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(cheng)分和工(gong)藝(yi)條件(jian)見(jian)表9-3.

一、配方1 (見(jian)表9-3)的(de)說明

 本配方由上(shang)海手術(shu)器(qi)械廠傅(fu)綺(qi)君(jun)提(ti)出。

1. 色澤的呈(cheng)現過程

  在配方1的介質中，用電化學方法，在不(bu)銹(xiu)鋼表面(mian)形(xing)成一層(ceng)致密而具有一定厚度(du)的薄(bo)膜(mo)，隨著加工(gong)工(gong)藝的不(bu)同，光對薄(bo)膜(mo)的干涉，在表面(mian)形(xing)成各種單色彩色膜(mo)。

  鉻(ge)系不銹鋼：淺灰色(se)(se)－黑亮色(se)(se)－藏青色(se)(se)－金棕色(se)(se)。

  鉻-鎳系不銹鋼：青鋼色(se)(se)(se)－藍色(se)(se)(se)－紫色(se)(se)(se)－金(jin)黃色(se)(se)(se)－紅色(se)(se)(se)－綠(lv)色(se)(se)(se)－金(jin)棕色(se)(se)(se)。

2. 彩(cai)色膜(mo)的(de)組成(cheng)和厚度(du)

 ①. 彩(cai)色膜的組(zu)成。用AES進行表面分析，表層由氧(yang)、鎳、鐵、碳等組(zu)成。

 ②. 彩色膜的厚度。根據Ar的濺射速率，計算出彩色膜的厚度為200.0~930.0nm.

3. 彩色(se)膜的外觀

經過(guo)著(zhu)色(se)的不銹鋼(gang)，不但(dan)具有(you)金(jin)屬的強度和耐蝕的光亮表(biao)面，而(er)且披上(shang)了各種各樣鮮艷的彩(cai)色(se)外衣。彩(cai)色(se)不銹鋼(gang)在裝(zhuang)飾方(fang)面有(you)著(zhu)與其他材料無與倫比(bi)的優點。

二、配方2 (見表9-3)的說(shuo)明

本配(pei)方由沈(shen)陽第一工業學校安成強(qiang)、韓玉梅、車永泉等人提出(chu)。

1. 赫(he)爾槽在陽極氧化中的應(ying)用

   在250mL赫槽中，304不銹(xiu)鋼片放在斜(xie)邊作陽極，直流穩壓電(dian)源(yuan)的電(dian)流強度(du)為1A,觀(guan)察(cha)試樣的著(zhu)色膜為：

 試片上(shang)陽極(ji)電流(liu)密(mi)度的(de)(de)分布由近(jin)陰極(ji)端至(zhi)遠陰極(ji)端依(yi)次減少。電流(liu)密(mi)度不同(tong)(tong)，膜的(de)(de)生(sheng)成(cheng)速率(lv)亦不同(tong)(tong)。近(jin)陰極(ji)端電流(liu)密(mi)度大，著色(se)膜厚，呈(cheng)茶褐色(se)；遠陰極(ji)端電流(liu)密(mi)度小，著色(se)膜薄，呈(cheng)金黃色(se)，從而在氫氧化鈉堿(jian)性溶液中可(ke)著出不同(tong)(tong)的(de)(de)顏色(se)。

 2. 著色工(gong)藝條件

通過小槽實驗(yan)，初步確定不銹鋼著各種顏色(se)的工藝條(tiao)件，見表9-4。

3. 影響(xiang)電解著色的因(yin)素

 ①. 氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)鈉（NaOH).主(zhu)要起導電和(he)溶(rong)解(jie)(jie)氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)作用(yong)。膜(mo)的(de)(de)厚度主(zhu)要取(qu)決于(yu)膜(mo)的(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)和(he)生長速率的(de)(de)比。氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)鈉濃度高，氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)溶(rong)解(jie)(jie)快，膜(mo)的(de)(de)孔(kong)隙率大，硬(ying)度與強度低；氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)鈉濃度低，氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)溶(rong)解(jie)(jie)慢，膜(mo)的(de)(de)硬(ying)度高，反(fan)光性好。

 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)度(du)(du)。提高溫(wen)度(du)(du)，反(fan)應速(su)率(lv)加快(kuai)，同時(shi)出色(se)速(su)率(lv)也(ye)快(kuai)，色(se)膜(mo)較厚。但溫(wen)度(du)(du)過高，色(se)膜(mo)變得粗糙，光澤(ze)欠佳。降低(di)溫(wen)度(du)(du)，上色(se)速(su)率(lv)慢(man)，但光潔(jie)度(du)(du)較好(hao)。溫(wen)度(du)(du)低(di)于40℃時(shi)著(zhu)不上色(se)。一般控制在(zai)50~70℃.

 ④. 電(dian)流(liu)密度(du)。提高電(dian)流(liu)密度(du)，可使氧化(hua)膜(mo)生長(chang)加快(kuai)，色膜(mo)增厚，若(ruo)電(dian)流(liu)過高，氧化(hua)膜(mo)則變得粗糙，一(yi)般控制(zhi)在0.5~6A/d㎡.

 ⑤. 時間(jian)。在(zai)同樣條件下(xia)，膜的顏色(se)(se)隨(sui)時間(jian)的不同而異(yi)。顏色(se)(se)隨(sui)著時間(jian)的延長，其變化為(wei)金黃色(se)(se)→紫紅→綠色(se)(se)→茶(cha)褐色(se)(se)。

 ⑥. 攪(jiao)拌(ban)(ban)。攪(jiao)拌(ban)(ban)可(ke)以(yi)縮短著(zhu)色(se)時(shi)間(jian)，加快(kuai)成膜速率。

4. 前處理

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：①. 除油。氫氧化鈉(na)30~50g/L,碳酸(suan)鈉(na)20~40g/L,磷酸(suan)三鈉(na)10~20g/L,溫度50℃,時(shi)間(jian)依除油效果而定。

    ②. 除銹(xiu)。硫酸(suan)10%,鹽(yan)酸(suan)10%(體積分數(shu)），溫度室溫，時間5~10min.

    ③. 電化(hua)學拋(pao)光。磷(lin)酸600mL/L,硫酸300mL/L,甘油30mL/L,蒸(zheng)餾水70mL/L,電流密度(du)20~30A/d㎡,溫度(du)50~70℃,時間4~5min,陰極為(wei)鉛板。

   ④. 弱(ruo)浸蝕。硫酸3%~5%,溫度(du)室溫，時間0.5~1min.

  拋(pao)光效(xiao)果越(yue)好，著色膜(mo)越(yue)均勻、細(xi)致、光亮。拋(pao)光效(xiao)果不(bu)好，著色質量差(cha)，甚至(zhi)著不(bu)上(shang)色。

5. 后處理

 電化學著色→熱水(shui)(shui)洗(xi)→冷水(shui)(shui)洗(xi)→封閉→水(shui)(shui)洗(xi)→烘干(gan)。

 注(zhu)：封閉處(chu)理：重鉻酸鉀15g/L,氫氧化鈉38g/L,pH7~7.5,溫度60~80℃,時(shi)間2~3min。

6. 著色膜性能檢驗

  ①. 耐磨(mo)實驗

   在試(shi)(shi)樣上放一繪圖橡(xiang)皮，上面(mian)放500g砝碼，使橡(xiang)皮沿(yan)試(shi)(shi)樣表面(mian)做水平(ping)運動，記(ji)錄(lu)膜消失時的運動次(ci)數。結果(guo)見表9-5,從實驗結果(guo)看出(chu)，耐磨性隨(sui)膜厚度的增加而提高。

  ②. 耐(nai)酸性

  用滴管(guan)取(qu)0.5mol/L的(de)硫酸滴在著色(se)膜上(shang)，觀(guan)察表面變(bian)藍(lan)的(de)時間，結果見表9-5,由(you)表可見，金黃色(se)和紫紅色(se)膜的(de)抗蝕性欠佳(jia)，需(xu)要(yao)適宜的(de)硬化處理，以提(ti)高耐蝕性和耐磨性。耐酸性隨著膜厚度的(de)增加而提(ti)高。

7. 槽(cao)液穩定性(xing)

  當成膜速(su)率(lv)明顯減慢時，可濾去沉渣，添加氫氧化鈉50g/L和(he)適(shi)量的水(shui)，即(ji)可重復使用。槽液較(jiao)穩(wen)定，調整簡單，維護(hu)方便，成本低。

三、配(pei)方3 (見表9-3)的說明

 本配方由天津(jin)大學材(cai)料學院魏軍勝、唐子(zi)龍和宋詩哲(zhe)于(yu)2007年10月提出(chu)。

  為了(le)改善不(bu)銹鋼(gang)著(zhu)(zhu)色(se)(se)過程中高溫和(he)(he)重金屬離(li)子的(de)環保和(he)(he)耗能(neng)(neng)(neng)問題，室溫下，在無Cr的(de)NaOH溶液中，304不(bu)銹鋼(gang)交流(liu)調制電位法著(zhu)(zhu)色(se)(se)處理工(gong)藝(yi)(yi)，具(ju)有(you)經濟環保的(de)特點(dian)，獲(huo)得穩(wen)定的(de)金黃色(se)(se)、黃紫(zi)(zi)色(se)(se)、紫(zi)(zi)色(se)(se)、藍紫(zi)(zi)色(se)(se)和(he)(he)藍色(se)(se)膜。著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜具(ju)有(you)良好的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)、耐(nai)磨性(xing)(xing)、機(ji)械加工(gong)性(xing)(xing)和(he)(he)抗污性(xing)(xing)。著(zhu)(zhu)色(se)(se)電壓幅值為7.0~8.0V,著(zhu)(zhu)色(se)(se)時(shi)間為4~7min,著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜穩(wen)定性(xing)(xing)和(he)(he)耐(nai)蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)最好。本工(gong)藝(yi)(yi)簡單易行，節(jie)水節(jie)能(neng)(neng)(neng)，是不(bu)含污染(ran)離(li)子的(de)不(bu)銹鋼(gang)著(zhu)(zhu)色(se)(se)“綠色(se)(se)”工(gong)藝(yi)(yi)。

1. 著色結果

 表9-6列出304不銹(xiu)鋼交(jiao)流調(diao)整(zheng)電(dian)位(wei)注的著色結果

 由表9-6可見，著(zhu)色(se)(se)電壓(ya)和(he)時間(jian)共同影響著(zhu)色(se)(se)膜的(de)顏色(se)(se)，隨著(zhu)著(zhu)色(se)(se)電壓(ya)幅值和(he)時間(jian)的(de)變(bian)化，顏色(se)(se)依次為金黃色(se)(se)、黃紫(zi)(zi)色(se)(se)、紫(zi)(zi)色(se)(se)、藍(lan)紫(zi)(zi)色(se)(se)、藍(lan)色(se)(se)，共出現5種穩定的(de)特征(zheng)顏色(se)(se)。

2. 電化學著色過(guo)程

 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)學著色(se)條件及方(fang)法

  著(zhu)(zhu)色液為(wei)0.5mol/L NaOH,采用調制電壓的交流(liu)信號著(zhu)(zhu)色，輻值為(wei)4.0~10.0V,周期T為(wei)0.02s,具體著(zhu)(zhu)色參(can)數(shu)為(wei)：溫(wen)(wen)度為(wei)室溫(wen)(wen)，著(zhu)(zhu)色時間為(wei)2~10min,著(zhu)(zhu)色完(wan)畢高(gao)溫(wen)(wen)水(shui)進行(xing)封閉(bi)處(chu)理。

3. 著色膜耐蝕性能檢測(ce)

  ①. 腐蝕介質為0.5mol/L H₂SO₄。

  ②. 采用動(dong)電位陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)(hua)曲線和(he)線性極(ji)(ji)化(hua)(hua)阻力技術研究(jiu)著(zhu)色膜。陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)(hua)曲線測(ce)試按照美國材料試驗(yan)學(xue)會ASTM G59-97(2003),比較測(ce)試體系的(de)維鈍電流密(mi)度Ip、過鈍化(hua)(hua)電位E1等電化(hua)(hua)學(xue)參(can)數，研究(jiu)著(zhu)色膜的(de)鈍化(hua)(hua)穩定性。

4. 著(zhu)色(se)工藝對著(zhu)色(se)膜表面(mian)形貌(mao)的影響

  ①. 電(dian)壓8.0V下，著(zhu)色膜表面(mian)形貌隨(sui)時(shi)(shi)間的(de)(de)變(bian)化。2min時(shi)(shi)表面(mian)形成(cheng)連續但(dan)不均(jun)勻的(de)(de)膜層(ceng)(ceng)，繼續氧(yang)化，已形成(cheng)膜層(ceng)(ceng)逐漸變(bian)均(jun)勻，同時(shi)(shi)又有新(xin)膜生(sheng)成(cheng)；新(xin)膜層(ceng)(ceng)也隨(sui)氧(yang)化時(shi)(shi)間的(de)(de)延長(chang)逐漸均(jun)勻連續；10min時(shi)(shi)形成(cheng)比(bi)較厚且(qie)連續均(jun)勻的(de)(de)著(zhu)色膜；進一步延長(chang)著(zhu)色時(shi)(shi)間，由于膜層(ceng)(ceng)局部溶解(jie)速率(lv)大于其生(sheng)成(cheng)速率(lv)，使得(de)膜厚反而減小(xiao)，且(qie)不均(jun)勻；7~10min為(wei)制(zhi)備(bei)的(de)(de)著(zhu)色膜在(zai)不同腐蝕(shi)(shi)介質中的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性有一定(ding)的(de)(de)選擇(ze)性。

  ②. 著(zhu)(zhu)色處理過程中(zhong)的(de)電壓(ya)(ya)變化。開始電壓(ya)(ya)升高(gao)，電流(liu)降(jiang)(jiang)低(di)；延長著(zhu)(zhu)色時(shi)(shi)間(jian)，電壓(ya)(ya)和電流(liu)都趨于穩(wen)定；一(yi)定時(shi)(shi)間(jian)后(hou)，電壓(ya)(ya)開始降(jiang)(jiang)低(di)，電流(liu)升高(gao)。這是因(yin)(yin)為剛(gang)開始著(zhu)(zhu)色時(shi)(shi)，形成的(de)著(zhu)(zhu)色膜(mo)使得體系的(de)反(fan)應電阻增高(gao)；當著(zhu)(zhu)色時(shi)(shi)間(jian)較長時(shi)(shi)，著(zhu)(zhu)色膜(mo)比較完(wan)(wan)整(zheng)且不再增厚(hou)，因(yin)(yin)此，反(fan)應電阻也趨于穩(wen)定；延長著(zhu)(zhu)色時(shi)(shi)間(jian)，在電場的(de)作用下，晶界(jie)變粗大，表(biao)面膜(mo)溶(rong)解速率加快，致使表(biao)面膜(mo)厚(hou)度減小，可能局部區域著(zhu)(zhu)色膜(mo)完(wan)(wan)全溶(rong)解，因(yin)(yin)而(er)體系的(de)反(fan)應電阻反(fan)而(er)降(jiang)(jiang)低(di)，所以著(zhu)(zhu)色處理一(yi)定時(shi)(shi)間(jian)后(hou)，出現電壓(ya)(ya)降(jiang)(jiang)低(di)、電流(liu)升高(gao)的(de)現象。

  ③. 當著色電壓(ya)低于(yu)8.0V時(shi)，若色時(shi)間為(wei)(wei)7min時(shi)，不銹鋼表面即(ji)可(ke)形成(cheng)完(wan)整(zheng)的(de)著色膜(mo)；當電壓(ya)高(gao)于(yu)8.0V時(shi)，若色時(shi)間為(wei)(wei)4min時(shi)，就已經形成(cheng)了完(wan)整(zheng)的(de)著色膜(mo)。

 5. 著色膜機械和抗污性能(neng)

 不銹鋼電解著色(se)膜性(xing)館檢測結果見表9-7.

 由表9-7可見，著色膜具有(you)良好的(de)耐磨(mo)性、抗彎曲性能和抗污性能，能滿足應用要求。

6. 著色工藝對著色膜穩(wen)定(ding)性的(de)影響

①. 著色(se)電壓的影(ying)響

  著色膜(mo)在堿性(xing)介質中(zhong)制備，為(wei)(wei)評價著色膜(mo)的(de)鈍(dun)化穩定(ding)性(xing)，選用0.5mol/L H2SO4作為(wei)(wei)測(ce)試(shi)(shi)介質，著色時間為(wei)(wei)10min,OV表示(shi)未(wei)著色不銹(xiu)鋼，測(ce)試(shi)(shi)體系(xi)的(de)電化學參數腐蝕電位Ecor、維(wei)鈍(dun)電流(liu)密度Ip和過(guo)鈍(dun)化電位Et 等(deng)數值列于(yu)表9-8中(zhong)。

 由表9-8可見，不銹(xiu)鋼著(zhu)色(se)后(hou)Ecorr和Et明顯提高，而(er)Ip又(you)降低(di)近(jin)兩個數量級，說明著(zhu)色(se)處理(li)提高不銹(xiu)鋼的(de)穩(wen)定(ding)性。同時，著(zhu)色(se)電壓對著(zhu)色(se)膜的(de)穩(wen)定(ding)性能(neng)有一定(ding)的(de)影響(xiang)，電壓7.0V時Ip最(zui)小(xiao)，而(er)當著(zhu)色(se)電壓降低(di)或升(sheng)高時，Ip都有一定(ding)的(de)升(sheng)高，著(zhu)色(se)電壓為7.0V時，制備(bei)的(de)著(zhu)色(se)膜穩(wen)定(ding)性和耐蝕(shi)性能(neng)最(zui)好。

 ②著色時間的影響

  a. 著(zhu)色(se)電壓為4.0V,不(bu)同著(zhu)色(se)時間的(de)影響如下：

     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)色(se)電壓為(wei)4.0V、時間(jian)為(wei)4min時，著(zhu)色(se)膜Ecorr、Et 明顯升高，而(er)Ip降低近2個(ge)數(shu)量級，著(zhu)色(se)膜穩定性大幅度提高。

     著色電壓為(wei)4.0V、時間為(wei)7min時，著色膜(mo)穩(wen)定性進(jin)一步提高。

     著色電(dian)壓為4.0V、時間超過10min時，穩定性反(fan)而有(you)降低(di)的趨勢(shi)。

 b. 著色(se)電(dian)壓(ya)為(wei)8.0V時(shi)，不同(tong)著色(se)時(shi)間的影響如下:

    時(shi)間為(wei)2min時(shi)，著色(se)可(ke)形成(cheng)完(wan)整的著色(se)膜。

    時間為4min時，著(zhu)色膜穩定性進一步提高。

    繼續延長著色(se)時間(jian)，膜層穩(wen)定性(xing)降低(di)。

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。