不(bu)銹鋼電(dian)化學著彩色(se)酸性溶液(ye)成(cheng)分和工藝條件(jian)見表9-9。配方6 (見表9-9)的說明 。本配方由上海電(dian)力(li)學院電(dian)化學研究室國家(jia)電(dian)力(li)公司熱力(li)設備腐(fu)蝕與防護重點實驗室 張俊喜(xi)、周國定及浙江大學化學系 喬亦男、曹楚南、張鑒清(qing)提出。

1. 載(zai)波鈍化著(zhu)色法的應用

  提出一種新的不銹鋼著色方法－載波鈍化著色，即在無鉻的硫酸溶液中用載波鈍化的電化學方法得到各種色彩的不銹鋼表面。傳統的因科法著色，是將不(bu)銹鋼浸入熱的硫酸＋鉻酸溶液中進行的，由于著色液中含有大量的六價鉻離子，廢液的排放對環境造成極大的危害，因此，需用一種無鉻的不銹鋼著色工藝來取代。曹楚南等研究發現，在交變電場的作用下可以使不銹鋼表面鈍化膜得以增厚。已知不銹鋼表面產生色彩是由于其表面膜層對光的干涉所致。根據這一原理，用載波鈍化的方法，在硫酸溶液中使不銹鋼表面鈍化膜的厚度增加，并通過膜層厚度的變化來改變不銹鋼表面的色彩，以取代原來含鉻酐的著色體系。

2. 著色裝置

   所(suo)用(yong)電場(chang)為信(xin)號(hao)發生器產生的(de)方(fang)波疊(die)加在一直(zhi)流信(xin)號(hao)上，調節(jie)方(fang)波的(de)頻(pin)率、占空比、幅值(zhi)及直(zhi)流信(xin)號(hao)電壓，并通過恒(heng)電位(wei)儀來控制(zhi)所(suo)需的(de)載波電場(chang)。由恒(heng)電位(wei)儀輸出的(de)電流信(xin)號(hao)，通過數模轉換板(ban)用(yong)計算(suan)機采集，電流信(xin)號(hao)值(zhi)以I-t的(de)形式記錄。恒(heng)電位(wei)儀輸出的(de)電位(wei)信(xin)號(hao)由示(shi)波儀進行監測。

  著色(se)(se)液為2.5mol/L(相當于245g/L)硫酸溶液，溫度為70℃,由恒溫水浴控制溫度。電(dian)解槽采用單槽，參比電(dian)極為飽和甘汞電(dian)極（SCE),鉑片為輔助(zhu)電(dian)極。在(zai)調節好所需的電(dian)源條件(jian)后，將304不銹鋼樣品移人(ren)著色(se)(se)液中后接通電(dian)源進行著色(se)(se)。

3. 膜(mo)層(ceng)厚度與色彩的關(guan)系

  不銹鋼表面(mian)膜(mo)(mo)層色(se)彩的(de)不同是(shi)由(you)于光干涉效應的(de)程(cheng)差不同所(suo)致的(de)。程(cheng)差R=2nd,其(qi)中n為膜(mo)(mo)的(de)折射(she)率，d為膜(mo)(mo)層厚度。實(shi)驗(yan)測得(de)真聯折射(she)率，顏色(se)以及公(gong)式(shi)計算程(cheng)差見(jian)表9-23.

 在(zai)同(tong)(tong)樣的載(zai)波(bo)鈍化條(tiao)件下，折(zhe)射率相對不(bu)變，程差主要由(you)厚(hou)度(du)來(lai)決定(ding)，也就(jiu)是說，改變膜(mo)層(ceng)的厚(hou)度(du)，就(jiu)可得到不(bu)同(tong)(tong)色彩的不(bu)銹(xiu)鋼。

4. 著色膜顏色的色度圖(tu)

  實(shi)驗(yan)中(zhong)采(cai)用(yong)色(se)(se)(se)(se)(se)差計(ji)對載波鈍化著(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩進行測(ce)量。色(se)(se)(se)(se)(se)度圖(tu)(tu)(tu)采(cai)用(yong)CIE 1931色(se)(se)(se)(se)(se)度圖(tu)(tu)(tu)。根據顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)匹配原理(li)(li)，任一(yi)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)都(dou)可以(yi)(yi)用(yong)三原色(se)(se)(se)(se)(se)以(yi)(yi)適當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)比例(li)相(xiang)加來實(shi)現。圖(tu)(tu)(tu)9-12為膜(mo)層的(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩與厚度關(guan)系的(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)度坐(zuo)標圖(tu)(tu)(tu)。圖(tu)(tu)(tu)9-12中(zhong)x色(se)(se)(se)(se)(se)度坐(zuo)標相(xiang)當(dang)于紅原色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)比例(li)，y色(se)(se)(se)(se)(se)度坐(zuo)標則相(xiang)當(dang)于綠(lv)原色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)比例(li)，圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)沒(mei)有(you)z坐(zuo)標，因為x+y+z=1,所以(yi)(yi)z可由(you)1-(x+y) 得到。色(se)(se)(se)(se)(se)度圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)圓弧是(shi)光(guang)(guang)譜軌跡，光(guang)(guang)譜軌跡曲線以(yi)(yi)及連(lian)接光(guang)(guang)譜軌跡兩端(duan)所形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)馬蹄形內可包括一(yi)切(qie)物理(li)(li)上可能實(shi)現的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)，E 是(shi)等能白光(guang)(guang)。運(yun)用(yong)色(se)(se)(se)(se)(se)差計(ji)和色(se)(se)(se)(se)(se)度圖(tu)(tu)(tu)能較準確(que)地反映不銹鋼著(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)膜(mo)色(se)(se)(se)(se)(se)彩的(de)(de)(de)(de)(de)變化。從圖(tu)(tu)(tu)9-12可見，隨著(zhu)厚度的(de)(de)(de)(de)(de)增加，膜(mo)層的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)是(shi)周期性變化的(de)(de)(de)(de)(de)，符合(he)牛(niu)頓(dun)序列產生的(de)(de)(de)(de)(de)規(gui)律，這說明膜(mo)層的(de)(de)(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)主要是(shi)由(you)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)干涉所致的(de)(de)(de)(de)(de)。

5. 膜層的結構與形貌

  SS304不(bu)銹鋼載波鈍化著色膜測試所用儀器為JEOL透射電子顯微鏡（TEM),測試條件為120kV.測試時須將膜層從基體上脫離下來，將完成著色的待測樣品在E=1100mV(SCE)的電位下極化10s,膜層即可用水沖下來。經漂洗、以銅網撈取晾干，即可進行分析。從TEM照片可以看出膜層是由細小的晶粒組成的，晶粒尺寸在10~20nm之間，晶粒大小比較一致。電子經膜層的衍射是較寬的環狀，說明膜層是處于微晶和非晶態之間的結構。中凹的部位是晶界的交叉處，在電子束的轟擊下，由于膜層含有水而發生崩裂，崩裂的裂紋總是在沿晶界的膜層上，可以看出這些部位的膜層較薄。還可看到膜層上分布有一些小圓坑，直徑約100nm,這些小坑有的是隨機分布在膜層中的，有的則依次排列連接，可以認為膜層中沿晶界的溝壕是由一個個的小坑發展連接起來的，膜層中的小坑則是由點蝕造成的，在膜層中，點蝕首先在薄弱的位置發生。總之，可以看出，整個膜層的表面是不均勻的。

6. 膜(mo)層的導電性

  圖9-13是不銹鋼(gang)載波(bo)鈍化膜層的安－伏（J-V)曲線。伏安法對膜層的導(dao)電性(xing)測試表明(ming)，載波(bo)鈍化著色膜有半(ban)導(dao)體性(xing)質，膜層的導(dao)電具有整流(liu)性(xing)。