不銹鋼電(dian)(dian)化學(xue)著彩色酸性溶液成分和(he)工藝條件見表(biao)9-9。配方(fang)6 (見表(biao)9-9)的說明 。本配方(fang)由上海電(dian)(dian)力(li)學(xue)院電(dian)(dian)化學(xue)研(yan)究室(shi)國(guo)家電(dian)(dian)力(li)公(gong)司熱(re)力(li)設備腐蝕(shi)與(yu)防護重點實(shi)驗(yan)室(shi) 張(zhang)俊(jun)喜、周國(guo)定及浙江大學(xue)化學(xue)系 喬亦男、曹楚南(nan)、張(zhang)鑒(jian)清提出。
1. 載(zai)波鈍化著色法的應用
提出一種新的不銹鋼著色(se)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，是將不銹鋼(gang)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
所用電(dian)(dian)(dian)場(chang)為信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)發生(sheng)器(qi)產生(sheng)的(de)方(fang)波疊加在一(yi)直流(liu)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)上，調節方(fang)波的(de)頻(pin)率、占(zhan)空(kong)比、幅值及(ji)直流(liu)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)電(dian)(dian)(dian)壓，并通(tong)過恒電(dian)(dian)(dian)位(wei)儀來控(kong)制所需的(de)載(zai)波電(dian)(dian)(dian)場(chang)。由恒電(dian)(dian)(dian)位(wei)儀輸出(chu)的(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)，通(tong)過數(shu)模轉換板用計算機采集，電(dian)(dian)(dian)流(liu)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)值以I-t的(de)形式記錄(lu)。恒電(dian)(dian)(dian)位(wei)儀輸出(chu)的(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)由示波儀進行監測。
著色(se)液為2.5mol/L(相(xiang)當(dang)于245g/L)硫酸溶液，溫(wen)度為70℃,由恒溫(wen)水浴控制(zhi)溫(wen)度。電(dian)解槽采用單槽，參比電(dian)極為飽和甘汞電(dian)極（SCE),鉑片為輔助電(dian)極。在調(diao)節好所需的(de)電(dian)源(yuan)條件后，將304不銹鋼樣品移人著色(se)液中(zhong)后接(jie)通(tong)電(dian)源(yuan)進行著色(se)。
3. 膜層厚度與色彩的關系
不銹鋼(gang)表(biao)(biao)面膜(mo)層(ceng)色彩的不同(tong)是由于光干(gan)涉效應(ying)的程(cheng)差不同(tong)所致的。程(cheng)差R=2nd,其(qi)中(zhong)n為膜(mo)的折(zhe)(zhe)射率，d為膜(mo)層(ceng)厚度。實驗(yan)測得(de)真聯折(zhe)(zhe)射率，顏(yan)色以及(ji)公式計算程(cheng)差見(jian)表(biao)(biao)9-23.
在同樣(yang)的(de)載波鈍(dun)化條件(jian)下(xia)，折射率(lv)相對不(bu)(bu)變(bian)，程差主要由(you)厚(hou)度來(lai)決定，也就(jiu)(jiu)是說，改變(bian)膜層的(de)厚(hou)度，就(jiu)(jiu)可得(de)到不(bu)(bu)同色彩的(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)。
4. 著(zhu)色(se)膜顏色(se)的色(se)度圖(tu)
實驗中采用(yong)色(se)(se)(se)(se)(se)差計對(dui)載(zai)波(bo)鈍化(hua)著(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩進行測量。色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)圖(tu)(tu)采用(yong)CIE 1931色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)圖(tu)(tu)。根據顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)匹配原理，任一顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)都可以用(yong)三原色(se)(se)(se)(se)(se)以適當的(de)(de)(de)(de)比(bi)例(li)相加(jia)來實現(xian)。圖(tu)(tu)9-12為膜(mo)層的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩與厚度(du)關系的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)坐(zuo)標(biao)圖(tu)(tu)。圖(tu)(tu)9-12中x色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)坐(zuo)標(biao)相當于紅原色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)比(bi)例(li)，y色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)坐(zuo)標(biao)則相當于綠原色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)比(bi)例(li)，圖(tu)(tu)中沒有z坐(zuo)標(biao)，因為x+y+z=1,所(suo)以z可由(you)1-(x+y) 得(de)到。色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)圖(tu)(tu)中的(de)(de)(de)(de)圓(yuan)弧是光(guang)(guang)譜軌跡(ji)，光(guang)(guang)譜軌跡(ji)曲線以及連接(jie)光(guang)(guang)譜軌跡(ji)兩端所(suo)形(xing)成的(de)(de)(de)(de)馬蹄形(xing)內可包括一切物理上可能實現(xian)的(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)，E 是等能白光(guang)(guang)。運(yun)用(yong)色(se)(se)(se)(se)(se)差計和色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)圖(tu)(tu)能較準確地(di)反映不銹鋼著(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)膜(mo)色(se)(se)(se)(se)(se)彩的(de)(de)(de)(de)變化(hua)。從圖(tu)(tu)9-12可見，隨著(zhu)厚度(du)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)，膜(mo)層的(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)是周(zhou)期(qi)性變化(hua)的(de)(de)(de)(de)，符合牛頓序(xu)列產生的(de)(de)(de)(de)規律，這說明膜(mo)層的(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)主要(yao)是由(you)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)干涉所(suo)致(zhi)的(de)(de)(de)(de)。
5. 膜層的結構與形貌
SS304不銹鋼(gang)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(de)導電性(xing)
圖9-13是不銹鋼載(zai)波(bo)鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)層的安－伏（J-V)曲線。伏安法對(dui)膜(mo)層的導(dao)電性測(ce)試表明，載(zai)波(bo)鈍(dun)化(hua)(hua)著色膜(mo)有(you)半導(dao)體(ti)性質，膜(mo)層的導(dao)電具有(you)整流性。
