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。將著色出來的彩色不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(li)溶液成分和工藝條件見表8-31.
化學固膜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)(gu)膜處(chu)(chu)理對色彩(cai)的影響(xiang):電(dian)解固(gu)(gu)膜處(chu)(chu)理后(hou),實(shi)質上也能使(shi)氧化膜加厚,使(shi)彩(cai)色膜的顏(yan)色發生變化,處(chu)(chu)理時間越長,顏(yan)色變化越大。因此(ci),在達到固(gu)(gu)膜的效(xiao)果后(hou),盡量縮短固(gu)(gu)膜處(chu)(chu)理時間。
固膜處(chu)理前后著色膜顏色變化見表8-32.
從表8-32可見,茶色(se)(se)(se)至(zhi)藍灰色(se)(se)(se),固膜(mo)(mo)前后(hou)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)基本不變(bian),黃色(se)(se)(se)由(you)淺變(bian)深,從深黃色(se)(se)(se)開始到橙色(se)(se)(se),固膜(mo)(mo)后(hou)比固膜(mo)(mo)前向后(hou)移了一(yi)種顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se),這是由(you)于固膜(mo)(mo)增厚(hou)了著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)(mo),從而推(tui)后(hou)了一(yi)種顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se),為(wei)了得到彩色(se)(se)(se)所(suo)要求的(de)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se),在(zai)著(zhu)這幾種顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)時(shi)應提早一(yi)種顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)出槽,固膜(mo)(mo)后(hou)正好達到所(suo)需要的(de)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)。固膜(mo)(mo)處理后(hou),對(dui)原來的(de)色(se)(se)(se)澤有加(jia)深作(zuo)用。但色(se)(se)(se)澤變(bian)化在(zai)整個表面上是均勻(yun)的(de),所(suo)以可以在(zai)著(zhu)色(se)(se)(se)時(shi)控制著(zhu)色(se)(se)(se)電(dian)位加(jia)以糾正。
為(wei)了穩(wen)定著(zhu)色(se)(se)(se)膜的(de)色(se)(se)(se)彩,使(shi)膜固化(hua)處(chu)理后色(se)(se)(se)澤(ze)不變,發(fa)現用硒(xi)酸來代替硫(liu)酸、磷酸,如固膜4號配方,不僅能保持色(se)(se)(se)澤(ze)穩(wen)定,而且耐磨性(xing)更好。但(dan)由于硒(xi)酸價格(ge)昂貴,有毒性(xing),很少應用。
鉬酸鈉加入固膜溶液中,對顏色(se)無影(ying)響,可(ke)明顯提高(gao)著色(se)層(ceng)的(de)光亮度。
一、固膜處理后彩(cai)色膜性(xing)能
1. 耐磨性(xing)
未經(jing)固膜(mo)(mo)處理(li)的(de)著色膜(mo)(mo)。經(jing)有(you)500g荷重的(de)橡皮頭往(wang)(wang)復摩(mo)擦,5~8次即露(lu)底。經(jing)過(guo)固膜(mo)(mo)處理(li)的(de)著色膜(mo)(mo),可以承受(shou)200~400次往(wang)(wang)復摩(mo)擦后才露(lu)底。耐磨性提高數(shu)十(shi)倍。
著色(se)膜經(jing)固膜處理后(hou)的耐磨性大大提高(gao),硬(ying)度增(zeng)(zeng)加(jia)。其原因可解釋(shi)為鉻的氧化物在表面上沉積出來,使(shi)著色(se)膜變得(de)致密,使(shi)硬(ying)度增(zeng)(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可見,著色后(hou)并固膜處(chu)理的試樣失重(zhong)最(zui)小,也就是說(shuo)耐蝕性最(zui)好。
3. 針孔實驗
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(zhu)色(se)處(chu)理的試樣麻點大而深,針孔耐蝕(shi)性比原材料還差。但固膜處(chu)理后(hou)的針孔很(hen)(hen)細很(hen)(hen)淺,針孔耐蝕(shi)性最(zui)好。
4. 耐污性測(ce)試
①. 用藍墨(mo)水滴在已著色試片上,烘(hong)干(gan)后用清水沖洗,觀察試片上是否留有(you)痕跡(ji),見表8-35。
②. 用手觸摸試(shi)片實驗(yan)。耐污性差的(de)試(shi)片手汗可(ke)使(shi)膜(mo)變色,見表8-36.
二、封閉處理
固膜(mo)處(chu)理后的(de)著(zhu)色膜(mo)仍有少量孔隙存在。對固膜(mo)處(chu)理后的(de)著(zhu)色膜(mo)進行封閉(bi)處(chu)理。見表(biao)8-37封閉(bi)溶液和工(gong)藝條件。
封閉對著色膜的影(ying)響如下。
①. 耐(nai)摩擦性能
由(you)表(biao)8-38可見,最滿意的結(jie)果為4號樣品,即固化(hua)處理后在(zai)1%硅酸鹽水溶液中沸(fei)騰(teng)5min。
②. 耐磨損實驗
摩擦(ca)件為(wei)塑料橡皮,正壓力為(wei)0.625kgf/cm(1kgf/c㎡=98.07kPa).表8-39為(wei)各種著(zhu)色膜表面耐(nai)磨(mo)損實(shi)驗結果(耐(nai)磨(mo)次數)。
由表8-39可見,電解(jie)(jie)固(gu)膜(mo)(mo)后表面耐(nai)磨損比固(gu)膜(mo)(mo)前黃色(se)(se)膜(mo)(mo)提高(gao)7倍(bei),藍色(se)(se)膜(mo)(mo)提高(gao)11倍(bei)。封閉后表面耐(nai)磨損比電解(jie)(jie)固(gu)膜(mo)(mo)后提高(gao)0.75倍(bei)(黃色(se)(se)膜(mo)(mo))。
③. 表(biao)面粗糙度的(de)影響
不銹(xiu)鋼經化(hua)學著(zhu)色(se)、固(gu)膜處(chu)理和硅酸鹽封(feng)閉后表(biao)(biao)面粗糙(cao)度(du)均會發生變化(hua),見表(biao)(biao)8-40不銹(xiu)鋼表(biao)(biao)面粗糙(cao)度(du)變化(hua)。