不銹(xiu)鋼電化學(xue)著彩色酸(suan)性溶(rong)液成(cheng)分(fen)和工(gong)藝條件見(jian)表9-9。配方9 (見(jian)表9-9)的說(shuo)明 。本配方由中南(nan)大學(xue)冶(ye)金(jin)科學(xue)與工(gong)程(cheng)學(xue)院鄧姝皓、龔竹青、柳勇提出。

1. 不銹(xiu)鋼著色生成(cheng)亞光銀灰色外觀

  采用化學浸漬法或電解著色法均可將304不銹鋼著色生成亞光銀灰色外觀。

  ①. 化(hua)學著(zhu)色液(ye)組成。

    硫酸   100mL/L  、添加劑(ji)B   90~110mL/L  、添加劑(ji)A  40~60mL/L

  ②. 電解著色(se)液主要組(zu)成。

     硫酸(suan)  100mL/L 、電流密度  0.4~0.6A/d㎡ 、鉻酐  50~60g/L

2. 電流(liu)密度對著色膜的影響(xiang)

  ①. 直流(liu)和脈沖(chong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)在(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼成(cheng)膜(mo)(mo)(mo)時，電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)對(dui)成(cheng)膜(mo)(mo)(mo)厚(hou)度(du)(du)和色(se)澤均有影(ying)響。圖(tu)9-18為電(dian)(dian)(dian)解電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)與(yu)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼失重(zhong)的(de)(de)關系(xi)。由圖(tu)9-18可見，隨(sui)著(zhu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)加，不(bu)(bu)銹(xiu)鋼失重(zhong)也(ye)在(zai)(zai)增(zeng)加。電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)和不(bu)(bu)銹(xiu)鋼失重(zhong)呈一直線關系(xi)。觀察著(zhu)色(se)膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)顏色(se)可以發(fa)現，電(dian)(dian)(dian)解電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)增(zeng)加，膜(mo)(mo)(mo)層的(de)(de)顏色(se)更加均勻一致，膜(mo)(mo)(mo)層也(ye)更加致密(mi)。可見電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)對(dui)于著(zhu)色(se)膜(mo)(mo)(mo)起到了關鍵的(de)(de)作用。

  ②.  脈沖(chong)著(zhu)色(se)(se)與直流著(zhu)色(se)(se)的(de)效果。結(jie)合SEM(掃描(miao)電(dian)(dian)鏡）對著(zhu)色(se)(se)膜(mo)分析，結(jie)果發現，脈沖(chong)著(zhu)色(se)(se)膜(mo)比(bi)直流著(zhu)色(se)(se)膜(mo)更加細致均勻，晶粒(li)也較(jiao)細小。因(yin)此(ci)，相同的(de)電(dian)(dian)解電(dian)(dian)流密度下，脈沖(chong)著(zhu)色(se)(se)的(de)效果更好(hao)。

  ③.  氧化(hua)膜中鎳、鉻、鈦等氧化(hua)物含量的(de)(de)分布。通過實驗，發現不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中的(de)(de)添加元(yuan)(yuan)素(su)(su)在不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中呈一濃度梯(ti)度，深層的(de)(de)添加元(yuan)(yuan)素(su)(su)要高(gao)于表面。陽(yang)極氧化(hua)時，可以使(shi)表層逐漸溶解(jie)，電(dian)(dian)流密(mi)(mi)度越(yue)大(da)(da)，表層溶蝕越(yue)多，形成的(de)(de)氧化(hua)膜中鎳、鉻、鈦等氧化(hua)物的(de)(de)含量越(yue)高(gao)，膜越(yue)致密(mi)(mi)。因此，增(zeng)(zeng)大(da)(da)電(dian)(dian)流密(mi)(mi)度可提高(gao)膜層性(xing)能，但是(shi)，不(bu)(bu)銹(xiu)鋼基(ji)體損耗加大(da)(da)。表面減薄程(cheng)度增(zeng)(zeng)加，能耗增(zeng)(zeng)大(da)(da)。實驗表明，電(dian)(dian)流密(mi)(mi)度在0.2~0.4A/d㎡為好。

3. 鉻酐濃度對成(cheng)膜的影(ying)響

 ①. 鉻酐濃度(du)與基體(ti)失重(zhong)的關系

  圖9-19為電(dian)解著(zhu)色時鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度對成膜的(de)影響。由圖9-19可見，無論是脈(mo)沖(chong)著(zhu)色或者(zhe)是直(zhi)流著(zhu)色，鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度越(yue)高，基(ji)體(ti)(ti)失(shi)重(zhong)越(yue)少。對于脈(mo)沖(chong)著(zhu)色，當鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度達到70g/L后，鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度繼續增加，對基(ji)體(ti)(ti)失(shi)重(zhong)的(de)變化已經影響不大(da)了。直(zhi)流著(zhu)色隨著(zhu)鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度的(de)增加，基(ji)體(ti)(ti)失(shi)重(zhong)呈(cheng)線性(xing)減少。

 ②. 脈沖(chong)著(zhu)(zhu)色(se)膜的性能優于直(zhi)流著(zhu)(zhu)色(se)膜

  由圖9-19可見，相(xiang)同(tong)電流(liu)密(mi)度(du)和相(xiang)同(tong)的鉻酐濃度(du)下，脈沖(chong)(chong)著(zhu)色(se)(se)(se)對于(yu)基(ji)體(ti)的減(jian)薄要(yao)比直流(liu)的大(da)。這是由于(yu)脈沖(chong)(chong)著(zhu)色(se)(se)(se)的峰電流(liu)密(mi)度(du)遠(yuan)高于(yu)直流(liu)的平(ping)均(jun)電流(liu)密(mi)度(du)，而且(qie)色(se)(se)(se)膜(mo)中(zhong)鎳、鉻、鈦的氧化(hua)物也比直流(liu)著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)略高。同(tong)時，脈沖(chong)(chong)著(zhu)色(se)(se)(se)電流(liu)密(mi)度(du)大(da)，使得基(ji)體(ti)成膜(mo)的晶粒(li)細小、致密(mi)，脈沖(chong)(chong)著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)的性能優于(yu)直流(liu)著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)。

 ③. 鉻酐(gan)適宜加(jia)入量。

  考(kao)慮到基體的(de)損耗，六(liu)價鉻離子的(de)處理(li)，鉻酐加入量以(yi)50~60g/L為宜。

4. 著色膜結(jie)構、形貌和成(cheng)分

 ①. 著(zhu)色膜結構

    X射線衍射結果表明，著色前、后不銹鋼在表面結構上發了很大的變化，形成了鎳、鉻、鈦等的致密氧化膜（Ni₂O₃、Cr₂O₃、TiO)圖9-20著色前后不銹鋼的X射線衍射圖所示。

  ②. 不銹(xiu)鋼浴色前、后(hou)的表(biao)面形貌(mao)

    采用SM掃描電(dian)鏡(jing)以及表(biao)面(mian)能譜分析不銹鋼著色(se)前、后的表(biao)面(mian)形貌和(he)成分，發現(xian)若色(se)后的不銹鋼表(biao)面(mian)晶粒尺寸變小。

  ③. 不銹鋼(gang)著色前后的(de)表(biao)面(mian)成(cheng)分(fen)。

  表(biao)9-28為(wei)電鏡掃(sao)描分析的表(biao)面(mian)成分。

  由表(biao)9-28可見(jian)，著(zhu)色(se)前表(biao)面成分中幾乎不(bu)含有鈦(tai)，鐵含量占絕對優(you)勢，鎳、鉻(ge)含量很少(shao)。但著(zhu)色(se)后(hou)表(biao)面成分中鐵含量明(ming)顯降低，而鎳、鉻(ge)、鈦(tai)含量增加(jia)。著(zhu)色(se)后(hou)的不(bu)銹鋼表(biao)面為致密的鎳、鉻(ge)、鈦(tai)氧(yang)化物膜。

 5. 不銹鋼著色膜性能測試

 ①. 耐蝕(shi)性

    表9-29為不銹鋼(gang)浸泡在3.5%(質(zhi)量(liang)分數）氯化鈉溶液中的浸泡實驗結(jie)果。

    由表9-29可見，著色(se)后的不(bu)銹鋼(gang)較未(wei)著色(se)的不(bu)銹鋼(gang)的耐蝕性強。

 ②. 電化(hua)學(xue)腐(fu)蝕測試。

  表9-30、表9-31分(fen)別為不銹(xiu)鋼在10%(質量分(fen)數(shu)）氫(qing)氧化鈉和1mol/L硫酸（相當于98g/L)中的電化學測結果。

 從表(biao)9-30、表(biao)9-31的比較可以看出(chu)，著(zhu)色后的不銹鋼在酸、堿中的耐(nai)蝕性與未著(zhu)色的不銹鋼相當，甚(shen)至更強。

 ③. 耐擦拭(shi)測試(shi)

  將著色(se)(se)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)用濾紙(zhi)往(wang)復擦拭(shi)，觀(guan)察色(se)(se)膜褪去與擦拭(shi)次數(shu)的(de)(de)關系。結(jie)果列于(yu)表9-32.由表9-32可(ke)知，電解著色(se)(se)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐磨性明(ming)顯(xian)優于(yu)化學著色(se)(se)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。這(zhe)是由于(yu)電解著色(se)(se)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)成膜更為致(zhi)密、附著力更強。

④. 耐高溫測(ce)試(shi)

  將著色(se)和(he)未著色(se)不銹(xiu)鋼在(zai)烘箱中400℃下恒(heng)溫2小時，觀察(cha)不銹(xiu)鋼表面顏色(se)，再在(zai)10%(體積分(fen)數）鹽酸中浸泡(pao)幾秒，并(bing)經水沖洗后觀察(cha)顏色(se)，結果(guo)見表9-33。

  由表9-33可見，著(zhu)色(se)后的(de)不(bu)銹鋼耐高溫性要(yao)強于未著(zhu)色(se)的(de)不(bu)銹鋼。

6. 著色(se)前(qian)處理(li)

  304不銹(xiu)鋼→打磨（用0#、2#、4#、6#金(jin)相砂(sha)紙(zhi)逐級打磨至(zhi)鏡面光亮）→除油（丙酮(tong)和酒精）→活化（10%鹽酸(suan)）→著(zhu)色。