不(bu)銹鋼電化學著彩色酸性溶液成(cheng)分(fen)和工藝條件見表9-9。配方1 (見表(biao)9-9)的說明 。本配方由南京(jing)大學應用化學研究所方景禮、劉琴、韓克平、陳耀(yao)輝提出。


表 9.jpg


1. 陰極電沉(chen)積法


  從鉬(mu)酸鹽(yan)溶(rong)液中電解獲得(de)藍(lan)色不銹鋼轉(zhuan)化膜。


2. 工藝過程


  304不銹鋼經沾有氧化鎂粉的細砂紙打磨，在5%硝酸溶液活化和水洗后，直接浸入鉬酸鈉100g/L溶液中，在pH=6.5、溫度40℃和電流密度0.15A/d㎡的條件下進行陰極處理20s,即可得到藍色的不銹鋼膜層。


3. 膜層的(de)熱穩定性(xing)


 將藍色膜(mo)層(ceng)置于烘箱中60℃老化30分(fen)鐘，膜(mo)層(ceng)顏(yan)色不(bu)變(bian)。繼續延(yan)長老化時間，膜(mo)層(ceng)也不(bu)發生變(bian)化。表明藍色不(bu)銹鋼適(shi)于在一般(ban)環境下作為裝飾層(ceng)。


4. 藍色膜層的(de)厚度(du)分析(xi)


   用40kV和15μA的Ar+流對不銹鋼的藍色(se)表面(mian)膜進行深度剝蝕(shi)，同時用AES測定各組成元素的原子(zi)分數(shu)隨時間的變化曲線，即得AES深度剝蝕(shi)圖-圖9-3。


圖 3.jpg


  若把(ba)圖中元(yuan)素O與基體(ti)Fe的深(shen)度剝(bo)蝕(shi)曲線的交點處所對應的剝(bo)蝕(shi)時(shi)間(jian)與相同條件(jian)下(xia)涂有100nm 標準氧化鉭(tan)（Ta2O5)的鉭(tan)片用Ar+測射至Ta2O5/Ta界面所(suo)需(xu)的時(shi)間(jian)作為100nm的厚(hou)度進行比較，按(an)下(xia)式即可求得不銹鋼(gang)藍(lan)色膜層的厚(hou)度：


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  由圖9-3和標準TB2O5劃蝕圖求得藍色不(bu)銹(xiu)鋼彩色膜(mo)層(ceng)的厚度為(wei)42.7nm。


5. 藍色不銹銷(xiao)表面膜(mo)的元素(su)組成


  圖9-4為(wei)藍色藤層的XPS全掃描(miao)圖。由圖大致斷(duan)定膜層主要由鉬、氧(yang)、磷(lin)等元素組成。


圖 4.jpg


  又由(you)圖(tu)9-3可見(jian)，藍色不(bu)銹(xiu)鋼(gang)膜(mo)經一段時(shi)間(jian)剝蝕后，表(biao)面污染元素已消除，在濺射6~20min區(qu)間(jian)，膜(mo)層(ceng)元素含量基本恒定，鐵(tie)的含量很低(di)，此時(shi)尚未濺射到基體，由(you)此，由(you)深(shen)度剝蝕曲線組成(cheng)(cheng)恒定區(qu)，可以求得藍色不(bu)銹(xiu)鋼(gang)膜(mo)的元素百分組成(cheng)(cheng)為：氧(yang)為54.30%,鉬為28.40%,磷為12.11%,鐵(tie)為5.20%。


6. 藍色不銹鋼膜中組成元素的(de)價態


 圖9-5為藍色膜層中Mo的XPS高分(fen)辨圖。由圖9-5可(ke)以(yi)求得(de)濺射(she)前Mo的結合(he)能(neng)為232.3eV和(he)235.3eV兩個(ge)峰(feng)(feng)，分(fen)別(bie)對應于(yu)MoO3 中Mo 的3d5/2的232.6eV 和(he) 3d3/2 的235.3eV, 與(yu)(yu)Na2MoO4中的3d3/2的232.1eV 和(he)3d3/2 的253.3eV 也很(hen)接近，表明(ming)在(zai)(zai)藍色不(bu)(bu)銹鋼層的表面(mian)，Mo是(shi)以(yi)六價狀態(tai)(tai)（MoO3或MoO2-4)存在(zai)(zai)的。Ar+濺射(she)10min后，Mo(VI)的3d3/2 峰(feng)(feng)（235.3eV)消失，3d3/2 峰(feng)(feng)（232.3eV) 稍(shao)稍(shao)移動(dong)至(zhi)峰(feng)(feng)（232.leV),變化不(bu)(bu)大(da)。同(tong)時出(chu)現了一個(ge)新峰(feng)(feng)（229.3eV),它與(yu)(yu)MoO2中Mo的3d5/2 的峰(feng)(feng)位值229.6eV 接近，表明(ming)在(zai)(zai)膜層內部同(tong)時存在(zai)(zai)Mo(VI)和(he)Mo(N)兩種(zhong)狀態(tai)(tai)。膜內四價鉬估計是(shi)電(dian)解液中鉬酸鹽被陰極還原的結果。


圖 5.jpg


圖(tu)9-6為(wei)藍色(se)不銹鋼中磷(lin)的(de)XPS高分(fen)辨圖(tu)。由圖(tu)9-6測得P 的(de)2p 的(de)結合能濺射前后為(wei)133.6~133.4eV,它與PO3-4中P的(de)結合能一致(zhi)，表明膜(mo)內(nei)外均存(cun)在(zai)磷(lin)酸鹽(yan)，在(zai)成膜(mo)過程中它并未被還原。膜(mo)中的(de)磷(lin)以磷(lin)酸鹽(yan)的(de)形式(shi)存(cun)在(zai)。