在線亞洲日產一區二區:不銹鋼電化學著彩色堿性溶液成分和工藝(yi)條件見表9-3.
一、配方1 (見(jian)表9-3)的說(shuo)明
本配方由上(shang)海手術器(qi)械廠(chang)傅綺君提出。
1. 色澤的呈現過程
在(zai)配(pei)方1的介質中，用電化(hua)學(xue)方法(fa)，在(zai)不銹鋼表面形(xing)成一層致(zhi)密而具有一定厚度的薄(bo)膜，隨著加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝的不同(tong)，光對薄(bo)膜的干涉，在(zai)表面形(xing)成各種單色彩色膜。
鉻(ge)系不銹(xiu)鋼：淺灰(hui)色(se)－黑亮(liang)色(se)－藏青色(se)－金棕色(se)。
鉻-鎳系不銹鋼：青鋼色－藍色－紫色－金黃色－紅色－綠色－金棕色。
2. 彩(cai)色膜的組成和厚(hou)度
①. 彩色膜的組成(cheng)。用AES進行表面分析，表層由氧、鎳、鐵(tie)、碳等組成(cheng)。
②. 彩(cai)色膜的(de)厚度。根據Ar的(de)濺射(she)速率(lv)，計算出彩(cai)色膜的(de)厚度為200.0~930.0nm.
3. 彩色膜的(de)外觀
經過著色的不銹鋼(gang)，不但具有(you)金屬的強度和耐蝕(shi)的光(guang)亮(liang)表面(mian)，而且披上(shang)了各種各樣鮮艷的彩(cai)色外衣。彩(cai)色不銹鋼(gang)在(zai)裝飾方(fang)面(mian)有(you)著與其(qi)他材料(liao)無與倫比的優點。
二(er)、配方2 (見(jian)表9-3)的(de)說明
本配方(fang)由沈陽第一工(gong)業學校安成強、韓玉梅、車永泉等人提出(chu)。
1. 赫爾槽(cao)在陽極氧(yang)化中的應用(yong)
在(zai)250mL赫槽中，304不(bu)銹鋼(gang)片放在(zai)斜邊作陽極(ji)，直流(liu)穩壓電源(yuan)的電流(liu)強(qiang)度為1A,觀察試樣的著色膜為：
試片(pian)上陽極電(dian)流密度(du)的分布由(you)近(jin)陰(yin)極端(duan)至遠陰(yin)極端(duan)依次減少。電(dian)流密度(du)不(bu)(bu)同，膜的生成(cheng)速(su)率亦不(bu)(bu)同。近(jin)陰(yin)極端(duan)電(dian)流密度(du)大，著色(se)膜厚，呈茶褐色(se)；遠陰(yin)極端(duan)電(dian)流密度(du)小，著色(se)膜薄(bo)，呈金(jin)黃色(se)，從而在氫氧化鈉堿性溶液中可著出不(bu)(bu)同的顏(yan)色(se)。
2. 著色工藝條件(jian)
通過小槽實驗，初(chu)步確定不(bu)銹鋼著各種(zhong)顏色的(de)工藝(yi)條件(jian)，見表9-4。
3. 影響電解著(zhu)色(se)的因素
①. 氫氧(yang)化(hua)鈉（NaOH).主(zhu)要起導電(dian)和溶(rong)解(jie)氧(yang)化(hua)膜的作用(yong)。膜的厚(hou)度(du)主(zhu)要取(qu)決(jue)于膜的溶(rong)解(jie)和生(sheng)長(chang)速率(lv)的比。氫氧(yang)化(hua)鈉濃度(du)高，氧(yang)化(hua)膜溶(rong)解(jie)快，膜的孔隙率(lv)大(da)，硬(ying)度(du)與強度(du)低；氫氧(yang)化(hua)鈉濃度(du)低，氧(yang)化(hua)膜溶(rong)解(jie)慢，膜的硬(ying)度(du)高，反光性好。
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。提高溫(wen)度，反應(ying)速(su)率加快(kuai)(kuai)，同(tong)時出色(se)速(su)率也快(kuai)(kuai)，色(se)膜較厚。但溫(wen)度過高，色(se)膜變(bian)得(de)粗糙(cao)，光(guang)(guang)澤(ze)欠佳。降低溫(wen)度，上色(se)速(su)率慢，但光(guang)(guang)潔度較好(hao)。溫(wen)度低于(yu)40℃時著不上色(se)。一般控制在50~70℃.
④. 電流密(mi)度。提(ti)高(gao)電流密(mi)度，可使(shi)氧(yang)化(hua)膜生長加快，色(se)膜增厚(hou)，若電流過高(gao)，氧(yang)化(hua)膜則變得(de)粗(cu)糙，一般控(kong)制在0.5~6A/d㎡.
⑤. 時間。在同樣條件下(xia)，膜的(de)顏(yan)(yan)色(se)隨時間的(de)不(bu)同而異。顏(yan)(yan)色(se)隨著時間的(de)延長，其變化為金黃色(se)→紫紅→綠色(se)→茶褐色(se)。
⑥. 攪拌。攪拌可(ke)以(yi)縮短著色時間(jian)，加快成膜(mo)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(zhu)：①. 除油(you)。氫(qing)氧化鈉(na)30~50g/L,碳酸鈉(na)20~40g/L,磷酸三鈉(na)10~20g/L,溫度(du)50℃,時間依除油(you)效果(guo)而定。
②. 除(chu)銹。硫(liu)酸(suan)10%,鹽酸(suan)10%(體積分數(shu)），溫度室溫，時間5~10min.
③. 電(dian)化學拋(pao)光。磷酸(suan)(suan)600mL/L,硫酸(suan)(suan)300mL/L,甘油30mL/L,蒸餾(liu)水70mL/L,電(dian)流密度20~30A/d㎡,溫度50~70℃,時間4~5min,陰極為鉛(qian)板。
④. 弱浸(jin)蝕。硫酸3%~5%,溫(wen)度室溫(wen)，時間0.5~1min.
拋光效果(guo)越(yue)好，著色膜越(yue)均勻(yun)、細致、光亮。拋光效果(guo)不好，著色質量差，甚(shen)至著不上色。
5. 后處理(li)
電化學著(zhu)色→熱(re)水洗→冷水洗→封閉→水洗→烘(hong)干。
注(zhu)：封閉處理(li)：重鉻酸鉀15g/L,氫氧化(hua)鈉38g/L,pH7~7.5,溫度60~80℃,時間2~3min。
6. 著色膜性能檢驗
①. 耐磨實驗
在(zai)試(shi)樣上(shang)放一繪圖橡(xiang)皮，上(shang)面(mian)放500g砝碼，使橡(xiang)皮沿(yan)試(shi)樣表面(mian)做水平運動，記錄(lu)膜(mo)消失時的運動次數。結果(guo)見表9-5,從實(shi)驗結果(guo)看出(chu)，耐磨性(xing)隨膜(mo)厚度的增加而(er)提高。
②. 耐酸性
用滴(di)管取0.5mol/L的(de)硫酸滴(di)在著(zhu)色(se)膜上，觀(guan)察表面(mian)變(bian)藍的(de)時間，結果見表9-5,由(you)表可見，金黃色(se)和(he)(he)紫紅色(se)膜的(de)抗(kang)蝕性(xing)欠佳，需要適宜(yi)的(de)硬化處(chu)理，以提(ti)高(gao)耐蝕性(xing)和(he)(he)耐磨性(xing)。耐酸性(xing)隨著(zhu)膜厚(hou)度(du)的(de)增(zeng)加而提(ti)高(gao)。
7. 槽液(ye)穩(wen)定性(xing)
當成(cheng)膜(mo)速率明顯減慢時(shi)，可濾去沉渣，添加氫氧(yang)化鈉50g/L和適量的(de)水，即可重復(fu)使用(yong)。槽液較穩定，調(diao)整簡(jian)單(dan)，維護方(fang)便(bian)，成(cheng)本低(di)。
三、配方3 (見表(biao)9-3)的(de)說明
本配方(fang)由天津大學材料學院(yuan)魏軍勝、唐子龍和宋詩哲于2007年10月提出。
為了改善(shan)不銹鋼(gang)著(zhu)色(se)(se)過(guo)程中高溫和(he)重金(jin)屬離子(zi)的環保和(he)耗能問題，室(shi)溫下(xia)，在無(wu)Cr的NaOH溶液中，304不銹鋼(gang)交流調制電(dian)位法著(zhu)色(se)(se)處理工(gong)藝，具有經濟環保的特點，獲(huo)得(de)穩(wen)定的金(jin)黃色(se)(se)、黃紫色(se)(se)、紫色(se)(se)、藍(lan)紫色(se)(se)和(he)藍(lan)色(se)(se)膜(mo)。著(zhu)色(se)(se)膜(mo)具有良好的耐蝕(shi)性(xing)(xing)、耐磨性(xing)(xing)、機械加工(gong)性(xing)(xing)和(he)抗污性(xing)(xing)。著(zhu)色(se)(se)電(dian)壓(ya)幅值為7.0~8.0V,著(zhu)色(se)(se)時間為4~7min,著(zhu)色(se)(se)膜(mo)穩(wen)定性(xing)(xing)和(he)耐蝕(shi)性(xing)(xing)能最好。本工(gong)藝簡單易行(xing)，節水節能，是不含污染離子(zi)的不銹鋼(gang)著(zhu)色(se)(se)“綠色(se)(se)”工(gong)藝。
1. 著色結果
表(biao)9-6列出(chu)304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)交(jiao)流調整電位注的著(zhu)色結果
由表9-6可見，著(zhu)色(se)(se)(se)電壓和時(shi)間共同影響著(zhu)色(se)(se)(se)膜的(de)顏色(se)(se)(se)，隨(sui)著(zhu)著(zhu)色(se)(se)(se)電壓幅值和時(shi)間的(de)變(bian)化，顏色(se)(se)(se)依次為金黃色(se)(se)(se)、黃紫(zi)色(se)(se)(se)、紫(zi)色(se)(se)(se)、藍紫(zi)色(se)(se)(se)、藍色(se)(se)(se)，共出現5種(zhong)穩定的(de)特征顏色(se)(se)(se)。
2. 電(dian)化學著色過程
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. 電化學著色條件及方(fang)法
著(zhu)(zhu)色(se)液(ye)為(wei)0.5mol/L NaOH,采(cai)用調制電壓的交流信號著(zhu)(zhu)色(se)，輻值為(wei)4.0~10.0V,周(zhou)期T為(wei)0.02s,具體著(zhu)(zhu)色(se)參數為(wei)：溫度為(wei)室溫，著(zhu)(zhu)色(se)時間為(wei)2~10min,著(zhu)(zhu)色(se)完畢高溫水進行封閉(bi)處理。
3. 著色膜耐(nai)蝕性能檢(jian)測
①. 腐蝕介質為0.5mol/L H2SO4。
②. 采(cai)用動電位(wei)陽(yang)極極化曲(qu)線和(he)線性極化阻力(li)技(ji)術(shu)研(yan)(yan)究著(zhu)色膜。陽(yang)極極化曲(qu)線測試按照美國材料試驗學會ASTM G59-97(2003),比(bi)較(jiao)測試體系的維鈍(dun)電流密度Ip、過鈍(dun)化電位(wei)E1等(deng)電化學參數，研(yan)(yan)究著(zhu)色膜的鈍(dun)化穩定(ding)性。
4. 著色工藝對著色膜表面形貌的(de)影響
①. 電壓8.0V下，著色(se)(se)膜(mo)(mo)(mo)(mo)表面形(xing)貌(mao)隨時(shi)間(jian)的(de)(de)變化。2min時(shi)表面形(xing)成(cheng)(cheng)連續(xu)但不均勻的(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)(mo)層(ceng)，繼續(xu)氧(yang)(yang)化，已形(xing)成(cheng)(cheng)膜(mo)(mo)(mo)(mo)層(ceng)逐漸(jian)變均勻，同(tong)時(shi)又有新膜(mo)(mo)(mo)(mo)生(sheng)成(cheng)(cheng)；新膜(mo)(mo)(mo)(mo)層(ceng)也(ye)隨氧(yang)(yang)化時(shi)間(jian)的(de)(de)延長逐漸(jian)均勻連續(xu)；10min時(shi)形(xing)成(cheng)(cheng)比較厚且(qie)連續(xu)均勻的(de)(de)著色(se)(se)膜(mo)(mo)(mo)(mo)；進一步延長著色(se)(se)時(shi)間(jian)，由于(yu)膜(mo)(mo)(mo)(mo)層(ceng)局(ju)部溶解速(su)率大(da)于(yu)其生(sheng)成(cheng)(cheng)速(su)率，使(shi)得膜(mo)(mo)(mo)(mo)厚反而減(jian)小，且(qie)不均勻；7~10min為制(zhi)備的(de)(de)著色(se)(se)膜(mo)(mo)(mo)(mo)在(zai)不同(tong)腐蝕(shi)介質(zhi)中的(de)(de)耐蝕(shi)性有一定(ding)的(de)(de)選擇(ze)性。
②. 著(zhu)(zhu)色處理過程中的(de)(de)電(dian)壓(ya)變化。開(kai)始(shi)電(dian)壓(ya)升高(gao)，電(dian)流降低(di)(di)；延(yan)長(chang)(chang)著(zhu)(zhu)色時(shi)間(jian)，電(dian)壓(ya)和電(dian)流都趨(qu)(qu)于(yu)穩定；一定時(shi)間(jian)后，電(dian)壓(ya)開(kai)始(shi)降低(di)(di)，電(dian)流升高(gao)。這是因(yin)為剛開(kai)始(shi)著(zhu)(zhu)色時(shi)，形成的(de)(de)著(zhu)(zhu)色膜(mo)(mo)使得體系(xi)的(de)(de)反應電(dian)阻(zu)增(zeng)高(gao)；當著(zhu)(zhu)色時(shi)間(jian)較長(chang)(chang)時(shi)，著(zhu)(zhu)色膜(mo)(mo)比較完整且不再增(zeng)厚(hou)，因(yin)此，反應電(dian)阻(zu)也趨(qu)(qu)于(yu)穩定；延(yan)長(chang)(chang)著(zhu)(zhu)色時(shi)間(jian)，在電(dian)場(chang)的(de)(de)作用下，晶界(jie)變粗大，表(biao)面(mian)膜(mo)(mo)溶(rong)解速率加快，致使表(biao)面(mian)膜(mo)(mo)厚(hou)度減(jian)小，可能局部區域(yu)著(zhu)(zhu)色膜(mo)(mo)完全溶(rong)解，因(yin)而體系(xi)的(de)(de)反應電(dian)阻(zu)反而降低(di)(di)，所(suo)以著(zhu)(zhu)色處理一定時(shi)間(jian)后，出現電(dian)壓(ya)降低(di)(di)、電(dian)流升高(gao)的(de)(de)現象。
③. 當(dang)著(zhu)色電壓(ya)低于(yu)(yu)8.0V時，若色時間為(wei)7min時，不銹(xiu)鋼表面即可形成完整的著(zhu)色膜(mo)；當(dang)電壓(ya)高于(yu)(yu)8.0V時，若色時間為(wei)4min時，就已經形成了完整的著(zhu)色膜(mo)。
5. 著色膜機械和抗污性能
不銹鋼電解著色膜性(xing)館(guan)檢測(ce)結(jie)果見表(biao)9-7.
由表9-7可(ke)見，著色(se)膜具(ju)有良好的耐(nai)磨性、抗彎曲性能(neng)和抗污性能(neng)，能(neng)滿足應用要求。
6. 著色工藝(yi)對著色膜穩定性(xing)的(de)影響
①. 著色電壓的影(ying)響(xiang)
著色(se)膜在堿性(xing)介(jie)質中制備，為評價著色(se)膜的鈍化(hua)穩定性(xing)，選(xuan)用0.5mol/L H2SO4作為測試介(jie)質，著色(se)時間為10min,OV表(biao)示未著色(se)不銹(xiu)鋼，測試體系的電化(hua)學參數(shu)腐(fu)蝕電位(wei)Ecor、維鈍電流密(mi)度Ip和過鈍化(hua)電位(wei)Et 等(deng)數(shu)值列于表(biao)9-8中。
由表9-8可見，不(bu)銹鋼(gang)著(zhu)(zhu)色(se)后Ecorr和Et明顯提高(gao)，而(er)Ip又降(jiang)低近兩(liang)個(ge)數(shu)量級，說(shuo)明著(zhu)(zhu)色(se)處理提高(gao)不(bu)銹鋼(gang)的(de)穩定性(xing)。同時，著(zhu)(zhu)色(se)電(dian)壓對著(zhu)(zhu)色(se)膜的(de)穩定性(xing)能有一(yi)定的(de)影響，電(dian)壓7.0V時Ip最(zui)小(xiao)，而(er)當著(zhu)(zhu)色(se)電(dian)壓降(jiang)低或升高(gao)時，Ip都(dou)有一(yi)定的(de)升高(gao)，著(zhu)(zhu)色(se)電(dian)壓為7.0V時，制(zhi)備的(de)著(zhu)(zhu)色(se)膜穩定性(xing)和耐蝕性(xing)能最(zui)好。
②著色時間的影響
a. 著色電壓(ya)為4.0V,不同著色時間的影(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(se)(se)電壓為(wei)4.0V、時間為(wei)4min時，著色(se)(se)膜Ecorr、Et 明顯(xian)升高，而Ip降低近2個數量級，著色(se)(se)膜穩定性大幅度提高。
著色(se)電(dian)壓為4.0V、時間為7min時，著色(se)膜穩定(ding)性進一(yi)步(bu)提(ti)高。
著(zhu)色電壓(ya)為4.0V、時間(jian)超過10min時，穩定性反而(er)有降低的趨勢。
b. 著色電壓(ya)為8.0V時，不同(tong)著色時間的(de)影(ying)響如下(xia):
時間(jian)為2min時，著色可形成完整(zheng)的著色膜。
時間為4min時，著(zhu)色膜(mo)穩定性進一(yi)步提高。
繼續延長著色時間，膜層穩(wen)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。
