不銹鋼電化學(xue)著(zhu)彩色酸性(xing)溶液(ye)成分和(he)工藝條件見表(biao)9-9。配(pei)方(fang)2 (見表(biao)9-9)的說明(ming) 。本配(pei)方(fang)由(you)廣東工業大學(xue)材料系(xi) 李(li)瑜煜、謝致微(wei)、黎樵燊、張(zhang)文雄提出。

1. 對SUS304不銹(xiu)鋼陽極氧化著金黃色技術的研究

   運(yun)用正交試驗法(fa)確定最佳配方和工藝條件，獲(huo)得的不銹鋼著(zhu)色膜光(guang)亮美觀，呈(cheng)金(jin)黃色。

2. 工藝條(tiao)件對著(zhu)色的影響

①. 溫(wen)度

  以最佳(jia)配方在不(bu)同溫度下進行著色，結果見表9-10。

 注：1. 點蝕溶(rong)液(ye)為鹽酸250mL/L+重鉻酸鉀30g/L+蒸餾水750mL/L.

       2. 電(dian)流(liu)密度0.4A/d㎡,著色時間3min.

       3. 電(dian)解固化10min,封閉處(chu)理(li)5min.

  隨著(zhu)溫(wen)(wen)度(du)的上(shang)升(sheng)，著(zhu)色(se)膜(mo)(mo)的色(se)調加(jia)深，膜(mo)(mo)厚增加(jia)，可見溫(wen)(wen)度(du)的升(sheng)高(gao)(gao)加(jia)速了氧化成(cheng)膜(mo)(mo)，同時，膜(mo)(mo)的耐蝕性(xing)、耐磨性(xing)均提(ti)高(gao)(gao)，但光(guang)澤和光(guang)潔度(du)變(bian)差，這是由于(yu)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)下(xia)輕微過蝕所致(zhi)。實驗(yan)結果表明，對于(yu)金黃色(se)膜(mo)(mo)，最佳著(zhu)色(se)溫(wen)(wen)度(du)為50℃.

②. 電(dian)流密度的影響

 以最(zui)佳溫度和最(zui)佳配(pei)方為(wei)基準，不同的電流密度對著色的影響(xiang)見表9-11.

 由表9-11可知，隨著(zhu)(zhu)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)的(de)上(shang)升，著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)的(de)色(se)調加(jia)深，膜(mo)厚(hou)增加(jia)，耐(nai)(nai)蝕(shi)性及耐(nai)(nai)磨(mo)性亦隨之(zhi)增加(jia)，且兩者都(dou)在(zai)0.5A/d㎡附近達到最大值，隨后(hou)反(fan)而降低，可見電(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)的(de)升高(gao)加(jia)速了氧化膜(mo)成膜(mo)，但電(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)過(guo)大，反(fan)而導致膜(mo)的(de)溶解(jie)速率增大，使膜(mo)厚(hou)降低，甚至(zhi)導致過(guo)蝕(shi)，使表面光澤(ze)和光潔度(du)(du)變差(cha)。實驗(yan)結果表明，對于金(jin)黃色(se)膜(mo)，最佳著(zhu)(zhu)色(se)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)為(wei)0.4A/d㎡.

③. 著(zhu)色時(shi)間的影響

表9-12為最(zui)(zui)佳配方，最(zui)(zui)佳溫度(du)、最(zui)(zui)佳電流密度(du)下不同著(zhu)(zhu)色(se)時間對著(zhu)(zhu)色(se)的(de)影(ying)響。

由表9-12可(ke)見，隨著時(shi)間的延長，著色(se)(se)膜(mo)的耐蝕性和耐磨(mo)性增加，6min后(hou)，著色(se)(se)膜(mo)的耐蝕性及耐磨(mo)性基本保持不變，其(qi)色(se)(se)調保持棕褐(he)色(se)(se)；但(dan)時(shi)間太長，如30min,反(fan)而引起過蝕，導致表面(mian)光澤(ze)和光潔(jie)度(du)變差。對金黃色(se)(se)膜(mo)，著色(se)(se)時(shi)間以(yi)3min為宜。

3. 著色液(ye)成分的優選和作用

①. 硫酸

 隨著硫(liu)酸(suan)濃度的(de)升高(gao)，試(shi)樣的(de)腐(fu)蝕(shi)和(he)氧化速率增加(jia)較快，氧化膜膜厚增加(jia)，耐蝕(shi)性(xing)和(he)耐磨性(xing)提(ti)高(gao)，但濃度超(chao)過450mL/L后出現輕微過蝕(shi)，引起表面光澤(ze)和(he)光潔度變差，最佳(jia)硫(liu)酸(suan)含量為400mL/L.

②. 鉻酐

 主要作為氧化劑，能有效地提高(gao)膜的耐蝕性和光潔度。考慮(lv)到環保因素(su)，盡可能降低(di)鉻酐含量，經過正交試驗，鉻酐為20g/L.

③. 硫酸錳作為氧化促進(jin)劑，能加速氧化和提高膜的(de)結(jie)合力(li)，正交試驗優選為3g/L.

④. 乙酸鈉作為(wei)穩定劑(ji)，起到穩定槽液的作用，正(zheng)交試驗優(you)選為(wei)10.5g/L.

⑤. 添加(jia)劑(ji)YZ-03能有效地提高(gao)膜的(de)耐磨性、光澤和重現性。正(zheng)交(jiao)試驗優選為40g/L.

4. 前處理

不銹鋼機(ji)械拋(pao)光→清(qing)(qing)洗→化(hua)學(xue)除油→清(qing)(qing)洗→電化(hua)學(xue)拋(pao)光→清(qing)(qing)洗→活化(hua)（硫酸(suan)30%,溫度0~60℃,時間3~5min)→著色。

5. 后處理(li)

著色后→清(qing)洗(xi)→電解固(gu)膜(mo)處(chu)(chu)理(li)→清(qing)洗(xi)→封閉(bi)處(chu)(chu)理(li)→清(qing)洗(xi)→熱風干燥(zao)→成品。

①. 電解固(gu)膜處理

   a. 鉻(ge)酐(gan)含量對(dui)著(zhu)色膜(mo)硬化的影響(xiang)。著(zhu)色膜(mo)分(fen)別在鉻(ge)酐(gan)100g/L、180g/L、250g/L的固(gu)化液(ye)中固(gu)化，實驗結果表明，鉻(ge)酐(gan)濃度(du)對(dui)固(gu)化效果的影響(xiang)不(bu)明顯(xian)，著(zhu)色膜(mo)的色調基本保持金黃色，耐蝕耐磨性稍(shao)有提(ti)高。鉻(ge)酐(gan)濃度(du)高的固(gu)化液(ye)使用壽命較長，建議(yi)鉻(ge)酐(gan)濃度(du)為(wei)180g/L.

   b. 固化(hua)(hua)溫度的(de)(de)影響(xiang)。著(zhu)色(se)(se)膜在(zai)27℃、50℃、70℃下的(de)(de)固化(hua)(hua)實(shi)驗表明，溫度升高，著(zhu)色(se)(se)膜顏色(se)(se)加(jia)深，耐(nai)磨(mo)耐(nai)蝕(shi)性稍(shao)微提高，但效果(guo)不(bu)明顯。從節(jie)能和操作環境(jing)考慮，建(jian)議固化(hua)(hua)溫度以室溫為佳。

   c. 固化(hua)(hua)電流(liu)密度(du)的(de)影(ying)響(xiang)。不同(tong)固化(hua)(hua)電流(liu)密度(du)下的(de)固化(hua)(hua)實驗結果見(jian)表9-13。

  由表9-13可見，在0.6A/d㎡ 電(dian)(dian)流密(mi)度(du)下固化略顯不(bu)足(zu)，耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)耐(nai)(nai)磨(mo)性略差，1.0A/d㎡ 較理想，電(dian)(dian)流密(mi)度(du)太大，如2.0A/d㎡,陽極(ji)析出大量氣(qi)泡，引起著色膜疏松，使其耐(nai)(nai)磨(mo)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性降低。建議固化電(dian)(dian)流密(mi)度(du)以(yi)1.0A/d㎡ 為宜。

  d. 固(gu)(gu)化時間對固(gu)(gu)化效果(guo)的(de)影(ying)響。

    不同固(gu)化(hua)時間(jian)(jian)即(ji)5min、10min、20min,固(gu)化(hua)結果表明(ming)，固(gu)化(hua)時間(jian)(jian)對固(gu)化(hua)效(xiao)果的(de)影響不明(ming)顯。這是因為固(gu)化(hua)過程進(jin)行得較快之故，當反應物填充膜微孔后，反應即(ji)趨于停止。建議采用固(gu)化(hua)時間(jian)(jian)以10min為宜。

②. 封閉處理(li)

   為進一步提高著色膜的質量，采用1%硅酸鈉溶液，NazSiO₃對經固化處理后的著色膜進行浸泡沸騰5min的封閉處理。

6. 著色膜性(xing)能(neng)檢驗

  ①. 耐(nai)人工雨水、天然海(hai)水腐蝕(shi)實驗(yan)

  著(zhu)(zhu)色試樣在(zai)人工雨水、自(zi)然(ran)海水中室溫浸泡(pao)300小時后，顏色無變化(hua)，表面光潔(jie)度(du)好(hao)，均未出(chu)現點蝕，可(ke)見著(zhu)(zhu)色膜具有良好(hao)的(de)耐自(zi)然(ran)介質腐蝕性能，適宜作(zuo)戶外裝(zhuang)飾材(cai)料。

  ②. 點(dian)滴實(shi)驗

   用40%FeCl₃對著色膜進行點滴實驗的時間為42'40”，未著色試樣為2'3”，著色試樣的耐蝕性優于未著色樣。

  ③. 膜(mo)的附(fu)著力檢驗(yan)

   將(jiang)著色(se)(se)膜劃上方格(ge)后彎曲180°,未(wei)見任何剝落(luo)現象，可見著色(se)(se)膜與(yu)基體結(jie)合牢固(gu)。

  ④. 耐磨(mo)性檢驗

   著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)試樣(yang)進(jin)行1.5N負載的(de)(de)圖釘來回刻(ke)劃(hua)實驗，其表面未見(jian)(jian)明顯(xian)劃(hua)痕。同(tong)時(shi)，試樣(yang)經受負載5.0N的(de)(de)橡皮270次(ci)摩(mo)擦未見(jian)(jian)脫色(se)，可見(jian)(jian)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)的(de)(de)耐磨性(xing)(xing)較好。同(tong)時(shi)，實驗表明，經固(gu)化處理(li)后(hou)的(de)(de)和封閉處理(li)后(hou)的(de)(de)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)的(de)(de)耐磨性(xing)(xing)明顯(xian)優于未固(gu)化和封閉處理(li)的(de)(de)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)的(de)(de)耐磨性(xing)(xing)。