影響不銹鋼因科著色法的因素主要有以下幾點:



1. 材料成分(fen)與著色關系


  著色用不銹鋼基體化學成分是含鉻13%~18%,含鎳約12%,含鐵>50%,含錳約10%,含碳約0.12%,含硅約2%。常用不銹鋼中18-8型奧(ao)氏(shi)體不銹鋼是最適合的著色材料,能得到令人滿意的彩色外觀。因其在著色溶液中較耐腐蝕,故可得到鮮艷的色彩。鐵素體不銹鋼由于在著色溶液中增加了腐蝕傾向,得到的色彩不如奧氏體不銹鋼鮮艷、光彩奪目。低鉻高碳馬氏體不銹鋼由于其耐蝕性更差,只能得到灰暗的或黑色的表面。當鐵合金中鉻含量達到12.5%(原子)時,其電位由原來的-0.56V躍變為0.20V,當含量高達25%(原子)時,電位還會有新的躍變,因此,不銹鋼的含鉻量最少是13%,如Cr13不銹鋼。



2. 材料加工(gong)狀態與著色關(guan)系


  當不銹鋼經過(guo)(guo)冷加(jia)工變(bian)形后(如彎曲、拉拔深沖、冷軋等),表(biao)面(mian)晶格的(de)(de)完整性發生(sheng)破壞,使(shi)形成的(de)(de)著色(se)(se)膜不均勻(yun),色(se)(se)澤紊亂,冷加(jia)工后的(de)(de)耐蝕性也下降(jiang),形成的(de)(de)著色(se)(se)膜失去原(yuan)有光澤。但這(zhe)些可(ke)以通(tong)過(guo)(guo)一定溫度的(de)(de)退火處(chu)理(li),可(ke)恢復原(yuan)來的(de)(de)顯(xian)微組織,仍(reng)能得到良(liang)好的(de)(de)彩色(se)(se)膜。



3. 前處理對著色的影響


 ①. 拋光


   可(ke)用(yong)機械(xie)拋(pao)光、化(hua)學(xue)拋(pao)光或(huo)電化(hua)學(xue)拋(pao)光,要(yao)求表(biao)面光潔(jie)度(du)一(yi)致,避免(mian)造成(cheng)色(se)(se)(se)差,最(zui)好達到鏡面光亮(liang),可(ke)得(de)最(zui)鮮艷均勻的(de)色(se)(se)(se)彩(cai)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)機械(xie)拋(pao)光后(hou)立即進(jin)行著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)處(chu)理,若(ruo)拋(pao)光后(hou)在空氣中放置一(yi)段時間,外表(biao)面會形(xing)(xing)成(cheng)一(yi)層(ceng)氧化(hua)膜(mo),與(yu)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)的(de)結構不(bu)同,其(qi)厚度(du)在1.0~10.0nm之間,有一(yi)定的(de)耐(nai)蝕性,在著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液中不(bu)易除去,因而影響新的(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)的(de)形(xing)(xing)成(cheng),使(shi)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)時間延長(chang),使(shi)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)后(hou)形(xing)(xing)成(cheng)的(de)色(se)(se)(se)澤(ze)變(bian)(bian)深變(bian)(bian)暗。電化(hua)學(xue)拋(pao)光也能使(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表(biao)面形(xing)(xing)成(cheng)鈍化(hua)膜(mo),如不(bu)除去鈍化(hua)膜(mo),能使(shi)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)速率變(bian)(bian)慢,但電拋(pao)光形(xing)(xing)成(cheng)均勻平整的(de)表(biao)面,使(shi)色(se)(se)(se)澤(ze)光亮(liang),均勻性改(gai)善。


 ②. 活化(hua)


  凡是能使(shi)(shi)不(bu)銹鋼基(ji)體(ti)表(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)化(hua)的(de)(de)因素,均可加速著色(se)(se)過(guo)程。一切(qie)自然(ran)形成(cheng)的(de)(de)肉眼不(bu)可見(jian)的(de)(de)氧化(hua)膜,是著色(se)(se)的(de)(de)大敵,是著色(se)(se)成(cheng)敗的(de)(de)隱(yin)患,在著色(se)(se)前應(ying)該去除。為了(le)消(xiao)除不(bu)銹鋼表(biao)(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)鈍化(hua)膜,獲得新(xin)鮮(xian)表(biao)(biao)(biao)面(mian),活(huo)(huo)化(hua)程度應(ying)恰當,以出現小氣泡后10~15秒為宜。若活(huo)(huo)化(hua)不(bu)足,著色(se)(se)的(de)(de)起色(se)(se)電位時(shi)間延長,并出現顏色(se)(se)不(bu)容易控制,若活(huo)(huo)化(hua)過(guo)度,表(biao)(biao)(biao)面(mian)發(fa)生(sheng)過(guo)浸蝕(shi),使(shi)(shi)著色(se)(se)膜變得暗淡無光。活(huo)(huo)化(hua)用強(qiang)酸腐蝕(shi)的(de)(de)方法會造成(cheng)表(biao)(biao)(biao)面(mian)腐蝕(shi)活(huo)(huo)化(hua),影響著色(se)(se)后色(se)(se)澤的(de)(de)鮮(xian)艷性。用下面(mian)兩種方法處理,能得到(dao)較好的(de)(de)結果。


  電解(jie)活化(hua):a.磷酸(H3PO4)10%,陽極(ji)電流密(mi)度1A/d㎡2,溫(wen)度室溫(wen),時間3~5min,陰(yin)極(ji)鉛板(ban)(ban);b.硫酸(H2SO4)10%,陽極(ji)電流密(mi)度5A/d㎡, 溫(wen)度 室溫(wen),時間5min,陰(yin)極(ji)鉛板(ban)(ban)。


  化(hua)學活(huo)化(hua):硫酸(suan)(H2SO4)10%(體積分數(shu)),鹽酸(suan)(HC1)10%(體積分數(shu)),余為(wei)水,溫(wen)度室(shi)溫(wen),時間5~10min.出現小氣(qi)泡(pao)10~15秒。


 ③. 前處理(li)對著(zhu)色(se)的影響(xiang),見表(biao)8-8。


表 8.jpg


從表(biao)8-8可知(zhi),不銹鋼著(zhu)色(se)工藝(yi)中前處(chu)理影響(xiang)著(zhu)色(se)速(su)率、表(biao)面顏(yan)色(se)的(de)均勻(yun)性。電拋光配合(he)陽極處(chu)理的(de)方法可得到滿意的(de)膜層。



4. 著色液濃度對著色的影響(xiang)


著色液濃度對電位-時間關系的影響見圖8-11。


圖 11.jpg


 ①. 為(wei)正常的著色液濃(nong)度。


 ②. 當鉻酐濃度不變(CrO3 250g/L),減少硫酸濃度(H2SO4<490g/L),曲線右移,起色電位推遲,所需顏色的時間推遲,彩色膜的色差較明顯。


 ③. 當硫酸濃度不變(H2SO4 490g/L),增大鉻酐濃度(CrO3>250g/L),電極電位-時間曲線左移。由于鉻酐濃度增加,加速彩色膜的形成,縮短到達所需顏色的時間。但若鉻酐濃度過高,會使化學著色的顏色變得難以控制,在獲得深色彩時,色澤不夠光亮。



5. 著(zhu)色(se)液溫度對化學著(zhu)色(se)的影響


隨著(zhu)著(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)升高(gao),離子的(de)(de)(de)擴(kuo)散速(su)(su)率(lv)加快,從而加速(su)(su)著(zhu)色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)形成(cheng)。但著(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度(du)過(guo)(guo)高(gao),如(ru)在90℃以(yi)上,會(hui)(hui)使溶(rong)液(ye)中的(de)(de)(de)水分蒸發,改(gai)變著(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)的(de)(de)(de)成(cheng)分。著(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度(du)過(guo)(guo)低(di)(di),如(ru)在70℃以(yi)下(xia),會(hui)(hui)明顯(xian)降低(di)(di)著(zhu)色(se)(se)(se)膜的(de)(de)(de)形成(cheng)速(su)(su)率(lv)。見(jian)圖8-12,當著(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度(du)為(60±5)℃,著(zhu)色(se)(se)(se)起色(se)(se)(se)點(dian)推遲,使著(zhu)色(se)(se)(se)膜的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)彩不均勻。


圖 12.jpg



6. 著色液均勻性的影響


各種不(bu)銹鋼的(de)(de)電化(hua)學性(xing)能不(bu)一(yi)致、著(zhu)(zhu)色(se)液(ye)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)波動、著(zhu)(zhu)色(se)液(ye)濃度(du)的(de)(de)變化(hua)、著(zhu)(zhu)色(se)時間的(de)(de)長短不(bu)一(yi),所(suo)有(you)這些不(bu)均(jun)勻性(xing),都對(dui)著(zhu)(zhu)色(se)色(se)彩有(you)影響。特別是溫(wen)(wen)度(du)和時間,稍有(you)變化(hua),色(se)彩隨之變化(hua),這就是國(guo)內在不(bu)銹鋼著(zhu)(zhu)色(se)普遍存(cun)在的(de)(de)待解難(nan)題,也是因科工藝專(zhuan)利中對(dui)外絕(jue)對(dui)保密的(de)(de)關(guan)鍵。著(zhu)(zhu)色(se)液(ye)的(de)(de)成分和溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)不(bu)均(jun)勻是隨著(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)色(se)的(de)(de)進行而造成著(zhu)(zhu)色(se)液(ye)溫(wen)(wen)度(du)和成分的(de)(de)變化(hua)。必須加強攪(jiao)拌(ban),及時調整(zheng)補充著(zhu)(zhu)色(se)液(ye)成分。攪(jiao)拌(ban)使著(zhu)(zhu)色(se)膜的(de)(de)色(se)彩明(ming)顯優于不(bu)攪(jiao)拌(ban)的(de)(de)著(zhu)(zhu)色(se)膜。



7. 添加劑對(dui)看色(se)的影響


 ①. 氯化鈉(NaCl): 氯化鈉可(ke)明顯(xian)提高著(zhu)色速率(lv),可(ke)縮(suo)短(duan)5~10min,但著(zhu)色過程中(zhong)會發(fa)生強烈的刺(ci)激(ji)性氯氣味。


 ②. 碳酸錳(MnCO3): 可使著色速率加快,著巧克力色和金黃色的時間可縮短5~8min,且無刺激性氣味。


 ③. 鉬酸銨(an): 加入(ru)硬化處理液可明(ming)顯提高著色(se)層的光(guang)亮度(du)。



8. 后(hou)處理(li)對著色膜的影響


 后(hou)處理是在不銹鋼(gang)著色后(hou)填充氧化膜(mo)空隙(xi),加(jia)固(gu)氧化膜(mo)以提(ti)高膜(mo)的耐磨性、耐蝕性和耐污性。


 后處理方法(fa)有熱(re)水封(feng)(feng)(feng)閉(bi)、化學封(feng)(feng)(feng)閉(bi)、電(dian)解(jie)(jie)固膜處理、水玻(bo)璃封(feng)(feng)(feng)閉(bi)等方法(fa)。熱(re)水封(feng)(feng)(feng)閉(bi)、化學封(feng)(feng)(feng)閉(bi)和水玻(bo)璃封(feng)(feng)(feng)閉(bi)對表(biao)面顏(yan)(yan)色的(de)影響不大,電(dian)解(jie)(jie)固膜處理會(hui)改變表(biao)面顏(yan)(yan)色。


 后處(chu)理對(dui)著色表面耐(nai)蝕(shi)性(xing)的(de)影響見圖(tu)8-13。在0.2mol/L鹽(yan)酸溶液中(zhong),測定下列4種試樣的(de)腐蝕(shi)電位(wei),以評定其(qi)耐(nai)蝕(shi)性(xing)。


圖 13.jpg


 試樣1僅進(jin)行機械拋光(guang)不著(zhu)色。


 試樣(yang)2著巧克力色,但未后處(chu)理。


 試(shi)樣3著巧克力色,化(hua)學封(feng)閉。


 試樣4著巧克力色(se),再電解固膜處(chu)理。


 由圖8-13可(ke)見,試(shi)(shi)樣(yang)1的(de)(de)電位(wei)最(zui)(zui)低(di),腐(fu)蝕(shi)最(zui)(zui)嚴重(zhong)。試(shi)(shi)樣(yang)3的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)電位(wei)高(gao)于試(shi)(shi)樣(yang)2,試(shi)(shi)樣(yang)4的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)電位(wei)高(gao)于試(shi)(shi)樣(yang)3。試(shi)(shi)樣(yang)4著(zhu)色膜經電解固膜后,具有最(zui)(zui)佳的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性,其(qi)表面形成尖晶石結構的(de)(de)鉻氧化(hua)物(wu),填充了多孔(kong)的(de)(de)著(zhu)色膜,使氧化(hua)膜變得(de)致密、增厚和(he)硬化(hua)。



9. 國內對因科工藝研究的(de)進展


 上海鋼鐵研究所孫(sun)奇、顧小青在(zai)實(shi)驗室(shi)的基礎上,參考(kao)日(ri)本專利,結合工作經驗,用(yong)實(shi)驗室(shi)常規儀器來(lai)精確地控制(zhi)色彩(cai)(cai),取得色彩(cai)(cai)重現性好、色彩(cai)(cai)基本無差異、成材率(lv)達到99.5%的可喜成就,為不銹鋼的研究打下(xia)基礎。其實(shi)例如下(xia)。


 ①. 熱軋 415mm 304不(bu)銹(xiu)鋼管材,經固溶熱處理105℃×15min,酸洗,機械拋光后在70~75℃溫度下,14~22min得到光亮度好、均勻性一致、重現性好的藍色、金黃色、紅色和綠色的彩鋼管。


 ②. 熱軋 2mm板材 75mm×180mm 1Cr18Ni9 不銹鋼,經(jing)研磨(mo),機械(xie)拋光(guang)后在(zai)70~75℃,在(zai)12~25min時間內獲得(de)光(guang)亮度(du)好(hao)、均勻度(du)一致或較致、重現(xian)性好(hao)的藍、金(jin)、綠、紅等色。


 ③冷軋鋼(gang)板,尺寸(cun)(110~220mm)×0.4mm 1Cr18Ni9 不(bu)銹鋼(gang)在76℃時,獲得光亮(liang)度(du)(du)較好(hao),均勻度(du)(du)一致,重現性好(hao)的灰、藍、金黃、紅、綠(lv)諸色(se)。