不銹鋼電化(hua)學(xue)著彩(cai)色酸(suan)性溶液成分和工(gong)藝條件見(jian)表(biao)9-9。配(pei)方(fang)2 (見(jian)表(biao)9-9)的(de)說明 。本配(pei)方(fang)由廣東工(gong)業大學(xue)材料系 李瑜煜(yu)、謝致微、黎樵燊、張(zhang)文雄提出(chu)。

1. 對SUS304不銹鋼(gang)陽極氧(yang)化著(zhu)金黃(huang)色技(ji)術的研(yan)究

   運(yun)用正交試(shi)驗法確(que)定最(zui)佳配方(fang)和(he)工藝條件，獲得的(de)不銹鋼著(zhu)色(se)膜光亮(liang)美(mei)觀(guan)，呈(cheng)金黃色(se)。

2. 工藝條件對著色的影響

①. 溫度(du)

  以(yi)最佳配方(fang)在不同溫度下進行著(zhu)色，結(jie)果見表9-10。

 注：1. 點蝕(shi)溶液為鹽酸250mL/L+重鉻(ge)酸鉀30g/L+蒸(zheng)餾水750mL/L.

       2. 電流密度0.4A/d㎡,著(zhu)色時間3min.

       3. 電解固化10min,封閉處理5min.

  隨著溫(wen)度的上(shang)升(sheng)(sheng)，著色(se)膜(mo)(mo)的色(se)調加深，膜(mo)(mo)厚增加，可見溫(wen)度的升(sheng)(sheng)高加速了氧化成膜(mo)(mo)，同時，膜(mo)(mo)的耐蝕(shi)性(xing)、耐磨性(xing)均提高，但光澤和(he)光潔(jie)度變差，這是由于高溫(wen)下輕(qing)微過蝕(shi)所致(zhi)。實驗結果表明(ming)，對于金(jin)黃(huang)色(se)膜(mo)(mo)，最佳(jia)著色(se)溫(wen)度為50℃.

②. 電流密(mi)度的影響

 以最佳(jia)溫度(du)和最佳(jia)配方為(wei)基(ji)準，不同(tong)的電流密度(du)對(dui)著色(se)的影響見表9-11.

 由表9-11可知，隨(sui)著(zhu)電(dian)流(liu)密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)(du)的(de)上升，著(zhu)色膜(mo)的(de)色調加深，膜(mo)厚增(zeng)加，耐(nai)蝕(shi)性及耐(nai)磨性亦隨(sui)之(zhi)增(zeng)加，且兩者都(dou)在0.5A/d㎡附近(jin)達到最大(da)值，隨(sui)后反而降(jiang)(jiang)低，可見電(dian)流(liu)密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)(du)的(de)升高加速(su)了氧化(hua)膜(mo)成膜(mo)，但(dan)電(dian)流(liu)密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)(du)過大(da)，反而導(dao)致膜(mo)的(de)溶(rong)解(jie)速(su)率增(zeng)大(da)，使(shi)膜(mo)厚降(jiang)(jiang)低，甚至(zhi)導(dao)致過蝕(shi)，使(shi)表面光澤和光潔度(du)(du)(du)變(bian)差。實驗結(jie)果表明，對于金黃色膜(mo)，最佳著(zhu)色電(dian)流(liu)密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)(du)為0.4A/d㎡.

③. 著色時(shi)間的影響

表9-12為(wei)最(zui)(zui)佳(jia)配方，最(zui)(zui)佳(jia)溫(wen)度(du)、最(zui)(zui)佳(jia)電流密度(du)下不(bu)同著(zhu)色(se)時間(jian)對著(zhu)色(se)的影響。

由表9-12可見，隨著時(shi)間的延(yan)長，著色(se)(se)膜的耐(nai)蝕(shi)性和耐(nai)磨(mo)性增(zeng)加，6min后，著色(se)(se)膜的耐(nai)蝕(shi)性及耐(nai)磨(mo)性基本保持不變，其色(se)(se)調保持棕褐色(se)(se)；但(dan)時(shi)間太長，如30min,反而(er)引起(qi)過蝕(shi)，導(dao)致(zhi)表面光澤和光潔度(du)變差。對金黃色(se)(se)膜，著色(se)(se)時(shi)間以3min為宜。

3. 著色液成分的優(you)選和作用(yong)

①. 硫酸

 隨著硫(liu)酸(suan)濃度(du)的升高(gao)，試樣(yang)的腐蝕和氧化速率增加較快，氧化膜膜厚增加，耐蝕性和耐磨(mo)性提高(gao)，但(dan)濃度(du)超過450mL/L后出現(xian)輕微過蝕，引(yin)起表面光澤和光潔度(du)變差(cha)，最佳硫(liu)酸(suan)含量(liang)為(wei)400mL/L.

②. 鉻酐

 主要(yao)作為氧化(hua)劑，能有效地(di)提高(gao)膜的耐(nai)蝕(shi)性和光(guang)潔度。考慮到(dao)環保(bao)因(yin)素，盡可能降低鉻酐(gan)含(han)量，經(jing)過正交試驗，鉻酐(gan)為20g/L.

③. 硫酸(suan)錳(meng)作為氧化促(cu)進(jin)劑，能加速氧化和提(ti)高膜的結合力，正交試驗優選為3g/L.

④. 乙酸鈉作為穩定劑，起(qi)到穩定槽液的作用，正交試驗優(you)選為10.5g/L.

⑤. 添(tian)加劑(ji)YZ-03能(neng)有效地(di)提高膜的耐磨性(xing)、光(guang)澤和(he)重(zhong)現性(xing)。正交試驗優選為40g/L.

4. 前處(chu)理

不銹鋼機(ji)械拋光→清洗→化學除油→清洗→電化學拋光→清洗→活化（硫(liu)酸30%,溫度0~60℃,時間3~5min)→著色(se)。

5. 后處理

著(zhu)色后→清洗→電(dian)解固膜處(chu)理→清洗→封閉處(chu)理→清洗→熱風干燥→成品。

①. 電解固(gu)膜處(chu)理(li)

   a. 鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)含量對著色(se)膜硬化的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。著色(se)膜分(fen)別在鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)100g/L、180g/L、250g/L的(de)(de)(de)固化液中(zhong)固化，實驗結果(guo)表明，鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)濃度對固化效果(guo)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)不明顯，著色(se)膜的(de)(de)(de)色(se)調基本保持(chi)金黃色(se)，耐蝕耐磨性(xing)稍有提(ti)高。鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)濃度高的(de)(de)(de)固化液使用壽命較(jiao)長，建議鉻(ge)(ge)(ge)酐(gan)濃度為180g/L.

   b. 固化(hua)溫度(du)的(de)(de)影響。著色膜在27℃、50℃、70℃下的(de)(de)固化(hua)實驗表明，溫度(du)升高(gao)，著色膜顏(yan)色加深，耐(nai)磨(mo)耐(nai)蝕性稍微提(ti)高(gao)，但效果不明顯(xian)。從節能和(he)操作環(huan)境考慮(lv)，建(jian)議固化(hua)溫度(du)以(yi)室溫為佳。

   c. 固化(hua)電流密度的(de)影響。不同固化(hua)電流密度下(xia)的(de)固化(hua)實驗(yan)結果見表9-13。

  由表9-13可見，在0.6A/d㎡ 電(dian)流密度(du)下固化略(lve)顯不足，耐(nai)蝕耐(nai)磨(mo)(mo)性略(lve)差，1.0A/d㎡ 較理想，電(dian)流密度(du)太(tai)大，如2.0A/d㎡,陽極析(xi)出大量氣泡(pao)，引(yin)起著(zhu)色膜疏松，使其耐(nai)磨(mo)(mo)耐(nai)蝕性降低。建議固化電(dian)流密度(du)以1.0A/d㎡ 為宜。

  d. 固(gu)化時間對固(gu)化效果的影響。

    不同(tong)固化時間(jian)即5min、10min、20min,固化結果表明，固化時間(jian)對固化效果的影響不明顯(xian)。這(zhe)是(shi)因為(wei)固化過程進行得較快之故(gu)，當反(fan)(fan)應物填充(chong)膜(mo)微孔(kong)后，反(fan)(fan)應即趨于停止。建議采用(yong)固化時間(jian)以(yi)10min為(wei)宜。

②. 封(feng)閉處理

   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(zhu)色膜性(xing)能檢驗

  ①. 耐(nai)人工雨水、天(tian)然海水腐(fu)蝕實驗

  著色(se)試(shi)樣(yang)在(zai)人工(gong)雨水(shui)、自然(ran)海水(shui)中室溫浸泡300小(xiao)時(shi)后，顏色(se)無變(bian)化(hua)，表面光潔度(du)好，均未出現(xian)點蝕，可見著色(se)膜(mo)具有(you)良(liang)好的耐(nai)自然(ran)介質腐蝕性能，適宜作(zuo)戶外裝(zhuang)飾材料。

  ②. 點滴實驗

   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)的附著力檢(jian)驗

   將(jiang)著(zhu)色(se)膜劃上方(fang)格后彎曲(qu)180°,未見(jian)任(ren)何剝落現象(xiang)，可(ke)見(jian)著(zhu)色(se)膜與(yu)基體結合(he)牢(lao)固。

  ④. 耐(nai)磨性(xing)檢驗(yan)

   著(zhu)色膜試樣(yang)進(jin)行1.5N負載的(de)(de)圖釘來回(hui)刻劃實驗，其表(biao)面(mian)未(wei)見(jian)明(ming)顯劃痕(hen)。同時，試樣(yang)經(jing)受(shou)負載5.0N的(de)(de)橡皮(pi)270次(ci)摩擦未(wei)見(jian)脫色，可見(jian)著(zhu)色膜的(de)(de)耐磨(mo)(mo)性較好。同時，實驗表(biao)明(ming)，經(jing)固化(hua)處理后的(de)(de)和封(feng)閉處理后的(de)(de)著(zhu)色膜的(de)(de)耐磨(mo)(mo)性明(ming)顯優于未(wei)固化(hua)和封(feng)閉處理的(de)(de)著(zhu)色膜的(de)(de)耐磨(mo)(mo)性。