在線亞洲日產一區二區:不銹鋼電化學著彩色堿(jian)性溶液(ye)成分和工藝條(tiao)件(jian)見表9-3.
一、配方1 (見表9-3)的(de)說明
本配(pei)方由上海手術器械廠傅綺君提出。
1. 色澤的呈現過程(cheng)
在配方(fang)1的介質中，用電化學方(fang)法，在不銹鋼表(biao)(biao)面(mian)形成一層致密(mi)而具(ju)有(you)一定厚度的薄(bo)膜，隨著加工工藝的不同，光對(dui)薄(bo)膜的干涉，在表(biao)(biao)面(mian)形成各種單色(se)彩色(se)膜。
鉻系不銹鋼：淺灰色(se)－黑亮色(se)－藏青色(se)－金棕色(se)。
鉻-鎳(nie)系不銹鋼(gang)：青鋼(gang)色(se)－藍色(se)－紫色(se)－金(jin)黃色(se)－紅色(se)－綠色(se)－金(jin)棕色(se)。
2. 彩色膜的組成和(he)厚度
①. 彩色膜(mo)的組成。用AES進行表面分析，表層由氧、鎳、鐵、碳等組成。
②. 彩色膜的(de)厚度。根據Ar的(de)濺射速率，計算(suan)出彩色膜的(de)厚度為(wei)200.0~930.0nm.
3. 彩色膜的外觀
經過著(zhu)色的(de)不銹(xiu)鋼，不但具有金屬的(de)強度和(he)耐蝕的(de)光(guang)亮(liang)表面，而且披上了各(ge)種各(ge)樣鮮(xian)艷的(de)彩色外衣。彩色不銹(xiu)鋼在(zai)裝(zhuang)飾(shi)方(fang)面有著(zhu)與(yu)(yu)其他(ta)材料無(wu)與(yu)(yu)倫比的(de)優點。
二(er)、配方2 (見表9-3)的說明(ming)
本配方由沈陽第一工業學校安(an)成強(qiang)、韓玉梅、車永泉等人(ren)提出。
1. 赫爾槽(cao)在陽極氧化中(zhong)的應(ying)用
在(zai)250mL赫(he)槽中，304不銹鋼片放在(zai)斜邊作陽極(ji)，直流(liu)穩壓電源的電流(liu)強度(du)為(wei)1A,觀察試樣的著色膜為(wei)：
試片上陽極(ji)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)的分布(bu)由近(jin)陰(yin)極(ji)端(duan)(duan)至(zhi)遠陰(yin)極(ji)端(duan)(duan)依次減少。電(dian)流(liu)密(mi)度(du)不(bu)(bu)同(tong)，膜的生(sheng)成(cheng)速率(lv)亦不(bu)(bu)同(tong)。近(jin)陰(yin)極(ji)端(duan)(duan)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)大(da)，著色膜厚，呈茶褐(he)色；遠陰(yin)極(ji)端(duan)(duan)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)小，著色膜薄(bo)，呈金黃(huang)色，從而(er)在氫(qing)氧化鈉(na)堿性(xing)溶(rong)液中可著出不(bu)(bu)同(tong)的顏色。
2. 著色工藝條件
通過小槽(cao)實(shi)驗，初步確定(ding)不銹鋼著各種(zhong)顏色的工藝條件，見表9-4。
3. 影響電解著色的因素
①. 氫氧(yang)化鈉（NaOH).主(zhu)要(yao)起導(dao)電和(he)溶(rong)解(jie)氧(yang)化膜的作用。膜的厚度(du)(du)(du)主(zhu)要(yao)取決于膜的溶(rong)解(jie)和(he)生長速率的比。氫氧(yang)化鈉濃度(du)(du)(du)高，氧(yang)化膜溶(rong)解(jie)快，膜的孔隙(xi)率大，硬度(du)(du)(du)與強(qiang)度(du)(du)(du)低(di)；氫氧(yang)化鈉濃度(du)(du)(du)低(di)，氧(yang)化膜溶(rong)解(jie)慢，膜的硬度(du)(du)(du)高，反光(guang)性好。
②. 硝酸鈉（NaNO3)、磷酸鈉（Na3PO4)的加入，可增加導電性和成膜速率，比單純氫氧化鈉溶液出色快，著色時間短。
③. 溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。提高(gao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，反應速率加快，同時(shi)出色(se)(se)速率也快，色(se)(se)膜較厚(hou)。但溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)過高(gao)，色(se)(se)膜變得(de)粗糙(cao)，光澤(ze)欠(qian)佳。降低溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，上色(se)(se)速率慢，但光潔(jie)度(du)(du)較好。溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)低于40℃時(shi)著不上色(se)(se)。一般控制在50~70℃.
④. 電(dian)(dian)流密度。提高(gao)電(dian)(dian)流密度，可(ke)使氧(yang)化膜(mo)生長加(jia)快，色膜(mo)增厚，若電(dian)(dian)流過高(gao)，氧(yang)化膜(mo)則變得粗糙，一般控制在0.5~6A/d㎡.
⑤. 時(shi)間。在(zai)同樣條(tiao)件下，膜的(de)顏色隨(sui)時(shi)間的(de)不(bu)同而異(yi)。顏色隨(sui)著時(shi)間的(de)延長，其變(bian)化為金黃(huang)色→紫紅(hong)→綠色→茶褐(he)色。
⑥. 攪拌。攪拌可以縮短著色時間，加快成(cheng)膜速率(lv)。
4. 前(qian)處(chu)理
包括：打磨→水洗→除油①→熱水洗→冷水洗→除銹②→冷水洗→電化學拋光③→水洗→弱浸蝕④。
注(zhu)：①. 除油。氫氧化鈉(na)(na)30~50g/L,碳(tan)酸鈉(na)(na)20~40g/L,磷酸三鈉(na)(na)10~20g/L,溫度50℃,時間依除油效(xiao)果而定。
②. 除銹。硫(liu)酸(suan)10%,鹽(yan)酸(suan)10%(體積分數），溫度室溫，時間5~10min.
③. 電化(hua)學拋光。磷酸(suan)600mL/L,硫酸(suan)300mL/L,甘油30mL/L,蒸餾水(shui)70mL/L,電流密度20~30A/d㎡,溫度50~70℃,時(shi)間4~5min,陰極為鉛板(ban)。
④. 弱(ruo)浸蝕。硫(liu)酸3%~5%,溫度室(shi)溫，時間0.5~1min.
拋光(guang)效(xiao)果越好(hao)，著色(se)(se)膜越均勻、細致、光(guang)亮。拋光(guang)效(xiao)果不(bu)好(hao)，著色(se)(se)質量差，甚至著不(bu)上(shang)色(se)(se)。
5. 后處理
電化學著色→熱水洗(xi)(xi)→冷水洗(xi)(xi)→封(feng)閉→水洗(xi)(xi)→烘干。
注：封閉處(chu)理：重鉻(ge)酸(suan)鉀(jia)15g/L,氫氧化(hua)鈉38g/L,pH7~7.5,溫度60~80℃,時(shi)間2~3min。
6. 著色(se)膜(mo)性能(neng)檢驗
①. 耐磨實驗(yan)
在試樣上放一(yi)繪圖橡皮，上面(mian)(mian)放500g砝碼，使橡皮沿試樣表(biao)面(mian)(mian)做水平(ping)運動(dong)，記錄(lu)膜(mo)消(xiao)失(shi)時的運動(dong)次數(shu)。結(jie)果見表(biao)9-5,從實驗(yan)結(jie)果看出，耐磨性隨膜(mo)厚度的增加而提(ti)高。
②. 耐酸性
用(yong)滴(di)管取(qu)0.5mol/L的(de)硫酸滴(di)在(zai)著色(se)膜上，觀察表(biao)面變藍的(de)時(shi)間，結果見(jian)表(biao)9-5,由表(biao)可見(jian)，金(jin)黃色(se)和(he)紫紅(hong)色(se)膜的(de)抗(kang)蝕性欠佳，需要適宜的(de)硬化處理，以提高耐(nai)(nai)蝕性和(he)耐(nai)(nai)磨性。耐(nai)(nai)酸性隨著膜厚度的(de)增加而(er)提高。
7. 槽液穩(wen)定性
當(dang)成膜速率明顯減慢時，可濾(lv)去沉渣(zha)，添加氫氧化(hua)鈉50g/L和適量(liang)的(de)水，即可重復使(shi)用。槽液較穩(wen)定，調整(zheng)簡單，維護方便，成本低。
三、配方(fang)3 (見表9-3)的說明
本配方由天津大學材料學院魏軍(jun)勝、唐子龍和宋(song)詩(shi)哲于2007年10月提出(chu)。
為(wei)(wei)了(le)改善不銹鋼著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)過(guo)程中(zhong)(zhong)高溫(wen)和(he)(he)重金屬(shu)離子(zi)的(de)(de)環保和(he)(he)耗能問題(ti)，室溫(wen)下，在(zai)無Cr的(de)(de)NaOH溶液中(zhong)(zhong)，304不銹鋼交流調制電(dian)(dian)位法著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)處理工藝，具有經濟環保的(de)(de)特點，獲得穩(wen)定的(de)(de)金黃色(se)(se)(se)(se)、黃紫色(se)(se)(se)(se)、紫色(se)(se)(se)(se)、藍紫色(se)(se)(se)(se)和(he)(he)藍色(se)(se)(se)(se)膜。著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜具有良好的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)、耐(nai)(nai)磨性(xing)、機(ji)械加工性(xing)和(he)(he)抗污(wu)性(xing)。著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)電(dian)(dian)壓(ya)幅值為(wei)(wei)7.0~8.0V,著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)時間為(wei)(wei)4~7min,著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜穩(wen)定性(xing)和(he)(he)耐(nai)(nai)蝕性(xing)能最好。本工藝簡單易行，節水節能，是(shi)不含污(wu)染(ran)離子(zi)的(de)(de)不銹鋼著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)“綠色(se)(se)(se)(se)”工藝。
1. 著色結果
表9-6列出304不(bu)銹鋼交流調整電(dian)位注(zhu)的著色結果
由表9-6可見，著色電壓和時(shi)(shi)間共同影響著色膜(mo)的(de)顏(yan)(yan)色，隨著著色電壓幅值和時(shi)(shi)間的(de)變(bian)化，顏(yan)(yan)色依(yi)次為金黃色、黃紫色、紫色、藍(lan)紫色、藍(lan)色，共出現5種穩定的(de)特征顏(yan)(yan)色。
2. 電化學著色(se)過(guo)程(cheng)
①. 試樣準備
304不(bu)銹鋼試樣面積約2.4c㎡,經水砂紙逐級打磨、拋光，蒸餾水沖洗，無水乙醇脫水，再蒸餾水沖洗，冷風吹干后，置于干燥器中備用。著色完畢，涂封非工作表面，留出1c㎡的工作面積，進行腐蝕測試。
②. 電化(hua)學(xue)著色條件(jian)及(ji)方法
著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色液為(wei)(wei)0.5mol/L NaOH,采用調制(zhi)電壓的交流信號著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色，輻值為(wei)(wei)4.0~10.0V,周期T為(wei)(wei)0.02s,具體著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色參(can)數為(wei)(wei)：溫(wen)度為(wei)(wei)室溫(wen)，著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色時間為(wei)(wei)2~10min,著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色完畢高(gao)溫(wen)水進行(xing)封(feng)閉處理。
3. 著色(se)膜耐蝕性能檢測
①. 腐蝕介質為0.5mol/L H2SO4。
②. 采用(yong)動電(dian)位(wei)陽極極化(hua)曲線和線性(xing)極化(hua)阻力技(ji)術研究著色膜(mo)。陽極極化(hua)曲線測試(shi)按照美國(guo)材料試(shi)驗學會ASTM G59-97(2003),比較測試(shi)體(ti)系的維鈍電(dian)流密度Ip、過鈍化(hua)電(dian)位(wei)E1等(deng)電(dian)化(hua)學參(can)數(shu)，研究著色膜(mo)的鈍化(hua)穩定性(xing)。
4. 著色工藝對著色膜表面形貌的(de)影響
①. 電壓8.0V下，著(zhu)色膜表(biao)面(mian)形貌(mao)隨時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)變化(hua)。2min時(shi)(shi)(shi)表(biao)面(mian)形成連(lian)(lian)續(xu)但不(bu)(bu)均(jun)勻的(de)(de)膜層，繼續(xu)氧化(hua)，已形成膜層逐(zhu)漸變均(jun)勻，同時(shi)(shi)(shi)又有新膜生(sheng)(sheng)成；新膜層也隨氧化(hua)時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)延長(chang)逐(zhu)漸均(jun)勻連(lian)(lian)續(xu)；10min時(shi)(shi)(shi)形成比較厚且連(lian)(lian)續(xu)均(jun)勻的(de)(de)著(zhu)色膜；進(jin)一步延長(chang)著(zhu)色時(shi)(shi)(shi)間，由于膜層局部溶解速率大于其生(sheng)(sheng)成速率，使得膜厚反而減(jian)小，且不(bu)(bu)均(jun)勻；7~10min為(wei)制備的(de)(de)著(zhu)色膜在(zai)不(bu)(bu)同腐蝕介質中的(de)(de)耐蝕性(xing)有一定的(de)(de)選(xuan)擇性(xing)。
②. 著(zhu)色(se)(se)(se)處理過程中(zhong)的(de)電(dian)壓(ya)(ya)變化(hua)。開始電(dian)壓(ya)(ya)升高(gao)，電(dian)流降低；延(yan)長(chang)著(zhu)色(se)(se)(se)時間，電(dian)壓(ya)(ya)和電(dian)流都趨于穩(wen)定；一定時間后(hou)，電(dian)壓(ya)(ya)開始降低，電(dian)流升高(gao)。這是因為剛開始著(zhu)色(se)(se)(se)時，形成的(de)著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)使(shi)得體系的(de)反(fan)應電(dian)阻(zu)增高(gao)；當(dang)著(zhu)色(se)(se)(se)時間較(jiao)(jiao)長(chang)時，著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)比較(jiao)(jiao)完(wan)整且不再增厚(hou)，因此(ci)，反(fan)應電(dian)阻(zu)也趨于穩(wen)定；延(yan)長(chang)著(zhu)色(se)(se)(se)時間，在電(dian)場的(de)作用下，晶(jing)界變粗大，表(biao)面(mian)膜(mo)溶解速率(lv)加(jia)快，致(zhi)使(shi)表(biao)面(mian)膜(mo)厚(hou)度減小，可能局部區域著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)完(wan)全溶解，因而體系的(de)反(fan)應電(dian)阻(zu)反(fan)而降低，所以(yi)著(zhu)色(se)(se)(se)處理一定時間后(hou)，出現(xian)電(dian)壓(ya)(ya)降低、電(dian)流升高(gao)的(de)現(xian)象。
③. 當著(zhu)色(se)電壓低于(yu)(yu)8.0V時(shi)(shi)，若(ruo)色(se)時(shi)(shi)間(jian)為7min時(shi)(shi)，不銹鋼(gang)表面(mian)即可形成完(wan)整的(de)著(zhu)色(se)膜；當電壓高于(yu)(yu)8.0V時(shi)(shi)，若(ruo)色(se)時(shi)(shi)間(jian)為4min時(shi)(shi)，就已經形成了完(wan)整的(de)著(zhu)色(se)膜。
5. 著色膜機械和抗污性能
不銹(xiu)鋼電解(jie)著色膜性館檢測結果(guo)見表9-7.
由表(biao)9-7可見，著色(se)膜(mo)具有良好的耐磨性、抗(kang)彎曲(qu)性能和(he)抗(kang)污性能，能滿足(zu)應(ying)用要(yao)求。
6. 著(zhu)色工(gong)藝對著(zhu)色膜穩(wen)定(ding)性的影(ying)響
①. 著色電(dian)壓的影響
著(zhu)色膜(mo)在堿性(xing)介(jie)質中(zhong)制備(bei)，為(wei)評價(jia)著(zhu)色膜(mo)的(de)鈍(dun)化(hua)穩定性(xing)，選用0.5mol/L H2SO4作為(wei)測試介(jie)質，著(zhu)色時(shi)間(jian)為(wei)10min,OV表示未著(zhu)色不銹鋼，測試體系的(de)電化(hua)學參數腐蝕電位Ecor、維鈍(dun)電流密(mi)度(du)Ip和過鈍(dun)化(hua)電位Et 等數值(zhi)列于表9-8中(zhong)。
由(you)表9-8可見，不(bu)(bu)銹(xiu)鋼著(zhu)(zhu)色后Ecorr和Et明顯提(ti)高，而(er)Ip又(you)降低近兩個數量級，說明著(zhu)(zhu)色處理提(ti)高不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)穩定性(xing)。同時(shi)，著(zhu)(zhu)色電壓對著(zhu)(zhu)色膜的(de)穩定性(xing)能有(you)一定的(de)影響，電壓7.0V時(shi)Ip最小，而(er)當著(zhu)(zhu)色電壓降低或升(sheng)高時(shi)，Ip都(dou)有(you)一定的(de)升(sheng)高，著(zhu)(zhu)色電壓為7.0V時(shi)，制備的(de)著(zhu)(zhu)色膜穩定性(xing)和耐蝕性(xing)能最好。
②著色時間(jian)的影響
a. 著色(se)電壓為4.0V,不同著色(se)時間的影(ying)響如下：
著色電壓為4.0V、時間為2min時，著色膜在0.5mol/L H2SO4中的陰極極化曲線非常接近未著色處理的不銹鋼，說明該電壓下較短時間不足以在不銹鋼表面形成完整的著色膜。
著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)電壓(ya)為4.0V、時(shi)(shi)間為4min時(shi)(shi)，著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜Ecorr、Et 明顯(xian)升(sheng)高，而(er)Ip降低近2個(ge)數量(liang)級，著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜穩定性大幅度提高。
著(zhu)色電(dian)壓為4.0V、時間為7min時，著(zhu)色膜穩定性進一步(bu)提高。
著色電壓為4.0V、時間超過(guo)10min時，穩定性(xing)反而(er)有降(jiang)低的趨(qu)勢(shi)。
b. 著(zhu)色電壓為8.0V時，不(bu)同著(zhu)色時間的影響如下(xia):
時間(jian)為(wei)2min時，著色可(ke)形(xing)成完整的著色膜。
時(shi)間為4min時(shi)，著色膜穩(wen)定性(xing)進一(yi)步提高。
繼續延長著色(se)時間，膜(mo)層穩定性降低。
因此、由上可見、著色電壓為7.0~8.0V,著色時間為4~7min,著色膜具有好的耐磨性和抗污性能，膜顯藍紫色，在0.5mol/L H2SO4中具有良好的鈍化穩定性和耐蝕性。
