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. 因科法化(hua)學著色(se)溶液組(zu)成和工(gong)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(zhu)浸(jin)漬時(shi)間的(de)不同,產生的(de)顏色(se)(se)的(de)順序是:青銅色(se)(se),藍(lan)色(se)(se),金黃(huang)色(se)(se),紅色(se)(se)和綠色(se)(se)。


 膜的(de)(de)(de)顏色(se)是由于不(bu)同(tong)厚(hou)度的(de)(de)(de)膜在(zai)反射和透(tou)膜折(zhe)射兩種光的(de)(de)(de)相互干涉而成(cheng)色(se),在(zai)前面已敘述過,不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)厚(hou)度就產生不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)顏色(se),因此,在(zai)著(zhu)色(se)過程中,保(bao)持溶(rong)液溫(wen)度的(de)(de)(de)均(jun)勻(yun)性和穩(wen)定性是很重(zhong)要的(de)(de)(de),所以著(zhu)色(se)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)槽(cao)為鉛襯(chen)里的(de)(de)(de)鐵槽(cao),外套(tao)為可用(yong)(yong)蒸氣(qi)加熱的(de)(de)(de)保(bao)溫(wen)水套(tao),以維持鉛槽(cao)內溶(rong)液的(de)(de)(de)穩(wen)定,在(zai)槽(cao)內并裝(zhuang)有(you)攪拌器,使溶(rong)液均(jun)勻(yun)。



2. 時間控制著(zhu)色法


 將不(bu)(bu)銹(xiu)鋼浸在著(zhu)色(se)(se)液中浸漬一(yi)定時(shi)間后,就能(neng)(neng)得到(dao)一(yi)定的顏(yan)色(se)(se)。如溫(wen)度(du)70℃時(shi),著(zhu)色(se)(se)15min可(ke)得藍色(se)(se),18min可(ke)得金黃色(se)(se),20~22min可(ke)得紫色(se)(se)或綠色(se)(se)。這種(zhong)根(gen)據時(shi)間控制(zhi)的方法不(bu)(bu)能(neng)(neng)得到(dao)重復(fu)的顏(yan)色(se)(se)。這是因(yin)為著(zhu)色(se)(se)溶(rong)液的溫(wen)度(du)稍微有些(xie)變化(hua),控制(zhi)不(bu)(bu)會很準確,而化(hua)學著(zhu)色(se)(se)液的化(hua)學組成(cheng)由于水(shui)分蒸(zheng)發(fa)也可(ke)能(neng)(neng)有變化(hua),這兩個因(yin)素都能(neng)(neng)影響獲得顏(yan)色(se)(se)的重現性(xing)。



3. 電位(wei)控(kong)制(zhi)著色法


a. 不銹(xiu)鋼著色的電位-時間(jian)曲線。


  1973年(nian),伊萬斯用飽和甘汞電(dian)極(ji)作參比(bi)電(dian)極(ji),測量(liang)了不銹鋼著色過程(cheng)中電(dian)位(wei)-時間的(de)變化曲線。


  1977年,阿里索(suo)尼(ni)等(deng)人用(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)間的變化曲線(xian)。見圖(tu)8-6不銹鋼著色的電位-時(shi)(shi)間曲線(xian)。


圖 6.jpg


b. 著(zhu)色電(dian)位差


  當(dang)不銹(xiu)(xiu)鋼和鉑電(dian)(dian)極同浸在(zai)(zai)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)液(ye)中,見圖(tu)8-7不銹(xiu)(xiu)鋼著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)裝置示意圖(tu),在(zai)(zai)不銹(xiu)(xiu)鋼上連接電(dian)(dian)位(wei)(wei)記錄儀(yi),在(zai)(zai)鉑電(dian)(dian)極上連上電(dian)(dian)位(wei)(wei)修正儀(yi),在(zai)(zai)兩(liang)者(zhe)之間連上導(dao)線,由于不銹(xiu)(xiu)鋼和鉑電(dian)(dian)極的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)(wei)不同,產生了電(dian)(dian)位(wei)(wei)差,有(you)電(dian)(dian)流通過導(dao)線,隨著(zhu)(zhu)(zhu)不銹(xiu)(xiu)鋼著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)過程的(de)(de)化學反應,氧化膜(mo)的(de)(de)厚度逐漸增長,電(dian)(dian)位(wei)(wei)隨著(zhu)(zhu)(zhu)發生變化。在(zai)(zai)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)的(de)(de)整個過程中,即(ji)測得著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)-時間的(de)(de)關系曲線。


圖 7.jpg


  電(dian)(dian)(dian)位-時間(jian)曲線上(shang)的(de)(de)B點(dian)(dian)表(biao)示不銹鋼的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位達到最負的(de)(de)最高點(dian)(dian)。B點(dian)(dian)稱(cheng)(cheng)為起色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位。起色(se)(se)是指不銹鋼表(biao)面開始出(chu)現(xian)黑色(se)(se)斑(ban)痕,說明已形成一層引起光干涉的(de)(de)氧化(hua)膜,開始向(xiang)有色(se)(se)方向(xiang)變化(hua)。從B點(dian)(dian)的(de)(de)起色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位起,隨著(zhu)時間(jian)的(de)(de)延長,不銹鋼電(dian)(dian)(dian)位逐(zhu)漸下降至C點(dian)(dian),C點(dian)(dian)稱(cheng)(cheng)為著(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位。B-C=Δφ,稱(cheng)(cheng)為著(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位差。各(ge)種顏(yan)色(se)(se)的(de)(de)著(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)位差Δφ不同,如下:


  藍色  Δφ=8~11mV,膜厚0.09μm;


  黃(huang)色  Δφ=13.5~16mV,膜厚0.15μm;


  紅色 Δφ=17.8~18.5mV,膜(mo)厚(hou)0.18μm;


  綠色 Δφ=20.8~21.6mV,膜厚0.22μm.


c. 用著色(se)電位控制顏色(se)的(de)重(zhong)現性(xing)


  隨著(zhu)(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)時間的(de)(de)(de)延(yan)長,不銹(xiu)鋼(gang)表面電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)C與起色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)B的(de)(de)(de)差(cha)值逐漸增大(da),不同(tong)(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)差(cha)對應(ying)不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)。某一電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)差(cha)出現一定的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se),此(ci)關系(xi)不隨著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液的(de)(de)(de)溫度和(he)組成的(de)(de)(de)稍微(wei)變(bian)化而變(bian)化,這是可以用(yong)控(kong)制電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)差(cha)法進行著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)的(de)(de)(de)原因,比控(kong)制時間的(de)(de)(de)重現性(xing)好。但著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)差(cha)對不銹(xiu)鋼(gang)材料的(de)(de)(de)不同(tong)(tong),該(gai)數值也不相同(tong)(tong),需要具體測量。在著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)過程中,只要測得(de)起色(se)(se)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)B,根據上式得(de):


C=B-Δφ


可以得到(dao)差(cha)(cha)色電位C,以控制得到(dao)不同的(de)顏(yan)色。用著色電位差(cha)(cha)控制顏(yan)色的(de)重現性是國際公司因科法的(de)專利。


d. 不銹鋼著(zhu)色(se)過程(cheng)微機控制設備


  各種顏色相鄰(lin)的電(dian)位差(cha)(cha)距很(hen)小,只有幾毫伏,要用精密電(dian)壓表(biao)(如TH-V數字電(dian)壓表(biao))才(cai)能分辨,這(zhe)(zhe)就給(gei)實際(ji)操(cao)作帶來(lai)很(hen)大(da)的不便(bian)。這(zhe)(zhe)需要儀器(qi)設備有很(hen)高的精度和抗干(gan)擾性(xing),否(fou)則,儀器(qi)本身的誤差(cha)(cha)就會導(dao)致控制(zhi)出(chu)錯。如果(guo)大(da)批(pi)量生產,更要考慮采用微(wei)機(ji)自(zi)動控制(zhi)。


  由于彩色(se)不銹鋼(gang)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(dan)位時間電位差變化的(de)微分曲線的(de)運用


  表(biao)(biao)面光潔度較高(gao)的(de)(de)工件,測(ce)出的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)(wei)-時(shi)(shi)間(jian)曲(qu)線(xian)(xian)(xian)起色(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)的(de)(de)峰(feng)值明(ming)顯(xian),對(dui)于表(biao)(biao)面光潔度不(bu)(bu)高(gao)的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,表(biao)(biao)面凹凸不(bu)(bu)平,著(zhu)色(se)時(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)峰(feng)值不(bu)(bu)明(ming)顯(xian),無法(fa)采用電(dian)(dian)位(wei)(wei)-時(shi)(shi)間(jian)曲(qu)線(xian)(xian)(xian)。1980年(nian),竹內武等(deng)人用單位(wei)(wei)時(shi)(shi)間(jian)電(dian)(dian)位(wei)(wei)差(cha)的(de)(de)變化(hua)的(de)(de)微分曲(qu)線(xian)(xian)(xian),見圖8-9,控(kong)(kong)制不(bu)(bu)銹(xiu)鋼電(dian)(dian)位(wei)(wei)的(de)(de)著(zhu)色(se)過程,即將微分曲(qu)線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)轉折點(dian)(dian)A(A為(wei)單位(wei)(wei)時(shi)(shi)間(jian)電(dian)(dian)位(wei)(wei)差(cha)變化(hua)趨勢(shi)的(de)(de)轉變),規(gui)定為(wei)著(zhu)色(se)起始(shi)點(dian)(dian),并(bing)按照所要(yao)求(qiu)的(de)(de)著(zhu)色(se)色(se)澤規(gui)定一定時(shi)(shi)間(jian)后,電(dian)(dian)位(wei)(wei)的(de)(de)變化(hua)作(zuo)為(wei)著(zhu)色(se)處理終點(dian)(dian),便能準確控(kong)(kong)制不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)色(se)彩。這種控(kong)(kong)制設備系(xi)統(tong)圖見圖8-8,由(you)于不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表(biao)(biao)面氧化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)厚度與(yu)(yu)色(se)澤有密切的(de)(de)關系(xi),故(gu)控(kong)(kong)制氧化(hua)膜(mo)(mo)厚度的(de)(de)均勻(yun)性是工藝中主(zhu)要(yao)一環,圖8-10給出了(le)SUS304不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)著(zhu)色(se)電(dian)(dian)位(wei)(wei)與(yu)(yu)氧化(hua)膜(mo)(mo)厚度的(de)(de)曲(qu)線(xian)(xian)(xian)。