不銹鋼電化學(xue)(xue)著彩色酸性溶液成(cheng)分和工(gong)(gong)藝條件(jian)見表9-9。配方9 (見表9-9)的說明 。本配方由(you)中南大學(xue)(xue)冶金科學(xue)(xue)與(yu)工(gong)(gong)程學(xue)(xue)院鄧姝(shu)皓、龔(gong)竹青、柳勇提出。
1. 不銹(xiu)鋼著色生成亞光銀灰色外觀(guan)
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. 化學著(zhu)色液組成(cheng)。
硫酸 100mL/L 、添(tian)加(jia)劑B 90~110mL/L 、添(tian)加(jia)劑A 40~60mL/L
②. 電(dian)解著(zhu)色液主要組成。
硫酸 100mL/L 、電流密度 0.4~0.6A/d㎡ 、鉻酐 50~60g/L
2. 電流密度(du)對著色膜(mo)的影響
①. 直流(liu)和脈沖電(dian)流(liu)在(zai)不(bu)銹鋼成膜(mo)(mo)(mo)時，電(dian)流(liu)密(mi)度(du)對成膜(mo)(mo)(mo)厚度(du)和色(se)(se)澤均有影響。圖(tu)9-18為電(dian)解電(dian)流(liu)密(mi)度(du)與不(bu)銹鋼失(shi)重的關系(xi)。由圖(tu)9-18可見，隨著(zhu)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)的增加(jia)，不(bu)銹鋼失(shi)重也在(zai)增加(jia)。電(dian)流(liu)密(mi)度(du)和不(bu)銹鋼失(shi)重呈一直線關系(xi)。觀察(cha)著(zhu)色(se)(se)膜(mo)(mo)(mo)的顏(yan)色(se)(se)可以發(fa)現(xian)，電(dian)解電(dian)流(liu)密(mi)度(du)增加(jia)，膜(mo)(mo)(mo)層的顏(yan)色(se)(se)更加(jia)均勻一致，膜(mo)(mo)(mo)層也更加(jia)致密(mi)。可見電(dian)流(liu)密(mi)度(du)對于著(zhu)色(se)(se)膜(mo)(mo)(mo)起(qi)到(dao)了關鍵的作(zuo)用。
②. 脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)著(zhu)(zhu)色(se)(se)與直(zhi)(zhi)流著(zhu)(zhu)色(se)(se)的效果。結(jie)合(he)SEM(掃描電(dian)(dian)鏡）對(dui)著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜分析，結(jie)果發(fa)現，脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜比直(zhi)(zhi)流著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜更加細(xi)(xi)致均勻，晶粒也(ye)較(jiao)細(xi)(xi)小。因此，相同的電(dian)(dian)解(jie)電(dian)(dian)流密(mi)度下，脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)著(zhu)(zhu)色(se)(se)的效果更好。
③. 氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜中鎳、鉻、鈦(tai)等(deng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)含(han)量的(de)分布(bu)。通過實驗(yan)，發現(xian)不銹鋼中的(de)添加(jia)(jia)元素在不銹鋼中呈一濃(nong)度(du)梯度(du)，深層(ceng)(ceng)的(de)添加(jia)(jia)元素要高于表面。陽極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)時，可以(yi)使表層(ceng)(ceng)逐漸溶(rong)解(jie)，電流密(mi)度(du)越大(da)，表層(ceng)(ceng)溶(rong)蝕越多(duo)，形成的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜中鎳、鉻、鈦(tai)等(deng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)的(de)含(han)量越高，膜越致密(mi)。因(yin)此(ci)，增大(da)電流密(mi)度(du)可提高膜層(ceng)(ceng)性能(neng)，但是，不銹鋼基(ji)體(ti)損耗加(jia)(jia)大(da)。表面減薄程度(du)增加(jia)(jia)，能(neng)耗增大(da)。實驗(yan)表明，電流密(mi)度(du)在0.2~0.4A/d㎡為好。
3. 鉻酐濃度(du)對成膜(mo)的影(ying)響
①. 鉻酐(gan)濃度與基(ji)體(ti)失重的關系
圖9-19為(wei)電解著(zhu)(zhu)色(se)(se)時鉻(ge)酐(gan)濃度(du)(du)(du)對(dui)(dui)成膜的影(ying)響。由圖9-19可見，無論是(shi)脈(mo)(mo)沖(chong)著(zhu)(zhu)色(se)(se)或者是(shi)直(zhi)流著(zhu)(zhu)色(se)(se)，鉻(ge)酐(gan)濃度(du)(du)(du)越高(gao)，基體失(shi)重越少。對(dui)(dui)于脈(mo)(mo)沖(chong)著(zhu)(zhu)色(se)(se)，當鉻(ge)酐(gan)濃度(du)(du)(du)達(da)到70g/L后(hou)，鉻(ge)酐(gan)濃度(du)(du)(du)繼續增(zeng)加，對(dui)(dui)基體失(shi)重的變化已經(jing)影(ying)響不大了。直(zhi)流著(zhu)(zhu)色(se)(se)隨著(zhu)(zhu)鉻(ge)酐(gan)濃度(du)(du)(du)的增(zeng)加，基體失(shi)重呈(cheng)線性減(jian)少。
②. 脈沖著(zhu)色膜的性能優于(yu)直流著(zhu)色膜
由圖(tu)9-19可見，相同電流(liu)(liu)密度和相同的(de)(de)鉻(ge)酐濃度下，脈(mo)(mo)沖(chong)著(zhu)色(se)(se)對于基體的(de)(de)減薄要(yao)比直流(liu)(liu)的(de)(de)大。這是由于脈(mo)(mo)沖(chong)著(zhu)色(se)(se)的(de)(de)峰電流(liu)(liu)密度遠高于直流(liu)(liu)的(de)(de)平均電流(liu)(liu)密度，而且色(se)(se)膜(mo)中鎳、鉻(ge)、鈦的(de)(de)氧(yang)化物也比直流(liu)(liu)著(zhu)色(se)(se)膜(mo)略高。同時，脈(mo)(mo)沖(chong)著(zhu)色(se)(se)電流(liu)(liu)密度大，使得基體成膜(mo)的(de)(de)晶粒細小、致密，脈(mo)(mo)沖(chong)著(zhu)色(se)(se)膜(mo)的(de)(de)性能優于直流(liu)(liu)著(zhu)色(se)(se)膜(mo)。
③. 鉻酐(gan)適宜加入量(liang)。
考(kao)慮到基體的損耗，六(liu)價(jia)鉻離子(zi)的處理，鉻酐加入量(liang)以(yi)50~60g/L為宜。
4. 著色膜結構、形貌和(he)成(cheng)分
①. 著色膜結構
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. 不銹鋼(gang)浴色前、后的表面(mian)形貌(mao)
采用SM掃描(miao)電(dian)鏡以及表面能譜分析不銹(xiu)鋼著色前、后(hou)的(de)表面形貌和成分，發現若色后(hou)的(de)不銹(xiu)鋼表面晶粒尺寸變小。
③. 不銹鋼著色前(qian)后的表面成分。
表9-28為電鏡掃描分析的表面成分。
由表(biao)9-28可見，著(zhu)色前表(biao)面(mian)成分中幾(ji)乎不含有鈦(tai)，鐵含量(liang)(liang)占絕對優勢(shi)，鎳(nie)(nie)、鉻(ge)含量(liang)(liang)很少(shao)。但著(zhu)色后表(biao)面(mian)成分中鐵含量(liang)(liang)明顯降(jiang)低(di)，而鎳(nie)(nie)、鉻(ge)、鈦(tai)含量(liang)(liang)增加。著(zhu)色后的不銹鋼(gang)表(biao)面(mian)為致密的鎳(nie)(nie)、鉻(ge)、鈦(tai)氧(yang)化物膜。
5. 不銹(xiu)鋼(gang)著色(se)膜(mo)性(xing)能測試
①. 耐蝕性
表9-29為不銹鋼浸泡在3.5%(質量分數）氯化鈉溶液(ye)中的浸泡實驗結果。
由(you)表9-29可見，著色(se)后的不銹鋼較未著色(se)的不銹鋼的耐蝕性強。
②. 電化學(xue)腐蝕測試。
表9-30、表9-31分別為不銹鋼在10%(質量分數）氫氧化(hua)鈉和1mol/L硫酸（相當于98g/L)中的電化(hua)學測結(jie)果。
從表(biao)9-30、表(biao)9-31的(de)比較可以看出，著色(se)(se)后的(de)不銹鋼在酸、堿中的(de)耐(nai)蝕(shi)性與未著色(se)(se)的(de)不銹鋼相當，甚至更強。
③. 耐(nai)擦拭測試
將著(zhu)色不銹(xiu)鋼用濾(lv)紙(zhi)往復擦(ca)拭，觀(guan)察(cha)色膜褪去與擦(ca)拭次數(shu)的(de)關系。結果列于(yu)表9-32.由表9-32可知(zhi)，電解(jie)著(zhu)色的(de)不銹(xiu)鋼耐磨性(xing)明顯優于(yu)化學著(zhu)色的(de)不銹(xiu)鋼。這是由于(yu)電解(jie)著(zhu)色的(de)不銹(xiu)鋼成膜更為致(zhi)密(mi)、附著(zhu)力更強。
④. 耐(nai)高溫測試
將著色(se)和未著色(se)不(bu)銹鋼在烘箱(xiang)中(zhong)400℃下恒溫2小(xiao)時，觀察(cha)不(bu)銹鋼表面顏(yan)色(se)，再(zai)在10%(體積(ji)分數）鹽酸中(zhong)浸泡幾秒，并(bing)經(jing)水沖洗后觀察(cha)顏(yan)色(se)，結(jie)果見表9-33。
由表9-33可見，著色后的(de)不(bu)銹(xiu)鋼耐高溫性要(yao)強于未(wei)著色的(de)不(bu)銹(xiu)鋼。
6. 著(zhu)色(se)前處(chu)理
304不銹鋼→打(da)磨（用(yong)0#、2#、4#、6#金相砂紙逐級打(da)磨至鏡面(mian)光(guang)亮）→除油（丙酮和(he)酒精）→活化（10%鹽酸）→著色(se)。
