在熱的鉻酸和硫酸溶液中對不銹鋼進行化學著色,是經因科公司發展而得的,稱為因科法。


1. 因(yin)科法化(hua)學著色溶液組成(cheng)和工藝(yi)條件


溶液: 硫酸(H2SO4)(d=1.84)  490g/L  、著色溫度  70~90℃  、鉻酐(CrO3)  250g/L 。


 隨著浸漬時間的不同,產生的顏色(se)(se)的順序是:青銅色(se)(se),藍(lan)色(se)(se),金黃色(se)(se),紅色(se)(se)和綠色(se)(se)。


 膜的顏色(se)是由于(yu)不同(tong)厚度(du)的膜在反射(she)和透(tou)膜折射(she)兩種光的相互(hu)干(gan)涉而(er)成色(se),在前面已敘述(shu)過(guo),不同(tong)的厚度(du)就產生(sheng)不同(tong)的顏色(se),因此,在著色(se)過(guo)程中,保持溶(rong)液(ye)溫度(du)的均勻(yun)性和穩定性是很重(zhong)要的,所以著色(se)用(yong)的槽(cao)為(wei)鉛襯里的鐵槽(cao),外套為(wei)可用(yong)蒸氣(qi)加熱的保溫水(shui)套,以維持鉛槽(cao)內溶(rong)液(ye)的穩定,在槽(cao)內并(bing)裝有攪(jiao)拌器(qi),使溶(rong)液(ye)均勻(yun)。



2. 時間(jian)控制著色法


 將不銹鋼浸在著色(se)液(ye)(ye)中(zhong)浸漬一(yi)定時間后,就(jiu)能(neng)得(de)到(dao)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)顏色(se)。如溫(wen)度70℃時,著色(se)15min可得(de)藍色(se),18min可得(de)金黃色(se),20~22min可得(de)紫色(se)或綠色(se)。這(zhe)種根據時間控制的(de)(de)(de)(de)方法不能(neng)得(de)到(dao)重(zhong)復的(de)(de)(de)(de)顏色(se)。這(zhe)是因為(wei)著色(se)溶液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度稍(shao)微(wei)有些變化(hua),控制不會很準(zhun)確,而化(hua)學(xue)(xue)著色(se)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)組成由(you)于水分(fen)蒸發也(ye)可能(neng)有變化(hua),這(zhe)兩個因素都能(neng)影(ying)響(xiang)獲(huo)得(de)顏色(se)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)現性(xing)。



3. 電位控(kong)制著色法(fa)


a. 不銹鋼(gang)著色的(de)電(dian)位(wei)-時(shi)間曲(qu)線。


  1973年,伊萬斯用飽(bao)和甘汞(gong)電極作參比電極,測量了不銹鋼著色過程中電位(wei)-時間的變(bian)化曲線。


  1977年,阿里(li)索尼等人(ren)用(yong)鉑電極作參比電極,測量了不銹鋼著色過程中電位-時(shi)(shi)間(jian)的變化曲線。見(jian)圖8-6不銹鋼著色的電位-時(shi)(shi)間(jian)曲線。


圖 6.jpg


b. 著(zhu)色電位(wei)差


  當(dang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)鉑(bo)電(dian)(dian)極(ji)同浸在(zai)(zai)著(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)中(zhong),見圖(tu)8-7不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)著(zhu)(zhu)色(se)(se)裝置示意圖(tu),在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)上連接電(dian)(dian)位(wei)記錄儀(yi),在(zai)(zai)鉑(bo)電(dian)(dian)極(ji)上連上電(dian)(dian)位(wei)修正(zheng)儀(yi),在(zai)(zai)兩者之間連上導線(xian),由于不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)鉑(bo)電(dian)(dian)極(ji)的電(dian)(dian)位(wei)不(bu)同,產生了電(dian)(dian)位(wei)差,有電(dian)(dian)流通過(guo)導線(xian),隨著(zhu)(zhu)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)著(zhu)(zhu)色(se)(se)過(guo)程的化學反(fan)應,氧化膜(mo)的厚(hou)度(du)逐漸(jian)增長,電(dian)(dian)位(wei)隨著(zhu)(zhu)發生變化。在(zai)(zai)著(zhu)(zhu)色(se)(se)的整個(ge)過(guo)程中(zhong),即(ji)測得著(zhu)(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)位(wei)-時間的關系(xi)曲(qu)線(xian)。


圖 7.jpg


  電(dian)(dian)位(wei)(wei)-時(shi)間曲線上(shang)的B點(dian)表示不(bu)銹(xiu)鋼的電(dian)(dian)位(wei)(wei)達(da)到最(zui)負的最(zui)高點(dian)。B點(dian)稱為(wei)起(qi)(qi)色(se)(se)(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)。起(qi)(qi)色(se)(se)(se)是指不(bu)銹(xiu)鋼表面開(kai)(kai)始出現黑色(se)(se)(se)斑痕,說明已形成一層引起(qi)(qi)光干涉(she)的氧化膜,開(kai)(kai)始向有色(se)(se)(se)方向變化。從B點(dian)的起(qi)(qi)色(se)(se)(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)起(qi)(qi),隨著(zhu)(zhu)時(shi)間的延長(chang),不(bu)銹(xiu)鋼電(dian)(dian)位(wei)(wei)逐漸(jian)下(xia)降至C點(dian),C點(dian)稱為(wei)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)。B-C=Δφ,稱為(wei)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)差(cha)。各(ge)種顏色(se)(se)(se)的著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)差(cha)Δφ不(bu)同,如(ru)下(xia):


  藍色  Δφ=8~11mV,膜(mo)厚0.09μm;


  黃(huang)色  Δφ=13.5~16mV,膜厚0.15μm;


  紅(hong)色 Δφ=17.8~18.5mV,膜厚0.18μm;


  綠(lv)色 Δφ=20.8~21.6mV,膜(mo)厚0.22μm.


c. 用著色電位控制顏色的重現性(xing)


  隨著(zhu)著(zhu)色(se)時(shi)間的(de)延長,不(bu)(bu)銹鋼(gang)表面電(dian)(dian)位(wei)(wei)C與(yu)起(qi)(qi)色(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)B的(de)差(cha)值(zhi)逐漸增大,不(bu)(bu)同(tong)電(dian)(dian)位(wei)(wei)差(cha)對應不(bu)(bu)同(tong)的(de)顏(yan)色(se)。某一電(dian)(dian)位(wei)(wei)差(cha)出現一定的(de)顏(yan)色(se),此關系不(bu)(bu)隨著(zhu)色(se)液(ye)的(de)溫度和組成(cheng)的(de)稍微變(bian)化而變(bian)化,這是可以(yi)用控制(zhi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)差(cha)法(fa)進行著(zhu)色(se)的(de)原(yuan)因,比控制(zhi)時(shi)間的(de)重現性好。但著(zhu)色(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)差(cha)對不(bu)(bu)銹鋼(gang)材(cai)料的(de)不(bu)(bu)同(tong),該數值(zhi)也不(bu)(bu)相同(tong),需要具體(ti)測量。在著(zhu)色(se)過程中,只要測得起(qi)(qi)色(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)B,根據上式得:


C=B-Δφ


可以(yi)得到(dao)差色(se)電位C,以(yi)控(kong)制(zhi)(zhi)得到(dao)不同(tong)的(de)顏(yan)色(se)。用著色(se)電位差控(kong)制(zhi)(zhi)顏(yan)色(se)的(de)重現性是國際公司(si)因(yin)科(ke)法的(de)專利。


d. 不銹鋼著色(se)過程微機控制設備


  各種顏色相鄰的電(dian)位差距很小(xiao),只有幾毫伏,要用精(jing)密電(dian)壓(ya)表(biao)(如TH-V數字電(dian)壓(ya)表(biao))才能(neng)分辨,這就(jiu)給實際(ji)操(cao)作(zuo)帶來很大的不便。這需(xu)要儀器設備(bei)有很高的精(jing)度和抗干(gan)擾(rao)性,否則,儀器本(ben)身的誤差就(jiu)會導致控制出(chu)錯。如果大批量生產,更要考慮采用微機自動控制。


  由于彩色不銹鋼生產的迅速發展,對色澤的重現性有更高的要求,對電位著色法提出了很多改進方案,要求控制儀器更加精密,更加復雜,采用計算機自動控制,當達到某一電位差時,符合一定的顏色要求,即時發出指令,啟動升降機,取出已著色的不銹鋼,見圖8-8不銹鋼著色過程微機控制設備系統圖。目前我國與先進國家相比,主要差距是著色的電子監測設備。國外已將這種設備用于工業生產,可以得到重復的顏色,而國內尚未能達到,所以著手研制著色用電子監測設備是當務之急。


圖 8.jpg


e. 單位時(shi)間電位差變化的微分曲線的運用


  表面光潔度較(jiao)高(gao)(gao)的(de)工(gong)件,測出(chu)的(de)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)-時(shi)間曲線起色(se)(se)(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)峰值(zhi)明(ming)顯,對于表面光潔度不(bu)(bu)高(gao)(gao)的(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),表面凹凸不(bu)(bu)平,著(zhu)色(se)(se)(se)時(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)峰值(zhi)不(bu)(bu)明(ming)顯,無法采用電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)-時(shi)間曲線。1980年,竹內武(wu)等人用單位(wei)(wei)(wei)(wei)時(shi)間電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)差的(de)變(bian)化的(de)微(wei)分(fen)曲線,見(jian)圖8-9,控(kong)(kong)制不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)著(zhu)色(se)(se)(se)過(guo)程,即將(jiang)微(wei)分(fen)曲線的(de)轉折點A(A為(wei)單位(wei)(wei)(wei)(wei)時(shi)間電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)差變(bian)化趨勢的(de)轉變(bian)),規定(ding)為(wei)著(zhu)色(se)(se)(se)起始(shi)點,并(bing)按(an)照所要(yao)求的(de)著(zhu)色(se)(se)(se)色(se)(se)(se)澤(ze)規定(ding)一定(ding)時(shi)間后,電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)變(bian)化作為(wei)著(zhu)色(se)(se)(se)處理終點,便能準確(que)控(kong)(kong)制不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)色(se)(se)(se)彩。這(zhe)種控(kong)(kong)制設備系統(tong)圖見(jian)圖8-8,由于不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)表面氧(yang)(yang)化膜的(de)厚(hou)度與色(se)(se)(se)澤(ze)有密切(qie)的(de)關(guan)系,故控(kong)(kong)制氧(yang)(yang)化膜厚(hou)度的(de)均勻性是工(gong)藝中主要(yao)一環,圖8-10給出(chu)了(le)SUS304不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)著(zhu)色(se)(se)(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)與氧(yang)(yang)化膜厚(hou)度的(de)曲線。