不銹鋼(gang)電化學(xue)著彩色酸性溶液成分和工(gong)藝條件(jian)見表(biao)9-9。配(pei)方2 (見表(biao)9-9)的說明 。本配(pei)方由廣東工(gong)業大學(xue)材(cai)料系(xi) 李瑜煜、謝致微、黎樵燊(shen)、張文雄提出。

1. 對(dui)SUS304不銹鋼陽極(ji)氧(yang)化著金黃色技術(shu)的研究

   運用正交(jiao)試驗(yan)法確(que)定最佳配方和工藝條件(jian)，獲得的不銹鋼(gang)著色膜光亮美(mei)觀(guan)，呈金黃色。

2. 工藝條件對著色的影響

①. 溫(wen)度(du)

  以最佳(jia)配(pei)方在不同溫度下進行著色，結果見表(biao)9-10。

 注：1. 點蝕溶液(ye)為鹽酸250mL/L+重鉻(ge)酸鉀(jia)30g/L+蒸餾水750mL/L.

       2. 電流(liu)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(du)的上(shang)升，著色(se)膜(mo)的色(se)調加(jia)(jia)深，膜(mo)厚(hou)增加(jia)(jia)，可(ke)見溫(wen)度(du)的升高加(jia)(jia)速(su)了(le)氧化成膜(mo)，同(tong)時，膜(mo)的耐蝕性(xing)、耐磨性(xing)均提高，但光澤和光潔度(du)變差，這是由(you)于高溫(wen)下輕微過(guo)蝕所致。實驗結(jie)果表明，對于金黃色(se)膜(mo)，最(zui)佳著色(se)溫(wen)度(du)為(wei)50℃.

②. 電流密度的影響

 以最佳(jia)溫度和最佳(jia)配(pei)方為基準，不同的電流密度對著色的影響(xiang)見表9-11.

 由表(biao)9-11可知，隨(sui)著電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密(mi)度(du)的(de)上升(sheng)，著色(se)膜的(de)色(se)調加(jia)(jia)深，膜厚增(zeng)加(jia)(jia)，耐蝕性及(ji)耐磨性亦隨(sui)之增(zeng)加(jia)(jia)，且兩者都(dou)在0.5A/d㎡附(fu)近達(da)到最大值，隨(sui)后反而降低(di)，可見電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密(mi)度(du)的(de)升(sheng)高加(jia)(jia)速(su)了氧化膜成膜，但電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密(mi)度(du)過大，反而導致(zhi)膜的(de)溶(rong)解速(su)率增(zeng)大，使膜厚降低(di)，甚至導致(zhi)過蝕，使表(biao)面光(guang)澤和光(guang)潔度(du)變差。實驗結果表(biao)明(ming)，對(dui)于金黃色(se)膜，最佳(jia)著色(se)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)密(mi)度(du)為0.4A/d㎡.

③. 著色時(shi)間的影(ying)響

表9-12為最佳配方，最佳溫度、最佳電流密度下不同著色時間對著色的(de)影(ying)響。

由(you)表9-12可見(jian)，隨著(zhu)時(shi)間(jian)的延長，著(zhu)色(se)(se)(se)膜的耐蝕(shi)性和(he)耐磨性增加，6min后，著(zhu)色(se)(se)(se)膜的耐蝕(shi)性及耐磨性基本保持不變(bian)，其色(se)(se)(se)調保持棕褐色(se)(se)(se)；但時(shi)間(jian)太(tai)長，如30min,反而(er)引起過蝕(shi)，導致表面(mian)光澤(ze)和(he)光潔度變(bian)差。對金黃色(se)(se)(se)膜，著(zhu)色(se)(se)(se)時(shi)間(jian)以3min為宜。

3. 著色液成(cheng)分的優選和作(zuo)用

①. 硫酸

 隨著(zhu)硫(liu)酸濃(nong)(nong)度的升高，試樣的腐(fu)蝕和氧(yang)化速(su)率增加較快(kuai)，氧(yang)化膜(mo)膜(mo)厚增加，耐蝕性(xing)和耐磨性(xing)提(ti)高，但濃(nong)(nong)度超過450mL/L后(hou)出現輕微過蝕，引起表面(mian)光澤(ze)和光潔度變(bian)差，最佳硫(liu)酸含量(liang)為400mL/L.

②. 鉻酐

 主要作為(wei)氧(yang)化劑，能有(you)效地提高膜的耐蝕(shi)性和光(guang)潔(jie)度。考(kao)慮到環保因(yin)素，盡可能降低鉻酐(gan)(gan)含量(liang)，經(jing)過正(zheng)交試驗，鉻酐(gan)(gan)為(wei)20g/L.

③. 硫酸錳作為氧(yang)化促進劑，能加速氧(yang)化和提高膜的結(jie)合力，正(zheng)交(jiao)試驗優選為3g/L.

④. 乙(yi)酸鈉作為(wei)穩(wen)定(ding)劑，起到穩(wen)定(ding)槽(cao)液的作用，正交試驗(yan)優(you)選為(wei)10.5g/L.

⑤. 添加劑YZ-03能有效地提高膜的耐(nai)磨性、光澤和重現(xian)性。正交(jiao)試驗優選為40g/L.

4. 前處理

不銹(xiu)鋼機(ji)械(xie)拋光→清洗(xi)→化(hua)學除油→清洗(xi)→電化(hua)學拋光→清洗(xi)→活化(hua)（硫酸30%,溫(wen)度0~60℃,時間3~5min)→著色。

5. 后處理

著色后→清(qing)洗→電解固(gu)膜處(chu)理→清(qing)洗→封閉處(chu)理→清(qing)洗→熱風(feng)干燥→成品。

①. 電解固膜處理

   a. 鉻(ge)酐含量對著色(se)(se)膜(mo)硬化的影(ying)響(xiang)(xiang)。著色(se)(se)膜(mo)分別在(zai)鉻(ge)酐100g/L、180g/L、250g/L的固化液中固化，實驗結果表明，鉻(ge)酐濃度對固化效果的影(ying)響(xiang)(xiang)不(bu)明顯，著色(se)(se)膜(mo)的色(se)(se)調基本保(bao)持金(jin)黃色(se)(se)，耐(nai)(nai)蝕耐(nai)(nai)磨性稍有提高。鉻(ge)酐濃度高的固化液使用壽命(ming)較長，建議鉻(ge)酐濃度為(wei)180g/L.

   b. 固化溫(wen)度(du)的(de)影響。著色(se)膜(mo)在(zai)27℃、50℃、70℃下的(de)固化實(shi)驗表(biao)明，溫(wen)度(du)升高(gao)，著色(se)膜(mo)顏色(se)加深，耐磨(mo)耐蝕性稍微提高(gao)，但效(xiao)果不明顯。從節能(neng)和操作環(huan)境考慮，建議(yi)固化溫(wen)度(du)以室溫(wen)為佳。

   c. 固化(hua)電(dian)流密度的影(ying)響。不同固化(hua)電(dian)流密度下(xia)的固化(hua)實驗結果見表9-13。

  由表9-13可見，在0.6A/d㎡ 電(dian)流密度下(xia)固(gu)化略(lve)顯(xian)不足，耐蝕(shi)耐磨性(xing)略(lve)差，1.0A/d㎡ 較理想，電(dian)流密度太大(da)，如2.0A/d㎡,陽極析出大(da)量(liang)氣泡，引起著色膜疏松，使其耐磨耐蝕(shi)性(xing)降低(di)。建(jian)議(yi)固(gu)化電(dian)流密度以(yi)1.0A/d㎡ 為宜。

  d. 固(gu)化時(shi)間對固(gu)化效果的影響。

    不(bu)同固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)時間即5min、10min、20min,固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)結(jie)果表明，固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)時間對固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)效果的影響不(bu)明顯。這是因為固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)過程進(jin)行得較快之(zhi)故，當(dang)反應物(wu)填充(chong)膜微(wei)孔(kong)后，反應即趨于停止。建(jian)議采用固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)時間以(yi)10min為宜(yi)。

②. 封閉處理

   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. 耐人工雨水、天然(ran)海水腐蝕實驗

  著(zhu)色試樣在(zai)人工(gong)雨水、自(zi)然海(hai)水中室溫浸(jin)泡300小時后，顏色無變化，表(biao)面光潔度好(hao)，均未出現點蝕(shi)，可見著(zhu)色膜具有(you)良好(hao)的耐自(zi)然介(jie)質腐(fu)蝕(shi)性能，適(shi)宜作戶外裝飾材料(liao)。

  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. 膜的附著力檢驗

   將著色膜劃上方(fang)格后彎曲180°,未(wei)見(jian)任(ren)何剝落現象(xiang)，可見(jian)著色膜與基(ji)體結合牢固。

  ④. 耐磨性(xing)檢驗(yan)

   著色膜(mo)試樣進(jin)行1.5N負載(zai)的圖釘來回刻劃實驗，其表面未見明顯(xian)劃痕(hen)。同時(shi)(shi)，試樣經(jing)受負載(zai)5.0N的橡皮270次摩擦(ca)未見脫色，可見著色膜(mo)的耐(nai)(nai)磨性(xing)較(jiao)好。同時(shi)(shi)，實驗表明，經(jing)固化(hua)處理后的和封閉處理后的著色膜(mo)的耐(nai)(nai)磨性(xing)明顯(xian)優于(yu)未固化(hua)和封閉處理的著色膜(mo)的耐(nai)(nai)磨性(xing)。