不銹鋼電化學著彩色酸性溶液成分和工藝條件見表9-9。配方4 (見表9-9)的說明 。本配方由長沙中南大學冶金物理化學與材料化學研究所 何新快、陳白珍、周寧波、張欽發提出。


1. 重鉻酸鉀用量對成膜速率及其顏色的影響


  重鉻酸鉀是主成膜物質,提供三價鉻在陽極表面達到臨界值水解而生成金屬著色膜。其他成分不變,改變重鉻酸鉀用量,其對著色膜的影響見表9-17。


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 由表9-17可見,隨著重鉻酸鉀用量的增加,其他成分不變,成膜速率加快,所得著色膜的質量也越均勻,致密。但當其達到50g/L時,成膜速率幾乎不變。選取重鉻酸鉀含量為40g/L。



2. 硫酸錳用量對成膜速率及其顏色的影響


 硫酸錳是輔助成膜劑,其他成分不變,改變硫酸錳用量,對成膜速率及其顏色的影響見表9-18。


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 從表9-18可見,硫酸錳的用量既影響著色速率,又影響著色膜的質量。硫酸錳的最佳含量取20g/L為宜。




3. 硫酸銨的主要作用


  銨離子(NH+4)能配位三價鉻離子及被溶解下來的鎳離子(Ni2+),控制反應速率。其含量偏高,成膜速率太快,易掉色;含量偏低,配位不了溶解下來的鎳、鉻等離子,致使電解液老化,成膜速率減緩。硫酸銨的最佳含量以20g/L為宜。




4. 添加劑A的作用及其影響


  添加劑A是鉬酸根鹽,它參與成膜,促進氧化膜的形成。它能使不銹鋼表面鈍化而生成鉬系列金屬氧化物(如二氧化鉬,氧化亞鉬等),使得著色膜致密,提高著色膜的耐蝕性、耐磨性。分別改變添加劑A的用量,其對膜的影響見表9-19。


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 由表9-19可知,沒有添加劑A的著色液著不上金黃色而是黑色的,隨著其用量的增加,著色膜變得致密且光亮,當其用量達到15g/L時,再增加用量,對成膜幾乎無影響。添加劑的最佳含量以9~12g/L為宜。



5. 添加劑B的作用及其影響


 添加劑B是過渡區金屬硫酸鹽,具有光亮劑的作用,提高著色膜的光亮性、色澤,且重現性好。其他成分不變,改變添加劑B的用量,其對成膜的影響見表9-20。


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 由表9-20可見,沒有添加劑B的著色液著上的金黃色膜不光亮。添加劑B的最佳用量以10g/L為宜。



6. 溫度與時間的影響


實驗發現,溫度升高,電解著色的速率增大。當溫度在10~30℃內變化,著色速率變化不大。在20℃恒溫下,著色時間與著色膜顏色的關系見表9-21。


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由表9-21可知,電解著金黃色的時間為12~15min,有利于試樣著色的控制,能得到重現性好的成品。



7. 電解著色工藝流程


不銹鋼試樣→化學除油→水洗→拋光活化處理→水洗→電化學著色→水洗→封閉處理→沸水干燥。


注:①. 材料為1Cr18Ni9Ti不銹鋼 .


     ②. 化學除油一定要將不銹鋼上的油除干凈,否則著不上金色或著色不均勻。除油液組分為:氫氧化鈉40g/L,碳酸鈉60g/L,OP乳化劑5mL/L,除油溫度60~70℃,時間8~12min。


     ③. 拋光活化液組分。硫酸200ml/L,鹽酸70mL/L,硝酸20mL/L,溫度40~60℃,時間2~3min.要控制好活化程度。活化時間不夠,著色速率慢,著色不均勻,結合力差;活化時間太長,不銹鋼易產生過腐蝕。


    ④. 電化學著色,按配方4 的成分和工藝條件進行。不銹鋼作陽極,鉛板作陰極,陰陽兩極的面積之比為3:1.所用試劑均為分析純。


   ⑤. 封閉處理。由于著色膜的附著力強,且致密耐路,對一般不銹鋼裝審器材,可直接封閉處理,無需固膜處理。封閉處理液組成為;硅酸鈉(Na2Sio3)2%~4%,添加劑1.5%,表面活性劑0.5%,封閉處理溫度70~90℃,時間5~6min.



8. 著色膜性能檢驗


 ①. 耐磨性實驗


    按GB 1768-79進行耐磨性實驗。橡皮輪加壓5N,實驗3min,膜層顏色基本不變,該著色膜具有優良的耐磨性。


 ②. 耐腐蝕性


   按GB 4334.6-84,將著色后的樣品和未著色的空白不銹鋼試樣進行耐腐蝕性對照實驗,空白不銹鋼試樣的失重腐蝕率為30.65g/(㎡·h)而金黃膜試樣的失重腐蝕率為1.28g/(㎡2·h),僅約為空白不銹鋼的1/30。因而該著色膜具有優良的耐腐蝕性。