影響不銹鋼因科著色法的因素主要有以下幾點:
1. 材(cai)料(liao)成分(fen)與著色關(guan)系
著色用不銹鋼(gang)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型奧氏體不銹(xiu)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(cai)料加(jia)工(gong)狀(zhuang)態(tai)與著(zhu)色關系
當不(bu)銹鋼(gang)經過(guo)冷加工變形(xing)后(如(ru)彎曲、拉拔(ba)深沖、冷軋(ya)等),表面晶格的(de)完整性發生破壞(huai),使形(xing)成(cheng)的(de)著(zhu)色(se)膜(mo)不(bu)均勻,色(se)澤(ze)紊亂,冷加工后的(de)耐蝕性也下降,形(xing)成(cheng)的(de)著(zhu)色(se)膜(mo)失去原(yuan)(yuan)有光澤(ze)。但(dan)這些可以通(tong)過(guo)一(yi)定溫度的(de)退火處理(li),可恢復原(yuan)(yuan)來的(de)顯微組(zu)織,仍(reng)能得(de)到良好的(de)彩(cai)色(se)膜(mo)。
3. 前處理對著色的(de)影響
①. 拋光
可用機械拋(pao)(pao)光(guang)、化(hua)(hua)學拋(pao)(pao)光(guang)或(huo)電化(hua)(hua)學拋(pao)(pao)光(guang),要求表面光(guang)潔(jie)度一致,避(bi)免(mian)造成(cheng)色差,最(zui)好達到鏡面光(guang)亮,可得最(zui)鮮艷均勻的(de)(de)(de)(de)色彩。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)機械拋(pao)(pao)光(guang)后立(li)即進行著(zhu)(zhu)色處(chu)理,若拋(pao)(pao)光(guang)后在(zai)空氣中(zhong)放置一段時(shi)(shi)間(jian)(jian),外表面會形成(cheng)一層氧化(hua)(hua)膜(mo),與著(zhu)(zhu)色膜(mo)的(de)(de)(de)(de)結構不(bu)同,其厚度在(zai)1.0~10.0nm之間(jian)(jian),有一定的(de)(de)(de)(de)耐蝕性,在(zai)著(zhu)(zhu)色液中(zhong)不(bu)易除去(qu),因而影響新的(de)(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)色膜(mo)的(de)(de)(de)(de)形成(cheng),使(shi)著(zhu)(zhu)色時(shi)(shi)間(jian)(jian)延長,使(shi)著(zhu)(zhu)色后形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)色澤變深變暗。電化(hua)(hua)學拋(pao)(pao)光(guang)也能使(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表面形成(cheng)鈍化(hua)(hua)膜(mo),如不(bu)除去(qu)鈍化(hua)(hua)膜(mo),能使(shi)著(zhu)(zhu)色速(su)率變慢,但電拋(pao)(pao)光(guang)形成(cheng)均勻平整的(de)(de)(de)(de)表面,使(shi)色澤光(guang)亮,均勻性改善(shan)。
②. 活化
凡是(shi)能使不(bu)銹(xiu)鋼基體表(biao)面(mian)活化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)因素,均可(ke)加速著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)過程。一切自(zi)然形成(cheng)的(de)(de)(de)肉眼不(bu)可(ke)見(jian)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo),是(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)大(da)敵,是(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)成(cheng)敗的(de)(de)(de)隱患,在著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)前應該去除(chu)。為了消除(chu)不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo),獲得新(xin)鮮表(biao)面(mian),活化(hua)(hua)(hua)(hua)程度應恰當,以(yi)出現小(xiao)氣泡(pao)后(hou)10~15秒為宜。若活化(hua)(hua)(hua)(hua)不(bu)足,著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)起色(se)(se)(se)(se)電位時間延長,并出現顏(yan)色(se)(se)(se)(se)不(bu)容易控制,若活化(hua)(hua)(hua)(hua)過度,表(biao)面(mian)發生過浸蝕(shi),使著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)變得暗(an)淡無光。活化(hua)(hua)(hua)(hua)用強酸腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)方法(fa)會造成(cheng)表(biao)面(mian)腐(fu)蝕(shi)活化(hua)(hua)(hua)(hua),影(ying)響(xiang)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)后(hou)色(se)(se)(se)(se)澤(ze)的(de)(de)(de)鮮艷性。用下(xia)面(mian)兩(liang)種方法(fa)處(chu)理,能得到(dao)較好的(de)(de)(de)結果。
電(dian)(dian)解活化:a.磷酸(H3PO4)10%,陽極(ji)電(dian)(dian)流密(mi)(mi)度(du)1A/d㎡2,溫(wen)度(du)室(shi)溫(wen),時間3~5min,陰極(ji)鉛(qian)板;b.硫酸(H2SO4)10%,陽極(ji)電(dian)(dian)流密(mi)(mi)度(du)5A/d㎡, 溫(wen)度(du) 室(shi)溫(wen),時間5min,陰極(ji)鉛(qian)板。
化(hua)學活化(hua):硫酸(H2SO4)10%(體積分(fen)數(shu)),鹽酸(HC1)10%(體積分(fen)數(shu)),余(yu)為(wei)水,溫度室溫,時間5~10min.出(chu)現小(xiao)氣泡10~15秒。
③. 前處理對著色的(de)影響(xiang),見表(biao)8-8。

從表8-8可知,不銹鋼著色工藝中前處(chu)理(li)影響著色速率、表面顏色的均(jun)勻性。電拋光配合陽極處(chu)理(li)的方法(fa)可得(de)到滿意的膜層。
4. 著(zhu)色(se)液(ye)濃度對著(zhu)色(se)的影響
著(zhu)色(se)液濃度對(dui)電位-時間關系(xi)的影響見圖8-11。

①. 為正常(chang)的著色(se)液濃度。
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(xiang)
隨著(zhu)(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度的(de)(de)(de)升高,離子的(de)(de)(de)擴散速率加(jia)快,從而加(jia)速著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)形成。但著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度過高,如在90℃以上,會(hui)使溶(rong)液(ye)中的(de)(de)(de)水分(fen)蒸(zheng)發,改(gai)變(bian)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)的(de)(de)(de)成分(fen)。著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度過低,如在70℃以下,會(hui)明(ming)顯降低著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)的(de)(de)(de)形成速率。見圖8-12,當(dang)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)(wen)度為(60±5)℃,著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)起色(se)(se)(se)點推遲,使著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)彩(cai)不均勻(yun)。

6. 著色液均(jun)勻性的影響
各種不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)電化(hua)學(xue)性能(neng)不(bu)一致(zhi)、著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)波(bo)動、著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)濃度的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)、著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)長短不(bu)一,所有這些(xie)不(bu)均(jun)勻性,都對(dui)著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)色(se)(se)(se)彩(cai)有影響(xiang)。特別是溫(wen)度和(he)時(shi)(shi)間(jian),稍有變(bian)化(hua),色(se)(se)(se)彩(cai)隨(sui)之(zhi)變(bian)化(hua),這就是國內(nei)在(zai)(zai)不(bu)銹鋼著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)普遍存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)待(dai)解(jie)難題(ti),也是因(yin)科工藝專利中對(dui)外(wai)絕對(dui)保密的(de)(de)(de)(de)關鍵。著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)(fen)和(he)溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)不(bu)均(jun)勻是隨(sui)著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)進(jin)行(xing)而造成(cheng)著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)溫(wen)度和(he)成(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)。必須加強攪拌,及時(shi)(shi)調整(zheng)補充著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液(ye)成(cheng)分(fen)(fen)。攪拌使著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)彩(cai)明顯優于不(bu)攪拌的(de)(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)。
7. 添加劑對(dui)看色的影響
①. 氯化鈉(NaCl): 氯化鈉可(ke)明(ming)顯(xian)提(ti)高著色速(su)率(lv),可(ke)縮短5~10min,但著色過程(cheng)中會發生強(qiang)烈的(de)刺激性氯氣(qi)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(suan)銨(an): 加入(ru)硬(ying)化處理液可明顯提高(gao)著色層的光(guang)亮度。
8. 后處(chu)理對(dui)著色(se)膜的影響
后處理是在不銹鋼著色后填充(chong)氧化(hua)膜空隙(xi),加(jia)固氧化(hua)膜以提高膜的(de)耐磨性(xing)、耐蝕性(xing)和耐污性(xing)。
后處理(li)方法有熱水(shui)封(feng)(feng)(feng)(feng)閉(bi)、化學(xue)封(feng)(feng)(feng)(feng)閉(bi)、電(dian)解固(gu)膜處理(li)、水(shui)玻璃封(feng)(feng)(feng)(feng)閉(bi)等方法。熱水(shui)封(feng)(feng)(feng)(feng)閉(bi)、化學(xue)封(feng)(feng)(feng)(feng)閉(bi)和水(shui)玻璃封(feng)(feng)(feng)(feng)閉(bi)對表面顏(yan)色的影響不大,電(dian)解固(gu)膜處理(li)會(hui)改變表面顏(yan)色。
后處(chu)理對(dui)著(zhu)色(se)表(biao)面耐蝕(shi)(shi)性的影響見(jian)圖8-13。在0.2mol/L鹽酸溶(rong)液(ye)中,測定(ding)下列(lie)4種(zhong)試樣的腐蝕(shi)(shi)電(dian)位,以評定(ding)其耐蝕(shi)(shi)性。

試(shi)樣1僅進行機械拋(pao)光(guang)不著色。
試樣2著巧克力色(se),但未后處理。
試(shi)樣3著巧(qiao)克(ke)力色(se),化學封閉。
試樣(yang)4著巧克力色,再電解固膜處理(li)。
由圖8-13可見,試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)1的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)(wei)最(zui)低(di),腐(fu)蝕最(zui)嚴重。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)3的(de)(de)腐(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)高于試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)2,試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)4的(de)(de)腐(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)高于試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)3。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)4著色(se)膜(mo)(mo)經電(dian)(dian)解固膜(mo)(mo)后(hou),具有最(zui)佳的(de)(de)耐蝕性(xing),其表面(mian)形成尖晶石結構的(de)(de)鉻氧化物,填充了多(duo)孔(kong)的(de)(de)著色(se)膜(mo)(mo),使氧化膜(mo)(mo)變得致密、增厚(hou)和硬化。
9. 國內(nei)對因科工藝(yi)研(yan)究的進(jin)展
上海鋼鐵研究所孫(sun)奇(qi)、顧(gu)小青(qing)在實驗(yan)室(shi)的(de)基(ji)礎(chu)上,參考日(ri)本專利,結合工作(zuo)經驗(yan),用實驗(yan)室(shi)常規儀(yi)器來精確地控(kong)制色(se)彩,取得(de)色(se)彩重現性好(hao)、色(se)彩基(ji)本無差異、成材率達到99.5%的(de)可喜成就,為不銹鋼的(de)研究打下(xia)基(ji)礎(chu)。其實例如下(xia)。
①. 熱軋 415mm 304不銹鋼管材,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(re)軋(ya) 2mm板(ban)材(cai) 75mm×180mm 1Cr18Ni9 不銹鋼,經研(yan)磨,機械拋光(guang)(guang)后在70~75℃,在12~25min時(shi)間內獲得光(guang)(guang)亮度(du)好(hao)、均勻度(du)一致(zhi)或較致(zhi)、重現性好(hao)的藍、金(jin)、綠、紅(hong)等色。
③冷(leng)軋鋼板,尺寸(cun)(110~220mm)×0.4mm 1Cr18Ni9 不銹鋼在76℃時,獲得(de)光亮度(du)較好,均(jun)勻度(du)一致,重現性好的灰、藍、金黃、紅、綠諸色。

