彩色不銹鋼著色原理主要有以下幾點：

1. 光的干涉原理

  不(bu)銹鋼(gang)在酸性化學著色液中經過表面氧化著色處理后，顯示出各種色彩，并非形成有色的表面覆蓋層。1977年伊文斯最早提出，表面形成的無色氧化膜的色彩是由于光的干涉所致的。光的干涉原理圖見圖8-1。入射光I從空氣中以入射角i角度照射到氧化膜表面A點，一部分光反射回空氣中成為反射光；另一部分光以人射角γ角度成為折射光在氧化膜中沿AB方向傳播至不銹鋼上B點，當遇上不銹鋼基體表面后，就發生全反射，成為反射光，沿BC方向傳播至C點。在氧化膜C點，一部分經折射后進入空氣中成為CD光；另一部分在氧化膜內反射到不銹鋼基體上。這時折射光CD與A點的反射光由于存在位相差和光程差，當這兩束光相遇就會發生光的干涉現象，出現不同的干涉色彩。如果從垂直方向觀察彩色膜時，入射角為0°,即光束1垂直人射到氧化膜上，見圖8-2所示，其中h為氧化膜厚度，n為氧化膜的折射率，光束2為光束1的反射光，光束3為光束1氧化膜折射后的折射光。反射光2和折射光3為兩相干涉光，總光程差為Δ=2nh.當膜層中光程差為該光束光波波長入的正整數的k倍，即

通(tong)過光干涉(she)相互加強(qiang)(qiang)，對應于該波(bo)長(chang)光的色(se)(se)調(diao)被加強(qiang)(qiang)而(er)顯示出符合于該波(bo)長(chang)的色(se)(se)彩，不同顏(yan)色(se)(se)對應波(bo)長(chang)入見(jian)表8-2。

2. 膜層厚(hou)度與顯示色彩的(de)關系

  當不銹(xiu)鋼表面(mian)氧(yang)化膜(mo)(mo)的(de)折射率 n 一定時，干涉(she)色主(zhu)要(yao)取決于氧(yang)化膜(mo)(mo)的(de)厚(hou)度h 和自然光入射角度i。膜(mo)(mo)的(de)厚(hou)度 h 與顏色的(de)關系見表8-3。

  實驗證(zheng)明，在有效著色(se)(se)(se)范圍內，膜(mo)(mo)層厚度(du)隨(sui)著著色(se)(se)(se)進(jin)程的進(jin)行而持(chi)續(xu)增長，最初薄膜(mo)(mo)氧化膜(mo)(mo)顯(xian)示藍色(se)(se)(se)、棕色(se)(se)(se)，進(jin)而膜(mo)(mo)為中等厚度(du)顯(xian)示金黃色(se)(se)(se)、紅色(se)(se)(se)，后來膜(mo)(mo)為厚膜(mo)(mo)則顯(xian)示綠色(se)(se)(se)，共4種(zhong)(zhong)主(zhu)色(se)(se)(se)，加上中間色(se)(se)(se)彩共約十幾種(zhong)(zhong)色(se)(se)(se)，但(dan)不能顯(xian)示日光中的7種(zhong)(zhong)彩色(se)(se)(se)。

3. 入(ru)射角變化的影響

  當(dang)氧化膜(mo)的(de)厚度h固定時，入(ru)射(she)(she)(she)角(jiao)的(de)角(jiao)度i改變，不(bu)銹(xiu)鋼表面的(de)色(se)彩(cai)會隨之發生(sheng)(sheng)相(xiang)應(ying)的(de)變化，由入(ru)射(she)(she)(she)光(guang)在折射(she)(she)(she)后的(de)光(guang)程差發生(sheng)(sheng)變化所引(yin)起(qi)。這就是太陽光(guang)從(cong)日出(chu)到日落照射(she)(she)(she)在裝飾有彩(cai)色(se)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)建筑大(da)廈(sha)上會呈現不(bu)同(tong)色(se)彩(cai)的(de)原因(yin)。

4. 表(biao)面氧(yang)化膜的成分改變(bian)的影響

  表(biao)(biao)面(mian)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分改變(bian)(bian)，就會改變(bian)(bian)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)n的(de)(de)(de)(de)大小，即使表(biao)(biao)面(mian)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)度(du)(du)相同(tong)，干涉(she)色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)彩(cai)也會發生(sheng)(sheng)變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)。根據氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)厚(hou)度(du)(du)、膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)色(se)(se)彩(cai)對(dui)(dui)應的(de)(de)(de)(de)波長入(ru)、折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)n的(de)(de)(de)(de)估算值見表(biao)(biao)8-4[58].試(shi)(shi)樣3號(hao)(hao)與(yu)6號(hao)(hao)膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)程(cheng)差(cha)(cha)，從表(biao)(biao)8-4可(ke)見有較好的(de)(de)(de)(de)倍數(shu)關系。試(shi)(shi)樣1號(hao)(hao)、2號(hao)(hao)、3號(hao)(hao)膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)較接近，但4號(hao)(hao)、5號(hao)(hao)、6號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)較大，主要(yao)原(yuan)因(yin)可(ke)能是膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學組(zu)成(cheng)不(bu)(bu)同(tong)，含(han)鎳(nie)量(liang)的(de)(de)(de)(de)差(cha)(cha)別所造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)取決于(yu)該氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)組(zu)成(cheng)，只有當氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)一(yi)定時(shi)(shi)，光(guang)(guang)(guang)(guang)程(cheng)差(cha)(cha)Δ才(cai)能依膜(mo)(mo)厚(hou)h呈線性連(lian)續變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)。錢加權用(yong)俄歇(xie)能譜(pu)檢測了6種試(shi)(shi)樣膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)不(bu)(bu)同(tong)深(shen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)相對(dui)(dui)含(han)量(liang)（原(yuan)子％），見表(biao)(biao)8-5。表(biao)(biao)8-5表(biao)(biao)明，隨著厚(hou)度(du)(du)h的(de)(de)(de)(de)增(zeng)長，氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)組(zu)成(cheng)出現了較大的(de)(de)(de)(de)改變(bian)(bian)，膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)和逐層(ceng)(ceng)(ceng)深(shen)度(du)(du)中鉻、鎳(nie)、鐵(tie)、氧等(deng)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)百分含(han)量(liang)均發生(sheng)(sheng)了不(bu)(bu)均衡的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)，光(guang)(guang)(guang)(guang)程(cheng)差(cha)(cha)Δ不(bu)(bu)能隨厚(hou)度(du)(du)呈線性連(lian)續變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)，這(zhe)(zhe)是導(dao)致其色(se)(se)譜(pu)不(bu)(bu)能呈可(ke)見連(lian)續光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)排列的(de)(de)(de)(de)主要(yao)原(yuan)因(yin)。假定膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)n不(bu)(bu)變(bian)(bian)，光(guang)(guang)(guang)(guang)程(cheng)差(cha)(cha)Δ為入(ru)射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)波長入(ru)的(de)(de)(de)(de)整(zheng)數(shu)倍時(shi)(shi)，才(cai)能發生(sheng)(sheng)反射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)與(yu)折(zhe)(zhe)射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)相干涉(she)而加強，也會導(dao)致彩(cai)色(se)(se)不(bu)(bu)銹鋼彩(cai)色(se)(se)色(se)(se)譜(pu)不(bu)(bu)連(lian)續的(de)(de)(de)(de)現象(xiang)發生(sheng)(sheng)。這(zhe)(zhe)由薄(bo)膜(mo)(mo)光(guang)(guang)(guang)(guang)學干涉(she)成(cheng)色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)理所決定。

5. 不銹鋼固有金屬色(se)澤的影響

  受不(bu)(bu)銹鋼基體固有金屬色(se)澤(ze)(ze)的(de)(de)影(ying)響，彩(cai)(cai)(cai)色(se)光不(bu)(bu)能(neng)呈(cheng)現(xian)光譜中的(de)(de)任何一種顏色(se)。對于表面鏡面拋光的(de)(de)和(he)非鏡面拋光的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼均能(neng)獲(huo)得富有光澤(ze)(ze)的(de)(de)鮮艷色(se)彩(cai)(cai)(cai)。由于保持了不(bu)(bu)銹鋼所固有的(de)(de)反光特性和(he)優(you)越(yue)的(de)(de)耐蝕(shi)性，彩(cai)(cai)(cai)色(se)不(bu)(bu)銹鋼具有色(se)澤(ze)(ze)自然、柔和(he)、長期經受紫外線照射而不(bu)(bu)變色(se)的(de)(de)光學特性，持久不(bu)(bu)變。