不銹鋼電化學(xue)(xue)著彩色酸(suan)性溶液成分和工藝條件見表9-9。配方9 (見表9-9)的(de)說明(ming) 。本配方由中(zhong)南(nan)大(da)學(xue)(xue)冶金科學(xue)(xue)與工程學(xue)(xue)院鄧(deng)姝(shu)皓、龔竹青、柳勇提出。

1. 不銹鋼著色生(sheng)成亞光銀灰色外觀

  采用化學浸漬法或電解著色法均可將304不銹鋼著色生成亞光銀灰色外觀。

  ①. 化學(xue)著(zhu)色液組成。

    硫(liu)酸   100mL/L  、添加(jia)(jia)劑B   90~110mL/L  、添加(jia)(jia)劑A  40~60mL/L

  ②. 電解(jie)著色液主要組成(cheng)。

     硫酸  100mL/L 、電(dian)流密度  0.4~0.6A/d㎡ 、鉻酐(gan)  50~60g/L

2. 電(dian)流密度對著色膜的影響(xiang)

  ①. 直流(liu)(liu)(liu)和脈沖電流(liu)(liu)(liu)在不銹鋼(gang)成膜(mo)時，電流(liu)(liu)(liu)密度(du)(du)對(dui)成膜(mo)厚(hou)度(du)(du)和色(se)澤均(jun)(jun)有影(ying)響(xiang)。圖9-18為電解(jie)電流(liu)(liu)(liu)密度(du)(du)與不銹鋼(gang)失重(zhong)的(de)關(guan)系。由圖9-18可見，隨著(zhu)電流(liu)(liu)(liu)密度(du)(du)的(de)增加，不銹鋼(gang)失重(zhong)也在增加。電流(liu)(liu)(liu)密度(du)(du)和不銹鋼(gang)失重(zhong)呈一(yi)直線關(guan)系。觀(guan)察著(zhu)色(se)膜(mo)的(de)顏色(se)可以發現，電解(jie)電流(liu)(liu)(liu)密度(du)(du)增加，膜(mo)層的(de)顏色(se)更(geng)加均(jun)(jun)勻一(yi)致(zhi)(zhi)，膜(mo)層也更(geng)加致(zhi)(zhi)密。可見電流(liu)(liu)(liu)密度(du)(du)對(dui)于(yu)著(zhu)色(se)膜(mo)起到了關(guan)鍵的(de)作用。

  ②.  脈(mo)沖著(zhu)色(se)與直(zhi)流著(zhu)色(se)的效果。結合SEM(掃描電鏡）對(dui)著(zhu)色(se)膜(mo)分(fen)析(xi)，結果發(fa)現，脈(mo)沖著(zhu)色(se)膜(mo)比直(zhi)流著(zhu)色(se)膜(mo)更(geng)加細(xi)致均勻，晶粒也較細(xi)小。因此，相同的電解電流密度下(xia)，脈(mo)沖著(zhu)色(se)的效果更(geng)好。

  ③.  氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜中(zhong)(zhong)鎳、鉻(ge)、鈦(tai)等(deng)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)含量的(de)(de)分(fen)布。通過實驗(yan)，發現(xian)不銹鋼中(zhong)(zhong)的(de)(de)添(tian)加(jia)(jia)元(yuan)(yuan)素(su)在不銹鋼中(zhong)(zhong)呈一濃度梯度，深層的(de)(de)添(tian)加(jia)(jia)元(yuan)(yuan)素(su)要(yao)高于表(biao)面。陽極氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)時，可以(yi)使表(biao)層逐(zhu)漸溶(rong)解，電(dian)(dian)(dian)流密度越(yue)(yue)大，表(biao)層溶(rong)蝕越(yue)(yue)多，形成的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜中(zhong)(zhong)鎳、鉻(ge)、鈦(tai)等(deng)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)含量越(yue)(yue)高，膜越(yue)(yue)致密。因此(ci)，增(zeng)大電(dian)(dian)(dian)流密度可提高膜層性能，但是(shi)，不銹鋼基(ji)體損耗加(jia)(jia)大。表(biao)面減薄程度增(zeng)加(jia)(jia)，能耗增(zeng)大。實驗(yan)表(biao)明(ming)，電(dian)(dian)(dian)流密度在0.2~0.4A/d㎡為好。

3. 鉻酐濃度對成膜的影響

 ①. 鉻酐濃度與(yu)基體失重的(de)關系

  圖9-19為電解著(zhu)色時鉻酐(gan)濃(nong)度(du)(du)對成膜的(de)影響(xiang)(xiang)。由(you)圖9-19可見(jian)，無(wu)論是脈沖著(zhu)色或者是直流著(zhu)色，鉻酐(gan)濃(nong)度(du)(du)越(yue)(yue)高，基(ji)(ji)(ji)體失重(zhong)(zhong)越(yue)(yue)少。對于脈沖著(zhu)色，當鉻酐(gan)濃(nong)度(du)(du)達到70g/L后(hou)，鉻酐(gan)濃(nong)度(du)(du)繼續增(zeng)加，對基(ji)(ji)(ji)體失重(zhong)(zhong)的(de)變(bian)化已經影響(xiang)(xiang)不大(da)了。直流著(zhu)色隨著(zhu)鉻酐(gan)濃(nong)度(du)(du)的(de)增(zeng)加，基(ji)(ji)(ji)體失重(zhong)(zhong)呈線性(xing)減少。

 ②. 脈沖著(zhu)色膜(mo)的(de)性(xing)能優于(yu)直流著(zhu)色膜(mo)

  由圖9-19可見，相(xiang)同電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)密(mi)度(du)和相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)鉻酐濃(nong)度(du)下(xia)，脈(mo)沖(chong)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)對于(yu)基(ji)體的(de)(de)(de)(de)(de)減薄要比(bi)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)大。這是由于(yu)脈(mo)沖(chong)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)密(mi)度(du)遠高(gao)于(yu)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)平均電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)密(mi)度(du)，而且(qie)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)(mo)中鎳(nie)、鉻、鈦的(de)(de)(de)(de)(de)氧化物(wu)也比(bi)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)(mo)略高(gao)。同時，脈(mo)沖(chong)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)密(mi)度(du)大，使得(de)基(ji)體成(cheng)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)晶粒細小、致密(mi)，脈(mo)沖(chong)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)優于(yu)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)(mo)。

 ③. 鉻酐(gan)適宜(yi)加入量。

  考慮到(dao)基(ji)體的損耗(hao)，六價鉻離子(zi)的處理，鉻酐加入量以(yi)50~60g/L為宜。

4. 著色膜結構、形貌(mao)和成分(fen)

 ①. 著色膜結(jie)構

    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. 不銹鋼浴色前、后的(de)表面形貌

    采用(yong)SM掃描電鏡(jing)以及表(biao)(biao)面(mian)能譜分析(xi)不銹(xiu)鋼(gang)著色(se)前、后的(de)表(biao)(biao)面(mian)形貌和成(cheng)分，發現若色(se)后的(de)不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)晶粒尺(chi)寸變小。

  ③. 不銹鋼著色(se)前后的表(biao)面(mian)成(cheng)分。

  表9-28為(wei)電(dian)鏡掃描(miao)分析的表面成分。

  由表9-28可見，著(zhu)色(se)前表面成(cheng)分中幾乎不(bu)(bu)含有鈦(tai)(tai)，鐵含量(liang)(liang)占絕(jue)對(dui)優勢，鎳(nie)、鉻(ge)(ge)含量(liang)(liang)很少(shao)。但著(zhu)色(se)后(hou)(hou)表面成(cheng)分中鐵含量(liang)(liang)明顯降(jiang)低，而鎳(nie)、鉻(ge)(ge)、鈦(tai)(tai)含量(liang)(liang)增加(jia)。著(zhu)色(se)后(hou)(hou)的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼表面為致密的(de)(de)鎳(nie)、鉻(ge)(ge)、鈦(tai)(tai)氧化物(wu)膜。

 5. 不(bu)銹鋼著色膜性能(neng)測(ce)試

 ①. 耐蝕性(xing)

    表9-29為不銹鋼浸泡在(zai)3.5%(質量分數）氯化鈉溶液(ye)中的浸泡實驗結果(guo)。

    由(you)表9-29可見，著色后的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)較未著色的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的耐(nai)蝕性強。

 ②. 電化(hua)學腐蝕測試。

  表9-30、表9-31分(fen)別為不銹鋼在10%(質量分(fen)數(shu)）氫氧化鈉和1mol/L硫(liu)酸（相當于98g/L)中(zhong)的電化學(xue)測結果(guo)。

 從表(biao)9-30、表(biao)9-31的(de)(de)比較可以看出，著(zhu)色后的(de)(de)不銹鋼(gang)在酸、堿中的(de)(de)耐蝕性與未(wei)著(zhu)色的(de)(de)不銹鋼(gang)相當，甚至更強。

 ③. 耐擦拭測(ce)試

  將(jiang)著(zhu)色(se)(se)不銹鋼(gang)用濾紙往復擦拭(shi)(shi)，觀察色(se)(se)膜褪去(qu)與擦拭(shi)(shi)次數的關系。結果(guo)列于(yu)(yu)表9-32.由(you)表9-32可知，電(dian)(dian)解(jie)著(zhu)色(se)(se)的不銹鋼(gang)耐磨性明顯優于(yu)(yu)化(hua)學著(zhu)色(se)(se)的不銹鋼(gang)。這是(shi)由(you)于(yu)(yu)電(dian)(dian)解(jie)著(zhu)色(se)(se)的不銹鋼(gang)成膜更為致密、附著(zhu)力(li)更強。

④. 耐高溫測(ce)試(shi)

  將著(zhu)色(se)和未著(zhu)色(se)不銹鋼在烘箱中400℃下恒溫2小時(shi)，觀(guan)察不銹鋼表面顏(yan)色(se)，再在10%(體積分數）鹽酸(suan)中浸泡幾秒，并(bing)經水沖(chong)洗(xi)后觀(guan)察顏(yan)色(se)，結果見表9-33。

  由(you)表(biao)9-33可見，著(zhu)色(se)后的(de)(de)不(bu)銹鋼耐高溫(wen)性要(yao)強于(yu)未著(zhu)色(se)的(de)(de)不(bu)銹鋼。

6. 著色前處理

  304不(bu)銹鋼→打磨（用0#、2#、4#、6#金相砂紙逐級(ji)打磨至鏡面光亮）→除(chu)油（丙酮和酒精）→活化(hua)（10%鹽酸）→著色。