不銹鋼電化(hua)學著彩色酸性溶液(ye)成分和(he)工(gong)藝(yi)條件見表9-9。配方(fang)9 (見表9-9)的說明 。本配方(fang)由中(zhong)南(nan)大(da)學冶金科學與工(gong)程學院鄧姝(shu)皓、龔竹(zhu)青(qing)、柳(liu)勇提出。
1. 不銹鋼著色生成亞(ya)光銀灰色外觀
采用化學浸漬法或電解著色法均可將304不銹鋼(gang)著色生成亞光銀灰色外觀。
①. 化學著色液組成。
硫酸(suan) 100mL/L 、添加劑B 90~110mL/L 、添加劑A 40~60mL/L
②. 電解著色液(ye)主要組(zu)成。
硫酸 100mL/L 、電流密度 0.4~0.6A/d㎡ 、鉻酐 50~60g/L
2. 電流密度對著色(se)膜的影響
①. 直(zhi)流和脈沖電流在(zai)不(bu)銹鋼(gang)成膜(mo)時，電流密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)對成膜(mo)厚度(du)(du)和色(se)(se)澤均(jun)有影響。圖9-18為電解(jie)電流密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)與不(bu)銹鋼(gang)失重的(de)(de)關系。由圖9-18可見，隨著電流密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，不(bu)銹鋼(gang)失重也在(zai)增(zeng)加(jia)(jia)。電流密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)和不(bu)銹鋼(gang)失重呈一(yi)直(zhi)線關系。觀察著色(se)(se)膜(mo)的(de)(de)顏(yan)色(se)(se)可以發現，電解(jie)電流密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)增(zeng)加(jia)(jia)，膜(mo)層的(de)(de)顏(yan)色(se)(se)更加(jia)(jia)均(jun)勻一(yi)致，膜(mo)層也更加(jia)(jia)致密(mi)(mi)(mi)。可見電流密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)對于著色(se)(se)膜(mo)起到了關鍵(jian)的(de)(de)作用。
②. 脈(mo)沖著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)與直流(liu)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)的(de)(de)效果(guo)。結合SEM(掃描(miao)電(dian)鏡）對著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)膜分析，結果(guo)發現(xian)，脈(mo)沖著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)膜比直流(liu)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)膜更加細致均勻，晶粒也較細小(xiao)。因此，相同的(de)(de)電(dian)解(jie)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)下(xia)，脈(mo)沖著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)的(de)(de)效果(guo)更好。
③. 氧(yang)(yang)化膜(mo)中鎳、鉻、鈦(tai)等(deng)氧(yang)(yang)化物(wu)含量(liang)的(de)分布。通過實驗(yan)，發現不銹鋼中的(de)添加(jia)元素在不銹鋼中呈一濃度(du)(du)梯(ti)度(du)(du)，深層的(de)添加(jia)元素要高(gao)于表(biao)面。陽極氧(yang)(yang)化時(shi)，可(ke)以使表(biao)層逐漸溶解，電(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)越(yue)(yue)大，表(biao)層溶蝕越(yue)(yue)多，形成的(de)氧(yang)(yang)化膜(mo)中鎳、鉻、鈦(tai)等(deng)氧(yang)(yang)化物(wu)的(de)含量(liang)越(yue)(yue)高(gao)，膜(mo)越(yue)(yue)致密(mi)。因此，增(zeng)大電(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)可(ke)提高(gao)膜(mo)層性(xing)能，但是，不銹鋼基體損耗加(jia)大。表(biao)面減薄程(cheng)度(du)(du)增(zeng)加(jia)，能耗增(zeng)大。實驗(yan)表(biao)明，電(dian)流(liu)密(mi)度(du)(du)在0.2~0.4A/d㎡為好。
3. 鉻酐濃度對成膜(mo)的影響
①. 鉻酐濃度與(yu)基(ji)體失重的關系
圖(tu)9-19為電(dian)解(jie)著(zhu)(zhu)色時鉻(ge)(ge)酐濃(nong)度(du)對(dui)成膜的影(ying)響。由圖(tu)9-19可見(jian)，無(wu)論(lun)是脈(mo)沖著(zhu)(zhu)色或者(zhe)是直流(liu)著(zhu)(zhu)色，鉻(ge)(ge)酐濃(nong)度(du)越高(gao)，基(ji)體(ti)失重越少。對(dui)于脈(mo)沖著(zhu)(zhu)色，當鉻(ge)(ge)酐濃(nong)度(du)達到70g/L后，鉻(ge)(ge)酐濃(nong)度(du)繼續增加(jia)，對(dui)基(ji)體(ti)失重的變化已經影(ying)響不大了。直流(liu)著(zhu)(zhu)色隨著(zhu)(zhu)鉻(ge)(ge)酐濃(nong)度(du)的增加(jia)，基(ji)體(ti)失重呈線性減少。
②. 脈沖著色(se)膜的性能優于直流著色(se)膜
由(you)圖9-19可(ke)見，相同電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度和相同的(de)(de)鉻酐濃度下，脈沖著(zhu)色對于(yu)基(ji)(ji)體的(de)(de)減薄(bo)要比直(zhi)流(liu)(liu)的(de)(de)大。這是(shi)由(you)于(yu)脈沖著(zhu)色的(de)(de)峰電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度遠(yuan)高于(yu)直(zhi)流(liu)(liu)的(de)(de)平(ping)均電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度，而且色膜(mo)中(zhong)鎳、鉻、鈦的(de)(de)氧化物也比直(zhi)流(liu)(liu)著(zhu)色膜(mo)略高。同時(shi)，脈沖著(zhu)色電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度大，使得基(ji)(ji)體成膜(mo)的(de)(de)晶粒(li)細小、致密(mi)，脈沖著(zhu)色膜(mo)的(de)(de)性(xing)能優于(yu)直(zhi)流(liu)(liu)著(zhu)色膜(mo)。
③. 鉻酐適宜加(jia)入量(liang)。
考慮到基體的(de)損耗(hao)，六價鉻離子的(de)處理，鉻酐加入量以50~60g/L為宜。
4. 著(zhu)色膜結構、形貌(mao)和成分
①. 著色(se)膜結(jie)構(gou)
X射線衍射結果表明，著色前、后不銹鋼在表面結構上發了很大的變化，形成了鎳、鉻、鈦等的致密氧化膜（Ni2O3、Cr2O3、TiO)圖9-20著色前后不銹鋼的X射線衍射圖所示。
②. 不(bu)銹(xiu)鋼浴(yu)色前、后的表面形貌
采(cai)用SM掃描電(dian)鏡以(yi)及(ji)表(biao)(biao)面(mian)能譜分(fen)析不銹鋼(gang)著色(se)前、后(hou)的(de)表(biao)(biao)面(mian)形貌和成分(fen)，發現若色(se)后(hou)的(de)不銹鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)晶粒尺寸變小。
③. 不銹鋼著色前(qian)后(hou)的(de)表(biao)面(mian)成分。
表9-28為電(dian)鏡掃描(miao)分(fen)析的表面成分(fen)。
由表9-28可(ke)見，著(zhu)色(se)前表面成分(fen)中幾乎不含(han)有鈦，鐵含(han)量(liang)占絕對優勢，鎳(nie)、鉻(ge)含(han)量(liang)很少。但著(zhu)色(se)后表面成分(fen)中鐵含(han)量(liang)明顯降低，而鎳(nie)、鉻(ge)、鈦含(han)量(liang)增加(jia)。著(zhu)色(se)后的(de)不銹鋼表面為致(zhi)密的(de)鎳(nie)、鉻(ge)、鈦氧化物膜。
5. 不銹鋼著色膜性能測試
①. 耐蝕(shi)性(xing)
表9-29為(wei)不銹(xiu)鋼浸泡(pao)在3.5%(質量(liang)分數）氯(lv)化鈉(na)溶液(ye)中(zhong)的浸泡(pao)實驗結果。
由表9-29可見(jian)，著(zhu)色后的(de)不(bu)銹鋼(gang)較未著(zhu)色的(de)不(bu)銹鋼(gang)的(de)耐蝕性強。
②. 電化學腐蝕測試。
表9-30、表9-31分(fen)(fen)別為(wei)不銹鋼(gang)在10%(質量分(fen)(fen)數）氫氧化鈉和1mol/L硫酸（相當于98g/L)中的(de)電(dian)化學測結果(guo)。
從表9-30、表9-31的比較(jiao)可以看出(chu)，著(zhu)色(se)后的不銹(xiu)鋼(gang)在(zai)酸、堿中的耐蝕性與未著(zhu)色(se)的不銹(xiu)鋼(gang)相當，甚至更強。
③. 耐擦(ca)拭(shi)測試
將著(zhu)色(se)不(bu)銹(xiu)鋼用濾紙往復擦拭(shi)，觀察色(se)膜褪(tun)去與擦拭(shi)次數的(de)關系。結果列于(yu)表(biao)9-32.由表(biao)9-32可知(zhi)，電解著(zhu)色(se)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼耐(nai)磨(mo)性明顯優(you)于(yu)化學著(zhu)色(se)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼。這是由于(yu)電解著(zhu)色(se)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼成(cheng)膜更(geng)為(wei)致密、附(fu)著(zhu)力更(geng)強。
④. 耐高溫測試
將著色和未著色不銹鋼在(zai)烘箱中400℃下恒(heng)溫(wen)2小時(shi)，觀(guan)察不銹鋼表面(mian)顏(yan)色，再(zai)在(zai)10%(體積分(fen)數(shu)）鹽酸中浸泡幾秒(miao)，并經水沖洗后觀(guan)察顏(yan)色，結果見表9-33。
由表(biao)9-33可(ke)見，著(zhu)色(se)后的不銹鋼(gang)耐高溫(wen)性要強于未著(zhu)色(se)的不銹鋼(gang)。
6. 著色前處理
304不(bu)銹鋼→打(da)磨(mo)（用0#、2#、4#、6#金相砂紙逐(zhu)級(ji)打(da)磨(mo)至鏡面光亮）→除(chu)油（丙酮(tong)和酒精）→活化（10%鹽酸）→著(zhu)色。
