(mo)(mo)的色(se)調加深，膜(mo)(mo)(mo)厚增(zeng)加，耐(nai)蝕(shi)性及耐(nai)磨性亦隨之增(zeng)加，且兩(liang)者都在0.5A/d㎡附(fu)近達到最大值，隨后反(fan)而(er)降(jiang)低，可見電流(liu)密(mi)度的升(sheng)高加速(su)了氧化膜(mo)(mo)(mo)成膜(mo)(mo)(mo)，但(dan)電流(liu)密(mi)度過(guo)大，反(fan)而(er)導(dao)致(zhi)膜(mo)(mo)(mo)的溶解速(su)率增(zeng)大，使膜(mo)(mo)(mo)厚降(jiang)低，甚至導(dao)致(zhi)過(guo)蝕(shi)，使表(biao)(biao)面(mian)光澤和光潔度變差。實驗結果表(biao)(biao)明，對(dui)于金黃色(se)膜(mo)(mo)(mo)，最佳(jia)著(zhu)色(se)電流(liu)密(mi)度為0.4A/d㎡.

③. 著色時間的(de)影響(xiang)

表(biao)9-12為最佳配方，最佳溫度、最佳電流密度下不(bu)同(tong)著色(se)時間對著色(se)的影響(xiang)。

由表(biao)9-12可(ke)見，隨著(zhu)(zhu)時間的延長(chang)，著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)(mo)的耐(nai)蝕性(xing)(xing)和耐(nai)磨性(xing)(xing)增加(jia)，6min后(hou)，著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)(mo)的耐(nai)蝕性(xing)(xing)及耐(nai)磨性(xing)(xing)基本保持(chi)不變，其色(se)(se)調保持(chi)棕褐色(se)(se)；但時間太長(chang)，如30min,反而(er)引起過蝕，導致表(biao)面(mian)光(guang)(guang)澤和光(guang)(guang)潔度變差。對金黃色(se)(se)膜(mo)(mo)，著(zhu)(zhu)色(se)(se)時間以3min為宜(yi)。

3. 著色液成(cheng)分的優選和作用

①. 硫酸(suan)

 隨著(zhu)硫(liu)(liu)酸(suan)濃度的升高，試(shi)樣的腐蝕和(he)氧化(hua)速率增(zeng)加(jia)較快，氧化(hua)膜膜厚增(zeng)加(jia)，耐(nai)蝕性(xing)和(he)耐(nai)磨性(xing)提高，但(dan)濃度超過(guo)450mL/L后出現(xian)輕微過(guo)蝕，引起表面光(guang)澤和(he)光(guang)潔度變差，最佳(jia)硫(liu)(liu)酸(suan)含量為400mL/L.

②. 鉻酐

 主要作為氧化劑(ji)，能有(you)效地提高膜的耐蝕性(xing)和光潔度(du)。考慮到(dao)環保因素，盡可能降低鉻酐(gan)(gan)含(han)量，經過正(zheng)交試驗，鉻酐(gan)(gan)為20g/L.

③. 硫酸錳(meng)作(zuo)為氧化(hua)促(cu)進劑，能(neng)加速氧化(hua)和提高膜的結(jie)合力，正交試驗優選為3g/L.

④. 乙酸鈉(na)作為(wei)穩定劑，起(qi)到穩定槽液的作用，正交(jiao)試驗優選為(wei)10.5g/L.

⑤. 添(tian)加劑(ji)YZ-03能有效地提(ti)高膜的(de)耐磨性(xing)、光(guang)澤和(he)重現性(xing)。正(zheng)交試驗優選(xuan)為(wei)40g/L.

4. 前(qian)處理

不銹鋼機械拋光→清(qing)洗→化學除油→清(qing)洗→電化學拋光→清(qing)洗→活(huo)化（硫酸30%,溫(wen)度0~60℃,時間3~5min)→著色。

5. 后(hou)處理(li)

著(zhu)色(se)后→清洗→電解固(gu)膜處(chu)理→清洗→封(feng)閉處(chu)理→清洗→熱風干燥→成品。

①. 電解(jie)固(gu)膜處理(li)

   a. 鉻(ge)(ge)酐含量對著(zhu)色(se)(se)(se)膜硬(ying)化的影(ying)響(xiang)(xiang)。著(zhu)色(se)(se)(se)膜分(fen)別在鉻(ge)(ge)酐100g/L、180g/L、250g/L的固(gu)化液(ye)(ye)中固(gu)化，實(shi)驗(yan)結果表明，鉻(ge)(ge)酐濃度(du)對固(gu)化效(xiao)果的影(ying)響(xiang)(xiang)不明顯(xian)，著(zhu)色(se)(se)(se)膜的色(se)(se)(se)調(diao)基本保(bao)持金黃色(se)(se)(se)，耐(nai)蝕(shi)耐(nai)磨性稍有提高。鉻(ge)(ge)酐濃度(du)高的固(gu)化液(ye)(ye)使用壽命較(jiao)長，建議鉻(ge)(ge)酐濃度(du)為(wei)180g/L.

   b. 固化(hua)(hua)溫(wen)度的(de)影響。著(zhu)色膜(mo)在27℃、50℃、70℃下的(de)固化(hua)(hua)實(shi)驗表明，溫(wen)度升高，著(zhu)色膜(mo)顏色加深，耐(nai)磨耐(nai)蝕性稍微提高，但效果不明顯。從節能和(he)操作環境(jing)考慮，建(jian)議固化(hua)(hua)溫(wen)度以(yi)室溫(wen)為佳。

   c. 固化電流密度(du)的影響。不同固化電流密度(du)下的固化實驗(yan)結果見(jian)表(biao)9-13。

  由表(biao)9-13可見，在0.6A/d㎡ 電流密度(du)下固(gu)化略顯(xian)不足，耐(nai)(nai)蝕耐(nai)(nai)磨性略差，1.0A/d㎡ 較理想，電流密度(du)太大，如(ru)2.0A/d㎡,陽極析出大量氣泡，引起著(zhu)色膜疏(shu)松，使(shi)其(qi)耐(nai)(nai)磨耐(nai)(nai)蝕性降低。建議固(gu)化電流密度(du)以1.0A/d㎡ 為(wei)宜。

  d. 固(gu)化(hua)時(shi)間對固(gu)化(hua)效果的影(ying)響。

    不同固(gu)化時(shi)間(jian)即5min、10min、20min,固(gu)化結果表明(ming)，固(gu)化時(shi)間(jian)對固(gu)化效果的影(ying)響(xiang)不明(ming)顯。這是因(yin)為固(gu)化過程(cheng)進行得(de)較快之故，當反應物填充膜微孔后，反應即趨于停止。建議(yi)采用固(gu)化時(shi)間(jian)以10min為宜。

②. 封(feng)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. 著色膜性能檢驗

  ①. 耐人工雨水、天然海水腐蝕實驗(yan)

  著色(se)(se)(se)試樣在(zai)人工雨(yu)水(shui)、自然(ran)海水(shui)中(zhong)室溫浸(jin)泡(pao)300小時(shi)后，顏色(se)(se)(se)無變化(hua)，表面光潔度好(hao)，均未出現點(dian)蝕(shi)(shi)，可(ke)見著色(se)(se)(se)膜具有良(liang)好(hao)的(de)耐自然(ran)介質(zhi)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能，適宜作(zuo)戶外(wai)裝飾材(cai)料。

  ②. 點滴(di)實驗(yan)

   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(se)膜(mo)劃(hua)上(shang)方(fang)格后彎曲(qu)180°,未見(jian)任何剝落現(xian)象，可見(jian)著色(se)膜(mo)與(yu)基體結合牢固。

  ④. 耐磨性檢(jian)驗

   著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜試(shi)樣(yang)進(jin)行1.5N負(fu)載(zai)的(de)圖(tu)釘來回刻(ke)劃實(shi)驗(yan)，其表面未見明顯劃痕。同(tong)時(shi)，試(shi)樣(yang)經受負(fu)載(zai)5.0N的(de)橡皮270次摩擦未見脫色(se)(se)，可(ke)見著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜的(de)耐(nai)(nai)磨(mo)性較好。同(tong)時(shi)，實(shi)驗(yan)表明，經固化處理(li)(li)后(hou)的(de)和封閉處理(li)(li)后(hou)的(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜的(de)耐(nai)(nai)磨(mo)性明顯優于未固化和封閉處理(li)(li)的(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜的(de)耐(nai)(nai)磨(mo)性。