不銹鋼電(dian)(dian)化學(xue)著彩色酸性溶液成分和(he)工藝條(tiao)件見表9-9。配方6 (見表9-9)的說明 。本配方由上海(hai)電(dian)(dian)力學(xue)院(yuan)電(dian)(dian)化學(xue)研究室國(guo)家電(dian)(dian)力公司熱力設備腐蝕(shi)與防護(hu)重點(dian)實驗室 張俊喜(xi)、周(zhou)國(guo)定及浙江(jiang)大學(xue)化學(xue)系 喬亦男(nan)、曹(cao)楚(chu)南、張鑒清(qing)提出。

1. 載波鈍化著色(se)法的應用

  提出一種新的不(bu)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(zhu)色裝置(zhi)

   所用(yong)(yong)電場(chang)為信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)發生(sheng)器產生(sheng)的方波(bo)(bo)疊加在(zai)一直流(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)上(shang)，調(diao)節方波(bo)(bo)的頻率、占(zhan)空比、幅值(zhi)及直流(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)電壓，并通過(guo)恒(heng)(heng)電位(wei)儀來控(kong)制所需的載波(bo)(bo)電場(chang)。由恒(heng)(heng)電位(wei)儀輸出(chu)的電流(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)，通過(guo)數模轉換板用(yong)(yong)計算機(ji)采集，電流(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)值(zhi)以I-t的形(xing)式(shi)記錄。恒(heng)(heng)電位(wei)儀輸出(chu)的電位(wei)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)(hao)由示波(bo)(bo)儀進行(xing)監測。

  著(zhu)色(se)液為2.5mol/L(相當(dang)于245g/L)硫酸(suan)溶液，溫度為70℃,由恒溫水浴(yu)控制溫度。電(dian)解槽采用單(dan)槽，參(can)比電(dian)極為飽(bao)和甘汞(gong)電(dian)極（SCE),鉑片為輔(fu)助電(dian)極。在調節好所(suo)需的電(dian)源條(tiao)件后，將304不銹鋼樣品移人(ren)著(zhu)色(se)液中(zhong)后接通電(dian)源進行著(zhu)色(se)。

3. 膜層(ceng)厚度與色彩的關系

  不(bu)銹鋼表(biao)面膜層色(se)彩的不(bu)同是(shi)由于光干涉效應的程差不(bu)同所致的。程差R=2nd,其中n為膜的折射率(lv)，d為膜層厚度。實驗測得真聯折射率(lv)，顏(yan)色(se)以及公式(shi)計算程差見表(biao)9-23.

 在(zai)同(tong)樣(yang)的載波鈍(dun)化條件下，折射率(lv)相(xiang)對不(bu)變，程差主要由厚(hou)度來決定，也就是說，改變膜層的厚(hou)度，就可得到不(bu)同(tong)色彩(cai)的不(bu)銹鋼。

4. 著色膜顏色的色度圖(tu)

  實驗中(zhong)采用色(se)(se)(se)(se)(se)(se)差(cha)計(ji)(ji)對載波鈍化(hua)著(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)膜(mo)的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)進行測量。色(se)(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)圖(tu)(tu)采用CIE 1931色(se)(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)圖(tu)(tu)。根據顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)匹配原(yuan)理，任(ren)一顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)都可(ke)以(yi)用三(san)原(yuan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)以(yi)適(shi)當(dang)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)例(li)相加(jia)(jia)來實現。圖(tu)(tu)9-12為膜(mo)層的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)與厚度(du)(du)(du)關系的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)坐標圖(tu)(tu)。圖(tu)(tu)9-12中(zhong)x色(se)(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)坐標相當(dang)于(yu)紅原(yuan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)例(li)，y色(se)(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)坐標則相當(dang)于(yu)綠原(yuan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)例(li)，圖(tu)(tu)中(zhong)沒有z坐標，因為x+y+z=1,所(suo)(suo)以(yi)z可(ke)由1-(x+y) 得到。色(se)(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)圖(tu)(tu)中(zhong)的(de)(de)(de)圓弧是(shi)光譜軌(gui)(gui)跡(ji)，光譜軌(gui)(gui)跡(ji)曲線以(yi)及(ji)連接(jie)光譜軌(gui)(gui)跡(ji)兩端所(suo)(suo)形成的(de)(de)(de)馬蹄形內可(ke)包(bao)括(kuo)一切物理上可(ke)能(neng)實現的(de)(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)，E 是(shi)等能(neng)白光。運用色(se)(se)(se)(se)(se)(se)差(cha)計(ji)(ji)和色(se)(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)圖(tu)(tu)能(neng)較準確地反映不銹鋼著(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)膜(mo)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)的(de)(de)(de)變化(hua)。從圖(tu)(tu)9-12可(ke)見，隨著(zhu)厚度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)，膜(mo)層的(de)(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)是(shi)周(zhou)期性(xing)變化(hua)的(de)(de)(de)，符(fu)合牛頓序(xu)列(lie)產生的(de)(de)(de)規律，這(zhe)說(shuo)明膜(mo)層的(de)(de)(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)主要是(shi)由光的(de)(de)(de)干(gan)涉所(suo)(suo)致的(de)(de)(de)。

5. 膜層的結(jie)構與形貌

  SS304不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(de)導電性(xing)

  圖9-13是不銹鋼(gang)載波鈍化膜(mo)層(ceng)的安－伏(fu)(fu)（J-V)曲(qu)線。伏(fu)(fu)安法對膜(mo)層(ceng)的導電(dian)性測試表明，載波鈍化著色膜(mo)有(you)半導體性質，膜(mo)層(ceng)的導電(dian)具有(you)整流性。