不(bu)銹鋼電(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)著彩色酸性溶(rong)液(ye)成(cheng)分(fen)和工藝(yi)條件見表(biao)9-9。配方6 (見表(biao)9-9)的說明 。本配方由上海電(dian)力學(xue)(xue)(xue)院(yuan)電(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)研究室(shi)國(guo)家電(dian)力公司熱(re)力設備腐蝕與(yu)防護(hu)重(zhong)點實驗室(shi) 張(zhang)俊(jun)喜、周(zhou)國(guo)定及(ji)浙江(jiang)大學(xue)(xue)(xue)化(hua)學(xue)(xue)(xue)系(xi) 喬亦男(nan)、曹楚南、張(zhang)鑒清提出。

1. 載波鈍化(hua)著色法的應用(yong)

  提出一種新的不銹鋼著(zhu)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，是將不銹鋼(gang)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(zhi)

   所(suo)用電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)為信(xin)號(hao)發生器產生的方(fang)波(bo)(bo)疊加在一直流(liu)信(xin)號(hao)上，調節(jie)方(fang)波(bo)(bo)的頻率、占空比、幅值及直流(liu)信(xin)號(hao)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓，并通(tong)(tong)過恒(heng)電(dian)(dian)(dian)(dian)位儀來控制所(suo)需的載波(bo)(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)。由(you)(you)恒(heng)電(dian)(dian)(dian)(dian)位儀輸出的電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)信(xin)號(hao)，通(tong)(tong)過數模轉換(huan)板用計(ji)算機采集(ji)，電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)信(xin)號(hao)值以I-t的形式記錄。恒(heng)電(dian)(dian)(dian)(dian)位儀輸出的電(dian)(dian)(dian)(dian)位信(xin)號(hao)由(you)(you)示波(bo)(bo)儀進行監測。

  著色(se)液為2.5mol/L(相當于(yu)245g/L)硫(liu)酸(suan)溶液，溫度為70℃,由(you)恒溫水浴控制溫度。電(dian)解槽(cao)(cao)采用單槽(cao)(cao)，參比電(dian)極為飽和甘汞(gong)電(dian)極（SCE),鉑(bo)片為輔(fu)助電(dian)極。在調節好所需(xu)的電(dian)源(yuan)條件后，將(jiang)304不銹(xiu)鋼樣品移人著色(se)液中后接通電(dian)源(yuan)進行著色(se)。

3. 膜層厚度與色彩的關系

  不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)表面膜層色彩的不(bu)(bu)(bu)同是由于光干(gan)涉效(xiao)應的程(cheng)(cheng)差不(bu)(bu)(bu)同所致的。程(cheng)(cheng)差R=2nd,其中n為(wei)膜的折射率，d為(wei)膜層厚度(du)。實驗測得真聯折射率，顏色以(yi)及公式計算程(cheng)(cheng)差見(jian)表9-23.

 在同樣的載(zai)波鈍(dun)化條件下，折射(she)率(lv)相(xiang)對(dui)不(bu)變，程差(cha)主(zhu)要由厚(hou)度來決定，也就是說，改變膜層(ceng)的厚(hou)度，就可得到不(bu)同色彩(cai)的不(bu)銹(xiu)鋼。

4. 著色(se)膜顏色(se)的色(se)度圖(tu)

  實(shi)(shi)驗中(zhong)采用(yong)色(se)(se)(se)(se)(se)差計對載波鈍化(hua)(hua)著(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)膜的(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩進行測量。色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)圖(tu)采用(yong)CIE 1931色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)圖(tu)。根據顏色(se)(se)(se)(se)(se)匹配原(yuan)理，任一顏色(se)(se)(se)(se)(se)都可(ke)以用(yong)三原(yuan)色(se)(se)(se)(se)(se)以適當(dang)的(de)(de)比例(li)相加來實(shi)(shi)現。圖(tu)9-12為(wei)膜層的(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩與厚(hou)度(du)關系(xi)的(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)坐標(biao)圖(tu)。圖(tu)9-12中(zhong)x色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)坐標(biao)相當(dang)于(yu)紅原(yuan)色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)比例(li)，y色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)坐標(biao)則相當(dang)于(yu)綠原(yuan)色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)比例(li)，圖(tu)中(zhong)沒有z坐標(biao)，因(yin)為(wei)x+y+z=1,所(suo)以z可(ke)由1-(x+y) 得到(dao)。色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)圖(tu)中(zhong)的(de)(de)圓弧是(shi)光(guang)(guang)譜(pu)軌(gui)跡(ji)，光(guang)(guang)譜(pu)軌(gui)跡(ji)曲(qu)線以及連接(jie)光(guang)(guang)譜(pu)軌(gui)跡(ji)兩端所(suo)形(xing)成的(de)(de)馬蹄形(xing)內可(ke)包括(kuo)一切物理上可(ke)能(neng)實(shi)(shi)現的(de)(de)顏色(se)(se)(se)(se)(se)，E 是(shi)等能(neng)白光(guang)(guang)。運用(yong)色(se)(se)(se)(se)(se)差計和(he)色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)圖(tu)能(neng)較準確地(di)反(fan)映不銹鋼(gang)著(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)膜色(se)(se)(se)(se)(se)彩的(de)(de)變化(hua)(hua)。從圖(tu)9-12可(ke)見，隨著(zhu)厚(hou)度(du)的(de)(de)增加，膜層的(de)(de)顏色(se)(se)(se)(se)(se)是(shi)周期(qi)性(xing)變化(hua)(hua)的(de)(de)，符合牛(niu)頓序列產生的(de)(de)規律，這說明膜層的(de)(de)顏色(se)(se)(se)(se)(se)主要(yao)是(shi)由光(guang)(guang)的(de)(de)干(gan)涉(she)所(suo)致的(de)(de)。

5. 膜層(ceng)的結(jie)構(gou)與形貌(mao)

  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. 膜層的導電(dian)性(xing)

  圖9-13是(shi)不銹鋼載(zai)波鈍(dun)化(hua)膜層(ceng)的安(an)(an)－伏（J-V)曲線。伏安(an)(an)法對膜層(ceng)的導(dao)(dao)電性(xing)測試(shi)表明，載(zai)波鈍(dun)化(hua)著(zhu)色膜有半導(dao)(dao)體性(xing)質，膜層(ceng)的導(dao)(dao)電具有整(zheng)流性(xing)。