不(bu)銹鋼電化(hua)學著彩色酸性溶(rong)液成分和(he)工(gong)藝條件見表9-9。配方(fang)9 (見表9-9)的(de)說明 。本配方(fang)由中(zhong)南大學冶金科學與工(gong)程學院(yuan)鄧姝皓、龔竹青、柳勇提出。
1. 不銹鋼著色(se)生成(cheng)亞光銀灰色(se)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. 化學著(zhu)色液組成。
硫酸 100mL/L 、添加劑(ji)B 90~110mL/L 、添加劑(ji)A 40~60mL/L
②. 電解著(zhu)色液主要組成。
硫酸 100mL/L 、電流密度 0.4~0.6A/d㎡ 、鉻酐(gan) 50~60g/L
2. 電(dian)流密度對著色膜的(de)影響
①. 直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)和(he)脈沖電(dian)流(liu)(liu)在不(bu)銹(xiu)鋼成(cheng)膜時，電(dian)流(liu)(liu)密度(du)對成(cheng)膜厚(hou)度(du)和(he)色澤均(jun)有影響(xiang)。圖9-18為電(dian)解電(dian)流(liu)(liu)密度(du)與不(bu)銹(xiu)鋼失重(zhong)的(de)關(guan)(guan)系。由圖9-18可見，隨著(zhu)(zhu)電(dian)流(liu)(liu)密度(du)的(de)增加(jia)，不(bu)銹(xiu)鋼失重(zhong)也在增加(jia)。電(dian)流(liu)(liu)密度(du)和(he)不(bu)銹(xiu)鋼失重(zhong)呈一(yi)直(zhi)(zhi)線關(guan)(guan)系。觀察著(zhu)(zhu)色膜的(de)顏色可以發現，電(dian)解電(dian)流(liu)(liu)密度(du)增加(jia)，膜層的(de)顏色更加(jia)均(jun)勻一(yi)致(zhi)，膜層也更加(jia)致(zhi)密。可見電(dian)流(liu)(liu)密度(du)對于著(zhu)(zhu)色膜起(qi)到了關(guan)(guan)鍵的(de)作(zuo)用。
②. 脈(mo)(mo)沖著(zhu)(zhu)色(se)(se)與直流著(zhu)(zhu)色(se)(se)的效(xiao)果。結合(he)SEM(掃描電鏡）對著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜分析，結果發現，脈(mo)(mo)沖著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜比直流著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜更(geng)加細致均(jun)勻，晶粒也(ye)較細小。因(yin)此，相同的電解電流密度下，脈(mo)(mo)沖著(zhu)(zhu)色(se)(se)的效(xiao)果更(geng)好。
③. 氧化膜(mo)(mo)中(zhong)(zhong)鎳、鉻(ge)(ge)、鈦等氧化物含量的(de)(de)分布。通過實驗，發現不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)添加元素(su)在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)呈一濃度(du)(du)(du)梯度(du)(du)(du)，深層(ceng)的(de)(de)添加元素(su)要高(gao)于(yu)表(biao)(biao)面。陽極氧化時(shi)，可以使表(biao)(biao)層(ceng)逐(zhu)漸溶(rong)解(jie)，電流(liu)密(mi)度(du)(du)(du)越(yue)大(da)，表(biao)(biao)層(ceng)溶(rong)蝕越(yue)多(duo)，形成的(de)(de)氧化膜(mo)(mo)中(zhong)(zhong)鎳、鉻(ge)(ge)、鈦等氧化物的(de)(de)含量越(yue)高(gao)，膜(mo)(mo)越(yue)致密(mi)。因此，增(zeng)大(da)電流(liu)密(mi)度(du)(du)(du)可提高(gao)膜(mo)(mo)層(ceng)性(xing)能，但(dan)是，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)基(ji)體損耗加大(da)。表(biao)(biao)面減薄程(cheng)度(du)(du)(du)增(zeng)加，能耗增(zeng)大(da)。實驗表(biao)(biao)明(ming)，電流(liu)密(mi)度(du)(du)(du)在(zai)0.2~0.4A/d㎡為好(hao)。
3. 鉻酐(gan)濃度對成膜的影(ying)響
①. 鉻酐濃度與基(ji)體失重的關系
圖9-19為(wei)電解著(zhu)色(se)(se)時鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)濃(nong)度(du)對成膜的(de)(de)影響。由圖9-19可見，無論是脈沖(chong)著(zhu)色(se)(se)或者是直流(liu)著(zhu)色(se)(se)，鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)濃(nong)度(du)越高，基(ji)體失(shi)重(zhong)(zhong)越少(shao)。對于(yu)脈沖(chong)著(zhu)色(se)(se)，當鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)濃(nong)度(du)達到70g/L后(hou)，鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)濃(nong)度(du)繼續增加，對基(ji)體失(shi)重(zhong)(zhong)的(de)(de)變化(hua)已經(jing)影響不(bu)大了。直流(liu)著(zhu)色(se)(se)隨著(zhu)鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)濃(nong)度(du)的(de)(de)增加，基(ji)體失(shi)重(zhong)(zhong)呈線性減少(shao)。
②. 脈(mo)沖著色膜(mo)的性(xing)能優于直(zhi)流著色膜(mo)
由圖(tu)9-19可見(jian)，相同(tong)電(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)和相同(tong)的鉻(ge)酐濃(nong)度(du)下，脈(mo)沖(chong)(chong)著(zhu)色(se)對(dui)于(yu)基體的減薄要比(bi)直(zhi)流(liu)(liu)的大。這是由于(yu)脈(mo)沖(chong)(chong)著(zhu)色(se)的峰電(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)遠(yuan)高(gao)于(yu)直(zhi)流(liu)(liu)的平(ping)均(jun)電(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)，而且色(se)膜中(zhong)鎳、鉻(ge)、鈦(tai)的氧化物也比(bi)直(zhi)流(liu)(liu)著(zhu)色(se)膜略高(gao)。同(tong)時，脈(mo)沖(chong)(chong)著(zhu)色(se)電(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)大，使得基體成(cheng)膜的晶粒細小、致密(mi)(mi)，脈(mo)沖(chong)(chong)著(zhu)色(se)膜的性(xing)能優于(yu)直(zhi)流(liu)(liu)著(zhu)色(se)膜。
③. 鉻酐適宜加(jia)入量。
考慮到(dao)基(ji)體的損耗，六價鉻(ge)離子的處理(li)，鉻(ge)酐加入(ru)量以50~60g/L為宜。
4. 著(zhu)色(se)膜結構、形貌和成分
①. 著色(se)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. 不銹鋼浴色前(qian)、后的(de)表面形貌
采(cai)用SM掃描(miao)電鏡以及表面(mian)能譜(pu)分析不銹(xiu)鋼著(zhu)色前、后的表面(mian)形貌(mao)和成分，發(fa)現(xian)若色后的不銹(xiu)鋼表面(mian)晶粒尺寸(cun)變小。
③. 不銹鋼著色前后的表面成分。
表9-28為電鏡掃描分析的表面成(cheng)分。
由表(biao)9-28可見，著(zhu)色前表(biao)面成分中幾(ji)乎不含(han)有鈦，鐵含(han)量(liang)占(zhan)絕(jue)對優勢，鎳、鉻含(han)量(liang)很少。但著(zhu)色后表(biao)面成分中鐵含(han)量(liang)明顯降低，而(er)鎳、鉻、鈦含(han)量(liang)增加。著(zhu)色后的(de)不銹鋼表(biao)面為致密的(de)鎳、鉻、鈦氧化物膜。
5. 不銹鋼著(zhu)色膜性能測試(shi)
①. 耐蝕性
表9-29為不銹鋼(gang)浸泡在(zai)3.5%(質量分數(shu)）氯化鈉(na)溶液(ye)中的浸泡實驗結(jie)果。
由表9-29可見，著色后的(de)不銹鋼較未著色的(de)不銹鋼的(de)耐蝕性強。
②. 電化學腐蝕測試(shi)。
表9-30、表9-31分(fen)別為(wei)不銹鋼在10%(質量(liang)分(fen)數）氫氧化(hua)鈉和1mol/L硫酸（相當于98g/L)中的電化(hua)學測結果。
從表(biao)9-30、表(biao)9-31的比較(jiao)可以看出，著色后的不(bu)銹(xiu)鋼在酸、堿中的耐蝕性與(yu)未著色的不(bu)銹(xiu)鋼相當，甚至更強。
③. 耐擦拭(shi)測試
將著(zhu)色不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)用(yong)濾紙往復擦(ca)拭(shi)，觀察色膜(mo)褪(tun)去(qu)與擦(ca)拭(shi)次數的關系(xi)。結果(guo)列于表9-32.由表9-32可知(zhi)，電解著(zhu)色的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐磨性明顯優于化學(xue)著(zhu)色的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。這是由于電解著(zhu)色的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)成膜(mo)更為致密、附著(zhu)力更強(qiang)。
④. 耐(nai)高溫測試
將(jiang)著(zhu)色和未著(zhu)色不(bu)銹鋼在烘箱(xiang)中400℃下(xia)恒溫2小時，觀察不(bu)銹鋼表面顏(yan)色，再在10%(體積(ji)分數）鹽酸中浸泡(pao)幾(ji)秒，并經水沖(chong)洗后觀察顏(yan)色，結果(guo)見表9-33。
由(you)表9-33可見，著(zhu)色后的(de)不銹鋼(gang)耐高溫性要強于(yu)未著(zhu)色的(de)不銹鋼(gang)。
6. 著色前處理
304不銹(xiu)鋼→打磨（用0#、2#、4#、6#金相砂紙逐級打磨至(zhi)鏡面光亮）→除油（丙酮和酒精）→活(huo)化（10%鹽(yan)酸）→著色。
