不銹鋼電化學(xue)著彩色酸性溶液成(cheng)分(fen)和工(gong)藝條件見表9-9。配方1 (見(jian)表9-9)的說明 。本配(pei)方由(you)南京大學應用化學研(yan)究所方景禮、劉琴、韓(han)克平、陳(chen)耀(yao)輝提出。
1. 陰極電沉積法(fa)
從鉬酸鹽溶液中電解(jie)獲得藍色(se)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. 膜層的熱(re)穩定性
將藍色膜(mo)層置于(yu)烘箱中60℃老化30分鐘，膜(mo)層顏色不(bu)變(bian)(bian)。繼(ji)續延長(chang)老化時間(jian)，膜(mo)層也不(bu)發生變(bian)(bian)化。表明藍色不(bu)銹鋼適于(yu)在(zai)一般環(huan)境下作為(wei)裝(zhuang)飾層。
4. 藍(lan)色膜層的厚度分(fen)析
用40kV和15μA的Ar+流對不(bu)銹鋼的藍色表(biao)面膜進行深度剝蝕(shi)，同(tong)時用AES測(ce)定各組成元素(su)的原子分數隨時間(jian)的變(bian)化曲線，即得(de)AES深度剝蝕(shi)圖(tu)-圖(tu)9-3。
若(ruo)把(ba)圖中元素O與基體(ti)Fe的深度剝蝕(shi)曲線的交點(dian)處(chu)所對(dui)應的剝蝕(shi)時(shi)間(jian)(jian)與(yu)相同條件(jian)下涂有100nm 標準(zhun)氧化(hua)鉭（Ta2O5)的(de)鉭片用Ar+測射至Ta2O5/Ta界面所(suo)需的(de)時(shi)間(jian)(jian)作(zuo)為100nm的(de)厚度進行比較，按下式即可求得不銹鋼藍色(se)膜層的(de)厚度：
由(you)圖9-3和標準TB2O5劃蝕圖求得藍色不(bu)銹鋼彩色膜(mo)層的厚度為42.7nm。
5. 藍色不銹銷表面膜的元素(su)組(zu)成
圖(tu)9-4為藍(lan)色藤層的XPS全(quan)掃描(miao)圖(tu)。由(you)(you)圖(tu)大致斷(duan)定(ding)膜(mo)層主要(yao)由(you)(you)鉬(mu)、氧、磷(lin)等元素組成。
又由(you)圖9-3可見(jian)，藍(lan)(lan)色(se)不(bu)銹(xiu)鋼膜經一段時(shi)間(jian)剝蝕(shi)后(hou)，表面污染元素已消除，在濺(jian)射(she)(she)6~20min區間(jian)，膜層(ceng)元素含量基本(ben)恒定(ding)(ding)，鐵的(de)(de)含量很低(di)，此時(shi)尚未濺(jian)射(she)(she)到基體(ti)，由(you)此，由(you)深度剝蝕(shi)曲(qu)線組成恒定(ding)(ding)區，可以求得藍(lan)(lan)色(se)不(bu)銹(xiu)鋼膜的(de)(de)元素百分(fen)組成為：氧為54.30%,鉬為28.40%,磷為12.11%,鐵為5.20%。
6. 藍(lan)色不銹鋼(gang)膜中組成(cheng)元素(su)的價態
圖9-5為藍色膜層中Mo的(de)XPS高分辨(bian)圖。由圖9-5可(ke)以求得(de)濺射前(qian)Mo的(de)(de)(de)結合能為232.3eV和(he)(he)235.3eV兩個峰，分別對(dui)應于(yu)MoO3 中(zhong)(zhong)(zhong)Mo 的(de)(de)(de)3d5/2的(de)(de)(de)232.6eV 和(he)(he) 3d3/2 的(de)(de)(de)235.3eV, 與Na2MoO4中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)3d3/2的(de)(de)(de)232.1eV 和(he)(he)3d3/2 的(de)(de)(de)253.3eV 也很接(jie)(jie)近，表(biao)明(ming)在藍色不銹鋼層的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)，Mo是以六價(jia)狀態（MoO3或MoO2-4)存(cun)在的(de)(de)(de)。Ar+濺射10min后，Mo(VI)的(de)(de)(de)3d3/2 峰（235.3eV)消失，3d3/2 峰（232.3eV) 稍(shao)稍(shao)移動至(zhi)峰（232.leV),變化不大。同時出現了一個新峰（229.3eV),它與MoO2中(zhong)(zhong)(zhong)Mo的(de)(de)(de)3d5/2 的(de)(de)(de)峰位值229.6eV 接(jie)(jie)近，表(biao)明(ming)在膜層內(nei)部同時存(cun)在Mo(VI)和(he)(he)Mo(N)兩種狀態。膜內(nei)四(si)價(jia)鉬估計(ji)是電解液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)鉬酸(suan)鹽被陰極還原的(de)(de)(de)結果。
圖9-6為藍色不銹鋼中磷的(de)(de)XPS高分辨圖。由圖9-6測得(de)P 的(de)(de)2p 的(de)(de)結(jie)合(he)能濺射前后(hou)為133.6~133.4eV,它與(yu)PO3-4中P的(de)(de)結(jie)合(he)能一致(zhi)，表明膜內(nei)外均存在磷酸鹽(yan)(yan)，在成膜過程(cheng)中它并未(wei)被還(huan)原。膜中的(de)(de)磷以磷酸鹽(yan)(yan)的(de)(de)形式存在。
