從表面顯微結構看,著色膜是一層疏松結構。表面有許多10~20μm的凹槽,凹槽的面積約占總面積的20%,著色膜是柔軟的,不耐磨的,易為手指所沾污,無實用價值,必須進行固膜處理,提高膜的性能。
固膜處理機理如下。將著色出來的彩(cai)色不(bu)銹鋼放入含有鉻酐和反應促進劑的溶液中。將彩色不銹鋼放在電解槽的陰極,陽極使用鉛板,進行電解處理,通過陰極上析出的氫把六價鉻(Cr6+)還原為三價鉻(Cr3+),并形成穩定的三價鉻絡合物沉積在著色膜上,達到封孔的目的。隨著電解過程中氫離子的析出,膜表面微孔內pH上升,達到三價鉻(Cr3+)水解的pH時,水解產生Cr2O3、Cr(OH)3、鉻化物,填充在膜孔中。
固膜處(chu)理溶(rong)液(ye)成分(fen)和工藝條件(jian)見表8-31.
化學固膜(mo)溶液成分及工藝條件:
重鉻酸鉀(K2Cr2O7) 15g/L 、溫度 60~80℃ 、時間 2~3min 、氫氧化鈉(NaOH) 3g/L 、pH 6.5~7.5
固(gu)膜(mo)處(chu)理(li)對色(se)彩(cai)的影響:電(dian)解固(gu)膜(mo)處(chu)理(li)后(hou),實質上也能使(shi)氧化膜(mo)加厚(hou),使(shi)彩(cai)色(se)膜(mo)的顏色(se)發生(sheng)變化,處(chu)理(li)時間(jian)越長,顏色(se)變化越大。因此,在達到固(gu)膜(mo)的效果后(hou),盡(jin)量縮短固(gu)膜(mo)處(chu)理(li)時間(jian)。
固膜處理前后著色(se)膜顏色(se)變(bian)化見表8-32.
從表8-32可(ke)見,茶(cha)色(se)(se)(se)(se)至(zhi)藍灰(hui)色(se)(se)(se)(se),固膜(mo)(mo)(mo)前后(hou)(hou)(hou)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)基本(ben)不變(bian),黃(huang)色(se)(se)(se)(se)由淺變(bian)深(shen)(shen),從深(shen)(shen)黃(huang)色(se)(se)(se)(se)開始到橙色(se)(se)(se)(se),固膜(mo)(mo)(mo)后(hou)(hou)(hou)比固膜(mo)(mo)(mo)前向后(hou)(hou)(hou)移了(le)一種顏(yan)色(se)(se)(se)(se),這(zhe)是(shi)(shi)由于固膜(mo)(mo)(mo)增厚了(le)著(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)(mo)(mo),從而推(tui)后(hou)(hou)(hou)了(le)一種顏(yan)色(se)(se)(se)(se),為了(le)得到彩(cai)色(se)(se)(se)(se)所要求(qiu)的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se),在著(zhu)這(zhe)幾種顏(yan)色(se)(se)(se)(se)時(shi)(shi)應提早一種顏(yan)色(se)(se)(se)(se)出槽,固膜(mo)(mo)(mo)后(hou)(hou)(hou)正(zheng)(zheng)好達到所需要的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)。固膜(mo)(mo)(mo)處理后(hou)(hou)(hou),對原(yuan)來的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)澤有加(jia)深(shen)(shen)作用。但色(se)(se)(se)(se)澤變(bian)化在整個表面上(shang)是(shi)(shi)均勻的(de)(de)(de),所以(yi)可(ke)以(yi)在著(zhu)色(se)(se)(se)(se)時(shi)(shi)控制著(zhu)色(se)(se)(se)(se)電位加(jia)以(yi)糾正(zheng)(zheng)。
為了穩定著色膜(mo)的色彩,使膜(mo)固(gu)化處理后色澤(ze)不變,發現用(yong)硒酸來代替硫(liu)酸、磷酸,如固(gu)膜(mo)4號配方(fang),不僅(jin)能保持(chi)色澤(ze)穩定,而且耐磨性(xing)更好。但由于(yu)硒酸價(jia)格昂貴,有毒性(xing),很少(shao)應用(yong)。
鉬酸鈉加(jia)入固膜溶液中(zhong),對(dui)顏色無影響,可明顯提高著色層(ceng)的光亮度。
一、固膜處(chu)理后彩色膜性能
1. 耐磨性
未經(jing)(jing)固膜(mo)(mo)(mo)處(chu)理(li)的著(zhu)色(se)膜(mo)(mo)(mo)。經(jing)(jing)有500g荷(he)重的橡皮(pi)頭往復(fu)摩擦,5~8次即露底。經(jing)(jing)過固膜(mo)(mo)(mo)處(chu)理(li)的著(zhu)色(se)膜(mo)(mo)(mo),可以承受200~400次往復(fu)摩擦后才露底。耐磨性提高(gao)數十倍(bei)。
著色膜經(jing)固膜處(chu)理后的耐磨性大大提(ti)高(gao),硬度(du)增(zeng)加(jia)。其原因可解釋(shi)為(wei)鉻(ge)的氧化物在(zai)表面上(shang)沉積(ji)出來,使(shi)著色膜變得致(zhi)密,使(shi)硬度(du)增(zeng)加(jia)。
2. 耐(nai)點蝕實驗
用10%FeCl3溶液,室溫,將未著色的、著巧克力色的和固膜處理的不銹鋼浸漬100h,試樣失重結果見表8-33。
由表8-33可(ke)見,著色后并固(gu)膜處理的(de)試樣(yang)失重最小,也(ye)就是說(shuo)耐(nai)蝕性最好。
3. 針孔實(shi)驗(yan)
試樣在10%FeCl3水溶液中,室溫浸漬1h,結果見表8-34。
可以看出,僅著色處理的試樣麻(ma)點大而深,針(zhen)孔耐(nai)蝕性(xing)比原材料還差。但固膜處理后(hou)的針(zhen)孔很細很淺,針(zhen)孔耐(nai)蝕性(xing)最(zui)好(hao)。
4. 耐污性測試(shi)
①. 用藍墨水(shui)滴在(zai)已著色試片(pian)(pian)上,烘干后用清水(shui)沖洗,觀察試片(pian)(pian)上是否留有(you)痕跡,見表(biao)8-35。
②. 用手觸摸試片(pian)實驗。耐污性差的(de)試片(pian)手汗(han)可使膜變色(se),見表8-36.
二、封閉處(chu)理
固膜處(chu)(chu)理后(hou)的著色膜仍(reng)有少(shao)量孔隙(xi)存在。對固膜處(chu)(chu)理后(hou)的著色膜進(jin)行封(feng)閉處(chu)(chu)理。見表8-37封(feng)閉溶(rong)液和工藝條件(jian)。
封閉對著色膜的(de)影響如下。
①. 耐摩擦性(xing)能
由(you)表8-38可見,最滿意的結(jie)果為4號樣品,即固化(hua)處理(li)后在1%硅酸鹽水溶液中沸騰5min。
②. 耐磨損實(shi)驗
摩擦件(jian)為(wei)塑料橡皮,正壓力為(wei)0.625kgf/cm(1kgf/c㎡=98.07kPa).表8-39為(wei)各(ge)種著色(se)膜表面耐磨損實驗(yan)結果(耐磨次數)。
由表8-39可見,電解(jie)固(gu)(gu)(gu)膜后(hou)表面(mian)耐磨損比固(gu)(gu)(gu)膜前(qian)黃色(se)膜提高7倍(bei),藍色(se)膜提高11倍(bei)。封閉后(hou)表面(mian)耐磨損比電解(jie)固(gu)(gu)(gu)膜后(hou)提高0.75倍(bei)(黃色(se)膜)。
③. 表面粗糙度的影響
不銹鋼(gang)經化學(xue)著(zhu)色、固(gu)膜處理和硅(gui)酸鹽封(feng)閉后表面(mian)粗(cu)糙度均會(hui)發生(sheng)變化,見表8-40不銹鋼(gang)表面(mian)粗(cu)糙度變化。