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)。