不銹鋼電化(hua)學著彩色(se)酸性(xing)溶液成分和工藝(yi)條件見(jian)表9-9。配方6 (見(jian)表9-9)的(de)說明 。本配方由上海電力學院電化(hua)學研究室(shi)國家電力公司熱力設(she)備腐蝕與(yu)防護重(zhong)點實驗(yan)室(shi) 張(zhang)(zhang)俊喜、周國定及浙江大學化(hua)學系 喬(qiao)亦男、曹楚南、張(zhang)(zhang)鑒清提出。

1. 載波鈍化著(zhu)色法(fa)的應用

  提出一種新的不(bu)銹鋼著色方法－載波鈍化著色，即在無鉻的硫酸溶液中用載波鈍化的電化學方法得到各種色彩的不銹鋼表面。傳統的因科法著色，是將不(bu)銹鋼浸入熱的硫酸＋鉻酸溶液中進行的，由于著色液中含有大量的六價鉻離子，廢液的排放對環境造成極大的危害，因此，需用一種無鉻的不銹鋼著色工藝來取代。曹楚南等研究發現，在交變電場的作用下可以使不銹鋼表面鈍化膜得以增厚。已知不銹鋼表面產生色彩是由于其表面膜層對光的干涉所致。根據這一原理，用載波鈍化的方法，在硫酸溶液中使不銹鋼表面鈍化膜的厚度增加，并通過膜層厚度的變化來改變不銹鋼表面的色彩，以取代原來含鉻酐的著色體系。

2. 著色裝置

   所(suo)(suo)用(yong)電(dian)(dian)場為信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)發(fa)生器產生的(de)(de)方波(bo)(bo)(bo)疊(die)加(jia)在一直(zhi)流(liu)(liu)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)上，調節方波(bo)(bo)(bo)的(de)(de)頻率、占空比、幅值及直(zhi)流(liu)(liu)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)電(dian)(dian)壓，并通過恒(heng)電(dian)(dian)位(wei)儀(yi)來控制(zhi)所(suo)(suo)需的(de)(de)載(zai)波(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)場。由恒(heng)電(dian)(dian)位(wei)儀(yi)輸出的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)，通過數模轉換板用(yong)計算機(ji)采集，電(dian)(dian)流(liu)(liu)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)值以(yi)I-t的(de)(de)形(xing)式記錄。恒(heng)電(dian)(dian)位(wei)儀(yi)輸出的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)由示波(bo)(bo)(bo)儀(yi)進行監測。

  著色液為2.5mol/L(相(xiang)當于245g/L)硫酸溶液，溫度為70℃,由恒溫水浴控制溫度。電(dian)(dian)解槽采用單槽，參比電(dian)(dian)極為飽(bao)和甘汞電(dian)(dian)極（SCE),鉑片為輔助電(dian)(dian)極。在(zai)調節好(hao)所需(xu)的電(dian)(dian)源(yuan)條件后，將304不(bu)銹(xiu)鋼樣品移人著色液中后接通電(dian)(dian)源(yuan)進(jin)行著色。

3. 膜層厚度與色彩的(de)關系

  不(bu)(bu)銹鋼表(biao)面膜(mo)層(ceng)色彩的(de)不(bu)(bu)同是由(you)于光干(gan)涉效應的(de)程(cheng)差(cha)不(bu)(bu)同所致的(de)。程(cheng)差(cha)R=2nd,其中n為(wei)膜(mo)的(de)折射率，d為(wei)膜(mo)層(ceng)厚度。實驗測得真聯折射率，顏色以及公(gong)式計算(suan)程(cheng)差(cha)見表(biao)9-23.

 在同(tong)樣的(de)載波鈍化條件下，折射率相對不(bu)變，程差主要由(you)厚度來(lai)決定(ding)，也就是說，改(gai)變膜層(ceng)的(de)厚度，就可得(de)到不(bu)同(tong)色彩的(de)不(bu)銹鋼。

4. 著色膜(mo)顏色的色度圖

  實(shi)驗中(zhong)采(cai)用(yong)(yong)色(se)(se)(se)(se)差計(ji)對載(zai)波鈍化著色(se)(se)(se)(se)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)彩進行測量(liang)。色(se)(se)(se)(se)度(du)(du)圖(tu)采(cai)用(yong)(yong)CIE 1931色(se)(se)(se)(se)度(du)(du)圖(tu)。根據顏(yan)色(se)(se)(se)(se)匹配原(yuan)理，任(ren)一顏(yan)色(se)(se)(se)(se)都可(ke)以用(yong)(yong)三原(yuan)色(se)(se)(se)(se)以適當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)比例(li)(li)相加(jia)來(lai)實(shi)現。圖(tu)9-12為膜(mo)層的(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)彩與厚度(du)(du)關系的(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)度(du)(du)坐標圖(tu)。圖(tu)9-12中(zhong)x色(se)(se)(se)(se)度(du)(du)坐標相當(dang)于(yu)紅(hong)原(yuan)色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)比例(li)(li)，y色(se)(se)(se)(se)度(du)(du)坐標則(ze)相當(dang)于(yu)綠原(yuan)色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)比例(li)(li)，圖(tu)中(zhong)沒有z坐標，因為x+y+z=1,所以z可(ke)由(you)1-(x+y) 得到(dao)。色(se)(se)(se)(se)度(du)(du)圖(tu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)圓(yuan)弧是(shi)(shi)光(guang)譜(pu)(pu)軌(gui)(gui)跡(ji)，光(guang)譜(pu)(pu)軌(gui)(gui)跡(ji)曲(qu)線以及連接光(guang)譜(pu)(pu)軌(gui)(gui)跡(ji)兩(liang)端所形成的(de)(de)(de)(de)(de)馬蹄形內可(ke)包括一切(qie)物理上可(ke)能實(shi)現的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)，E 是(shi)(shi)等能白(bai)光(guang)。運(yun)用(yong)(yong)色(se)(se)(se)(se)差計(ji)和色(se)(se)(se)(se)度(du)(du)圖(tu)能較(jiao)準確地反映不銹鋼著色(se)(se)(se)(se)膜(mo)色(se)(se)(se)(se)彩的(de)(de)(de)(de)(de)變化。從圖(tu)9-12可(ke)見，隨著厚度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)，膜(mo)層的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)是(shi)(shi)周期(qi)性變化的(de)(de)(de)(de)(de)，符合牛頓序(xu)列產生的(de)(de)(de)(de)(de)規律，這說明膜(mo)層的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)主要是(shi)(shi)由(you)光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)干(gan)涉所致的(de)(de)(de)(de)(de)。

5. 膜層(ceng)的結構與形貌

  SS304不銹鋼載波鈍化著色膜測試所用儀器為JEOL透射電子顯微鏡（TEM),測試條件為120kV.測試時須將膜層從基體上脫離下來，將完成著色的待測樣品在E=1100mV(SCE)的電位下極化10s,膜層即可用水沖下來。經漂洗、以銅網撈取晾干，即可進行分析。從TEM照片可以看出膜層是由細小的晶粒組成的，晶粒尺寸在10~20nm之間，晶粒大小比較一致。電子經膜層的衍射是較寬的環狀，說明膜層是處于微晶和非晶態之間的結構。中凹的部位是晶界的交叉處，在電子束的轟擊下，由于膜層含有水而發生崩裂，崩裂的裂紋總是在沿晶界的膜層上，可以看出這些部位的膜層較薄。還可看到膜層上分布有一些小圓坑，直徑約100nm,這些小坑有的是隨機分布在膜層中的，有的則依次排列連接，可以認為膜層中沿晶界的溝壕是由一個個的小坑發展連接起來的，膜層中的小坑則是由點蝕造成的，在膜層中，點蝕首先在薄弱的位置發生。總之，可以看出，整個膜層的表面是不均勻的。

6. 膜(mo)層的導電性

  圖9-13是不銹鋼載(zai)波(bo)鈍(dun)化膜層(ceng)的安(an)－伏（J-V)曲(qu)線。伏安(an)法對膜層(ceng)的導電性(xing)測試表明，載(zai)波(bo)鈍(dun)化著色(se)膜有半導體性(xing)質，膜層(ceng)的導電具有整流性(xing)。