在線亞洲日產一區二區:不銹鋼電化學著彩色堿(jian)性溶(rong)液成分和工藝條件(jian)見表9-3.
一(yi)、配方1 (見表9-3)的說明
本配方(fang)由上(shang)海手術器械廠傅綺君提出。
1. 色澤的(de)呈現過(guo)程
在(zai)配方1的介質中，用電化學(xue)方法(fa)，在(zai)不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面形成(cheng)一層致密而具有一定厚(hou)度的薄膜，隨著加(jia)工(gong)工(gong)藝的不(bu)同(tong)，光對薄膜的干涉，在(zai)表(biao)面形成(cheng)各種單(dan)色彩(cai)色膜。
鉻系不銹鋼(gang)：淺灰色(se)(se)－黑(hei)亮色(se)(se)－藏青色(se)(se)－金棕色(se)(se)。
鉻-鎳系不(bu)銹鋼：青(qing)鋼色(se)－藍色(se)－紫色(se)－金黃(huang)色(se)－紅色(se)－綠色(se)－金棕(zong)色(se)。
2. 彩色膜的組成和(he)厚(hou)度
①. 彩色(se)膜的組(zu)(zu)成(cheng)。用AES進(jin)行表(biao)面(mian)分析，表(biao)層(ceng)由(you)氧(yang)、鎳、鐵、碳等(deng)組(zu)(zu)成(cheng)。
②. 彩(cai)色膜的厚度(du)。根據Ar的濺射(she)速率，計算出彩(cai)色膜的厚度(du)為200.0~930.0nm.
3. 彩色(se)膜的外觀(guan)
經過著色的不(bu)銹鋼，不(bu)但具有金屬(shu)的強度和(he)耐蝕的光亮表面，而(er)且披上了各種各樣鮮艷的彩色外衣。彩色不(bu)銹鋼在裝飾方面有著與其他(ta)材料無(wu)與倫比的優(you)點。
二、配方(fang)2 (見表9-3)的說(shuo)明
本配方由沈陽第一(yi)工業學校安成強、韓玉梅(mei)、車(che)永泉等(deng)人提(ti)出。
1. 赫爾槽在陽極(ji)氧化中的應用
在250mL赫槽中，304不銹(xiu)鋼片(pian)放在斜邊作(zuo)陽極，直(zhi)流(liu)穩壓電源的電流(liu)強度為1A,觀察試樣的著色(se)膜(mo)為：
試片(pian)上陽極電流密(mi)(mi)(mi)度的(de)(de)分布由近陰(yin)極端至遠陰(yin)極端依(yi)次(ci)減少。電流密(mi)(mi)(mi)度不同，膜(mo)的(de)(de)生成速率亦不同。近陰(yin)極端電流密(mi)(mi)(mi)度大(da)，著色膜(mo)厚(hou)，呈茶褐色；遠陰(yin)極端電流密(mi)(mi)(mi)度小，著色膜(mo)薄，呈金黃色，從而在氫氧化(hua)鈉(na)堿性溶液中(zhong)可著出不同的(de)(de)顏色。
2. 著色工藝條件
通過小槽實驗，初(chu)步確定(ding)不(bu)銹鋼著各種顏色的工藝條件(jian)，見(jian)表9-4。
3. 影響電解著色的因素
①. 氫(qing)氧化(hua)鈉(na)(na)（NaOH).主要(yao)起導(dao)電和溶解(jie)氧化(hua)膜(mo)(mo)(mo)的作(zuo)用。膜(mo)(mo)(mo)的厚(hou)度(du)主要(yao)取(qu)決于膜(mo)(mo)(mo)的溶解(jie)和生長速率的比。氫(qing)氧化(hua)鈉(na)(na)濃(nong)(nong)度(du)高，氧化(hua)膜(mo)(mo)(mo)溶解(jie)快，膜(mo)(mo)(mo)的孔隙率大，硬度(du)與強度(du)低；氫(qing)氧化(hua)鈉(na)(na)濃(nong)(nong)度(du)低，氧化(hua)膜(mo)(mo)(mo)溶解(jie)慢，膜(mo)(mo)(mo)的硬度(du)高，反光性好(hao)。
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)度(du)。提高溫(wen)(wen)度(du)，反(fan)應速(su)率(lv)加快，同時(shi)出(chu)色速(su)率(lv)也快，色膜較厚。但(dan)溫(wen)(wen)度(du)過高，色膜變(bian)得粗糙，光澤欠佳。降低溫(wen)(wen)度(du)，上色速(su)率(lv)慢，但(dan)光潔度(du)較好。溫(wen)(wen)度(du)低于40℃時(shi)著不上色。一般(ban)控制在50~70℃.
④. 電流(liu)密度。提高(gao)電流(liu)密度，可使氧化(hua)膜生(sheng)長(chang)加(jia)快，色膜增厚，若電流(liu)過(guo)高(gao)，氧化(hua)膜則(ze)變得粗(cu)糙(cao)，一般控制(zhi)在0.5~6A/d㎡.
⑤. 時(shi)間(jian)。在(zai)同(tong)樣條(tiao)件下，膜的(de)顏(yan)色(se)隨時(shi)間(jian)的(de)不(bu)同(tong)而(er)異。顏(yan)色(se)隨著時(shi)間(jian)的(de)延(yan)長，其變化為金黃色(se)→紫紅→綠色(se)→茶褐色(se)。
⑥. 攪(jiao)拌。攪(jiao)拌可以縮短著色時間，加快成(cheng)膜速率。
4. 前處理(li)
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：①. 除油。氫氧(yang)化鈉30~50g/L,碳酸鈉20~40g/L,磷酸三鈉10~20g/L,溫度50℃,時間依(yi)除油效(xiao)果而定。
②. 除銹。硫酸10%,鹽酸10%(體積(ji)分(fen)數），溫度室溫，時(shi)間5~10min.
③. 電(dian)化學拋光。磷酸600mL/L,硫酸300mL/L,甘(gan)油30mL/L,蒸(zheng)餾水70mL/L,電(dian)流密(mi)度20~30A/d㎡,溫度50~70℃,時間4~5min,陰極為鉛板。
④. 弱(ruo)浸蝕。硫酸3%~5%,溫度室溫，時間0.5~1min.
拋光效(xiao)果越(yue)好(hao)，著(zhu)色膜越(yue)均勻、細致、光亮(liang)。拋光效(xiao)果不好(hao)，著(zhu)色質(zhi)量差，甚至(zhi)著(zhu)不上色。
5. 后處(chu)理
電化學著(zhu)色(se)→熱水(shui)洗→冷水(shui)洗→封閉→水(shui)洗→烘干(gan)。
注(zhu)：封閉處理：重鉻酸鉀15g/L,氫氧化鈉38g/L,pH7~7.5,溫度60~80℃,時間(jian)2~3min。
6. 著色膜性(xing)能檢驗
①. 耐磨實驗(yan)
在試樣上放(fang)一繪圖橡皮，上面(mian)放(fang)500g砝碼，使橡皮沿(yan)試樣表(biao)面(mian)做水平運動，記(ji)錄膜(mo)消(xiao)失時的運動次數。結果見(jian)表(biao)9-5,從實驗結果看出，耐磨性隨膜(mo)厚度的增(zeng)加而提高。
②. 耐酸性
用滴(di)管取0.5mol/L的(de)硫酸(suan)(suan)滴(di)在著色(se)膜上，觀察表(biao)(biao)面變藍的(de)時間，結果見(jian)表(biao)(biao)9-5,由表(biao)(biao)可見(jian)，金黃(huang)色(se)和紫紅色(se)膜的(de)抗蝕性(xing)欠佳，需要適(shi)宜的(de)硬化處理(li)，以提高耐(nai)蝕性(xing)和耐(nai)磨性(xing)。耐(nai)酸(suan)(suan)性(xing)隨著膜厚度的(de)增加而提高。
7. 槽液(ye)穩(wen)定性
當成膜速率明顯減慢時，可濾去沉渣，添加氫氧(yang)化鈉50g/L和適量的水，即可重(zhong)復(fu)使用。槽液較(jiao)穩(wen)定，調整簡(jian)單，維護方便，成本(ben)低。
三、配(pei)方(fang)3 (見表(biao)9-3)的說明
本(ben)配方(fang)由天津大學材料學院魏軍勝(sheng)、唐子龍和宋(song)詩哲于2007年10月提出。
為(wei)(wei)了改善(shan)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼著(zhu)(zhu)色(se)(se)過程中(zhong)高溫和(he)(he)重(zhong)金(jin)屬離子的(de)環保和(he)(he)耗能問題，室溫下(xia)，在無Cr的(de)NaOH溶液(ye)中(zhong)，304不(bu)(bu)銹(xiu)鋼交流調制電位法著(zhu)(zhu)色(se)(se)處理工藝(yi)，具(ju)有經(jing)濟(ji)環保的(de)特點，獲得穩定的(de)金(jin)黃(huang)色(se)(se)、黃(huang)紫色(se)(se)、紫色(se)(se)、藍紫色(se)(se)和(he)(he)藍色(se)(se)膜(mo)(mo)。著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)(mo)具(ju)有良好(hao)的(de)耐(nai)蝕性、耐(nai)磨性、機械(xie)加工性和(he)(he)抗污性。著(zhu)(zhu)色(se)(se)電壓幅(fu)值為(wei)(wei)7.0~8.0V,著(zhu)(zhu)色(se)(se)時(shi)間為(wei)(wei)4~7min,著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)(mo)穩定性和(he)(he)耐(nai)蝕性能最好(hao)。本(ben)工藝(yi)簡單易行，節(jie)水節(jie)能，是不(bu)(bu)含(han)污染離子的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼著(zhu)(zhu)色(se)(se)“綠(lv)色(se)(se)”工藝(yi)。
1. 著色結果
表9-6列出304不銹(xiu)鋼交流調整電位(wei)注的著色結(jie)果(guo)
由表9-6可見，著色(se)電壓(ya)和時間共同影響著色(se)膜的(de)(de)顏(yan)色(se)，隨著著色(se)電壓(ya)幅值和時間的(de)(de)變(bian)化，顏(yan)色(se)依次為金黃色(se)、黃紫(zi)色(se)、紫(zi)色(se)、藍紫(zi)色(se)、藍色(se)，共出現(xian)5種穩定的(de)(de)特征(zheng)顏(yan)色(se)。
2. 電化學著色過程(cheng)
①. 試樣(yang)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. 電化學著色(se)條件及方(fang)法
著(zhu)(zhu)色液為0.5mol/L NaOH,采用調制電壓的(de)交流信號著(zhu)(zhu)色，輻值為4.0~10.0V,周(zhou)期T為0.02s,具(ju)體著(zhu)(zhu)色參數為：溫(wen)度(du)為室溫(wen)，著(zhu)(zhu)色時間(jian)為2~10min,著(zhu)(zhu)色完畢高(gao)溫(wen)水進行(xing)封閉處理。
3. 著色膜耐(nai)蝕性(xing)能檢測(ce)
①. 腐蝕介質為0.5mol/L H2SO4。
②. 采用動電位(wei)陽極(ji)極(ji)化(hua)(hua)曲線(xian)和(he)線(xian)性極(ji)化(hua)(hua)阻力技術研究著色(se)膜。陽極(ji)極(ji)化(hua)(hua)曲線(xian)測(ce)試(shi)(shi)按照美(mei)國材(cai)料試(shi)(shi)驗學會ASTM G59-97(2003),比(bi)較(jiao)測(ce)試(shi)(shi)體(ti)系的(de)維鈍電流密度Ip、過鈍化(hua)(hua)電位(wei)E1等電化(hua)(hua)學參(can)數，研究著色(se)膜的(de)鈍化(hua)(hua)穩定(ding)性。
4. 著色(se)工藝對著色(se)膜(mo)表(biao)面形(xing)貌的影響
①. 電壓8.0V下(xia)，著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)(mo)表面(mian)形(xing)(xing)貌隨時(shi)(shi)間的(de)(de)變(bian)化(hua)。2min時(shi)(shi)表面(mian)形(xing)(xing)成連續(xu)(xu)但(dan)不均勻(yun)的(de)(de)膜(mo)(mo)層(ceng)，繼續(xu)(xu)氧化(hua)，已(yi)形(xing)(xing)成膜(mo)(mo)層(ceng)逐(zhu)漸變(bian)均勻(yun)，同時(shi)(shi)又有(you)新(xin)膜(mo)(mo)生成；新(xin)膜(mo)(mo)層(ceng)也(ye)隨氧化(hua)時(shi)(shi)間的(de)(de)延長(chang)逐(zhu)漸均勻(yun)連續(xu)(xu)；10min時(shi)(shi)形(xing)(xing)成比(bi)較厚且連續(xu)(xu)均勻(yun)的(de)(de)著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)(mo)；進(jin)一步(bu)延長(chang)著(zhu)(zhu)色(se)時(shi)(shi)間，由于(yu)膜(mo)(mo)層(ceng)局部(bu)溶解(jie)速率(lv)大于(yu)其生成速率(lv)，使得膜(mo)(mo)厚反而減小，且不均勻(yun)；7~10min為制(zhi)備的(de)(de)著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)(mo)在(zai)不同腐(fu)蝕介(jie)質中的(de)(de)耐(nai)蝕性有(you)一定的(de)(de)選(xuan)擇性。
②. 著(zhu)(zhu)(zhu)色處(chu)理過程(cheng)中的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)變化。開(kai)始(shi)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)升高，電(dian)(dian)(dian)流(liu)降低(di)；延(yan)長(chang)著(zhu)(zhu)(zhu)色時(shi)間(jian)，電(dian)(dian)(dian)壓(ya)和電(dian)(dian)(dian)流(liu)都趨(qu)于穩(wen)定(ding)(ding)；一定(ding)(ding)時(shi)間(jian)后，電(dian)(dian)(dian)壓(ya)開(kai)始(shi)降低(di)，電(dian)(dian)(dian)流(liu)升高。這是因為剛開(kai)始(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)色時(shi)，形(xing)成的(de)(de)著(zhu)(zhu)(zhu)色膜使得體(ti)系的(de)(de)反(fan)應電(dian)(dian)(dian)阻增高；當著(zhu)(zhu)(zhu)色時(shi)間(jian)較長(chang)時(shi)，著(zhu)(zhu)(zhu)色膜比較完整且不(bu)再增厚，因此，反(fan)應電(dian)(dian)(dian)阻也趨(qu)于穩(wen)定(ding)(ding)；延(yan)長(chang)著(zhu)(zhu)(zhu)色時(shi)間(jian)，在電(dian)(dian)(dian)場的(de)(de)作(zuo)用(yong)下(xia)，晶界變粗大(da)，表(biao)面(mian)膜溶解速率加快(kuai)，致使表(biao)面(mian)膜厚度減小，可(ke)能(neng)局部區域著(zhu)(zhu)(zhu)色膜完全(quan)溶解，因而體(ti)系的(de)(de)反(fan)應電(dian)(dian)(dian)阻反(fan)而降低(di)，所以(yi)著(zhu)(zhu)(zhu)色處(chu)理一定(ding)(ding)時(shi)間(jian)后，出現電(dian)(dian)(dian)壓(ya)降低(di)、電(dian)(dian)(dian)流(liu)升高的(de)(de)現象(xiang)。
③. 當著(zhu)(zhu)色(se)(se)電(dian)壓低于(yu)8.0V時(shi)，若(ruo)色(se)(se)時(shi)間為(wei)7min時(shi)，不銹鋼表(biao)面(mian)即可形成完整的著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)；當電(dian)壓高(gao)于(yu)8.0V時(shi)，若(ruo)色(se)(se)時(shi)間為(wei)4min時(shi)，就已經(jing)形成了完整的著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)。
5. 著(zhu)色膜(mo)機械和抗污(wu)性能
不銹鋼(gang)電解著色膜性館檢(jian)測結果(guo)見(jian)表9-7.
由(you)表9-7可見，著色膜具有良好的(de)耐磨性、抗彎曲性能(neng)(neng)和抗污(wu)性能(neng)(neng)，能(neng)(neng)滿足應用要求。
6. 著色(se)工藝對著色(se)膜穩定性的(de)影響
①. 著色電壓(ya)的影(ying)響
著(zhu)(zhu)色膜在堿性介(jie)質中(zhong)制備，為評價著(zhu)(zhu)色膜的(de)鈍(dun)化(hua)穩定性，選用(yong)0.5mol/L H2SO4作(zuo)為測(ce)試介(jie)質，著(zhu)(zhu)色時間為10min,OV表示未著(zhu)(zhu)色不銹鋼，測(ce)試體系的(de)電(dian)化(hua)學參數腐(fu)蝕電(dian)位(wei)Ecor、維鈍(dun)電(dian)流密(mi)度Ip和(he)過鈍(dun)化(hua)電(dian)位(wei)Et 等數值列于表9-8中(zhong)。
由(you)表(biao)9-8可見，不銹(xiu)鋼著(zhu)(zhu)色(se)(se)后Ecorr和Et明顯提高(gao)，而Ip又降低近兩個數量級，說明著(zhu)(zhu)色(se)(se)處理提高(gao)不銹(xiu)鋼的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)。同時，著(zhu)(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)壓(ya)對著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)能有(you)一定(ding)的(de)影響，電(dian)(dian)壓(ya)7.0V時Ip最小(xiao)，而當著(zhu)(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)壓(ya)降低或(huo)升高(gao)時，Ip都(dou)有(you)一定(ding)的(de)升高(gao)，著(zhu)(zhu)色(se)(se)電(dian)(dian)壓(ya)為7.0V時，制備的(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)和耐蝕性(xing)能最好(hao)。
②著色時(shi)間的(de)影響
a. 著(zhu)色(se)電壓為(wei)4.0V,不同著(zhu)色(se)時間的影(ying)響(xiang)如(ru)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。
著色電(dian)壓為4.0V、時(shi)(shi)間為4min時(shi)(shi)，著色膜(mo)Ecorr、Et 明顯升高(gao)，而Ip降(jiang)低近2個數(shu)量(liang)級，著色膜(mo)穩定性大(da)幅(fu)度提高(gao)。
著色電(dian)壓為4.0V、時(shi)(shi)間為7min時(shi)(shi)，著色膜穩(wen)定性進(jin)一步(bu)提高。
著色電壓為4.0V、時間超過(guo)10min時，穩定性反而(er)有(you)降低的(de)趨勢(shi)。
b. 著色(se)電壓為8.0V時(shi)，不同著色(se)時(shi)間(jian)的影(ying)響如下(xia):
時間為2min時，著色可(ke)形成(cheng)完整的著色膜(mo)。
時間(jian)為4min時，著色(se)膜穩定(ding)性進一步提高(gao)。
繼續(xu)延長著(zhu)色時間，膜(mo)層穩定性降(jiang)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。
