影響不銹鋼因科著色法的因素主要有以下幾點:
1. 材料成分與著色關系
著色用不銹鋼基體化學成分是含鉻13%~18%,含鎳約12%,含鐵>50%,含錳約10%,含碳約0.12%,含硅約2%。常用不銹鋼中18-8型奧氏(shi)體不銹鋼是最適合的著色材料,能得到令人滿意的彩色外觀。因其在著色溶液中較耐腐蝕,故可得到鮮艷的色彩。鐵素體不銹鋼由于在著色溶液中增加了腐蝕傾向,得到的色彩不如奧氏體不銹鋼鮮艷、光彩奪目。低鉻高碳馬氏體不銹鋼由于其耐蝕性更差,只能得到灰暗的或黑色的表面。當鐵合金中鉻含量達到12.5%(原子)時,其電位由原來的-0.56V躍變為0.20V,當含量高達25%(原子)時,電位還會有新的躍變,因此,不銹鋼的含鉻量最少是13%,如Cr13不銹鋼。
2. 材料(liao)加(jia)工狀態(tai)與著(zhu)色關(guan)系
當(dang)不(bu)銹鋼(gang)經過(guo)冷(leng)加工變形后(如彎(wan)曲、拉拔深沖、冷(leng)軋等),表面晶格的(de)完整性(xing)發生破壞,使形成的(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜不(bu)均勻,色(se)(se)澤(ze)紊亂,冷(leng)加工后的(de)耐(nai)蝕性(xing)也下降,形成的(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜失去(qu)原有光澤(ze)。但這些可(ke)以(yi)通過(guo)一(yi)定溫度的(de)退(tui)火處理,可(ke)恢復原來的(de)顯微組織,仍能得到良好的(de)彩色(se)(se)膜。
3. 前處(chu)理對著色的影響
①. 拋(pao)光
可(ke)用機械拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)、化(hua)學拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)或電化(hua)學拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang),要(yao)求(qiu)表(biao)(biao)面光(guang)(guang)潔度一(yi)致,避免造成(cheng)(cheng)(cheng)色(se)(se)(se)差,最好(hao)達到鏡面光(guang)(guang)亮(liang),可(ke)得(de)最鮮艷均勻(yun)的(de)色(se)(se)(se)彩。不銹(xiu)鋼機械拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)后立(li)即進行著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)處理,若拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)后在空氣中放置一(yi)段時(shi)間,外表(biao)(biao)面會(hui)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)一(yi)層(ceng)氧化(hua)膜,與著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜的(de)結構不同,其(qi)厚度在1.0~10.0nm之間,有一(yi)定的(de)耐(nai)蝕(shi)性,在著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液中不易除去(qu),因而影(ying)響(xiang)新的(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜的(de)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng),使著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)時(shi)間延長,使著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)后形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)色(se)(se)(se)澤變(bian)深變(bian)暗。電化(hua)學拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)也能使不銹(xiu)鋼表(biao)(biao)面形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)鈍(dun)化(hua)膜,如不除去(qu)鈍(dun)化(hua)膜,能使著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)速率變(bian)慢,但(dan)電拋(pao)(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)均勻(yun)平(ping)整(zheng)的(de)表(biao)(biao)面,使色(se)(se)(se)澤光(guang)(guang)亮(liang),均勻(yun)性改善。
②. 活(huo)化(hua)
凡是(shi)能使不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼基體表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活化(hua)(hua)的(de)(de)(de)因素,均可(ke)加(jia)速著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)過(guo)程。一切自(zi)然形成的(de)(de)(de)肉眼(yan)不(bu)(bu)可(ke)見的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)膜(mo),是(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)大敵,是(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)成敗的(de)(de)(de)隱(yin)患,在(zai)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)前(qian)應(ying)該(gai)去除。為(wei)了(le)消除不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)膜(mo),獲得(de)(de)新鮮表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian),活化(hua)(hua)程度(du)(du)應(ying)恰(qia)當,以出現小氣泡后(hou)10~15秒為(wei)宜。若活化(hua)(hua)不(bu)(bu)足,著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)起色(se)(se)(se)電位時(shi)間延長,并出現顏(yan)色(se)(se)(se)不(bu)(bu)容易控(kong)制,若活化(hua)(hua)過(guo)度(du)(du),表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)發生過(guo)浸蝕,使著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)變得(de)(de)暗淡無光。活化(hua)(hua)用(yong)強酸腐蝕的(de)(de)(de)方法會造(zao)成表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)腐蝕活化(hua)(hua),影響著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)后(hou)色(se)(se)(se)澤的(de)(de)(de)鮮艷性。用(yong)下面(mian)(mian)兩種方法處理,能得(de)(de)到(dao)較好的(de)(de)(de)結果。
電(dian)(dian)解活化(hua):a.磷酸(H3PO4)10%,陽極(ji)電(dian)(dian)流密(mi)度1A/d㎡2,溫(wen)度室溫(wen),時(shi)間(jian)3~5min,陰極(ji)鉛(qian)板(ban);b.硫酸(H2SO4)10%,陽極(ji)電(dian)(dian)流密(mi)度5A/d㎡, 溫(wen)度 室溫(wen),時(shi)間(jian)5min,陰極(ji)鉛(qian)板(ban)。
化學活化:硫酸(H2SO4)10%(體積分數),鹽(yan)酸(HC1)10%(體積分數),余為水,溫(wen)度室溫(wen),時間5~10min.出現小氣泡(pao)10~15秒。
③. 前處理對著色的影響,見表8-8。

從表(biao)8-8可知,不銹鋼(gang)著色工藝中前(qian)處(chu)理影響著色速率(lv)、表(biao)面顏色的均勻性。電拋(pao)光配(pei)合陽極(ji)處(chu)理的方(fang)法可得到滿(man)意的膜層。
4. 著(zhu)色液濃度對著(zhu)色的影響(xiang)
著色液濃(nong)度對電位-時間關系的影(ying)響見圖8-11。

①. 為正(zheng)常的著色液濃度。
②. 當鉻酐濃度不變(CrO3 250g/L),減少硫酸濃度(H2SO4<490g/L),曲線右移,起色電位推遲,所需顏色的時間推遲,彩色膜的色差較明顯。
③. 當硫酸濃度不變(H2SO4 490g/L),增大鉻酐濃度(CrO3>250g/L),電極電位-時間曲線左移。由于鉻酐濃度增加,加速彩色膜的形成,縮短到達所需顏色的時間。但若鉻酐濃度過高,會使化學著色的顏色變得難以控制,在獲得深色彩時,色澤不夠光亮。
5. 著(zhu)色液溫度對化學著(zhu)色的影響
隨著(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)溫度(du)的(de)(de)升(sheng)高(gao)(gao),離子的(de)(de)擴散速率加快,從(cong)而加速著(zhu)(zhu)色(se)(se)的(de)(de)形成(cheng)。但著(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)溫度(du)過高(gao)(gao),如在90℃以上,會(hui)(hui)使溶液(ye)中的(de)(de)水(shui)分蒸發,改變(bian)著(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)的(de)(de)成(cheng)分。著(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)溫度(du)過低,如在70℃以下,會(hui)(hui)明顯降低著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜的(de)(de)形成(cheng)速率。見圖8-12,當(dang)著(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)溫度(du)為(60±5)℃,著(zhu)(zhu)色(se)(se)起(qi)色(se)(se)點推(tui)遲,使著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜的(de)(de)色(se)(se)彩不(bu)均勻。

6. 著色液(ye)均勻性的影響
各(ge)種不銹鋼的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)化(hua)學性能不一致、著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)(ye)溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)(de)波動、著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)(ye)濃度的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)、著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)時間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)長短不一,所有(you)這(zhe)些(xie)不均勻性,都對著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)色(se)(se)彩有(you)影響。特別是溫(wen)度和(he)時間(jian),稍有(you)變(bian)化(hua),色(se)(se)彩隨之變(bian)化(hua),這(zhe)就是國內(nei)在不銹鋼著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)普遍存在的(de)(de)(de)(de)(de)待(dai)解難(nan)題(ti),也是因科(ke)工藝專利中(zhong)對外絕(jue)對保(bao)密的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)。著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)成分(fen)和(he)溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)(de)不均勻是隨著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)進行而造(zao)成著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)(ye)溫(wen)度和(he)成分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)。必(bi)須加強攪拌(ban),及時調整補充著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)(ye)成分(fen)。攪拌(ban)使(shi)著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)膜的(de)(de)(de)(de)(de)色(se)(se)彩明顯優于不攪拌(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)膜。
7. 添加劑(ji)對看色的(de)影(ying)響
①. 氯化鈉(NaCl): 氯化鈉可(ke)明顯提高著(zhu)色(se)(se)速率,可(ke)縮短5~10min,但著(zhu)色(se)(se)過程中會發生(sheng)強(qiang)烈的刺激性氯氣(qi)味。
②. 碳酸錳(MnCO3): 可使著色速率加快,著巧克力色和金黃色的時間可縮短5~8min,且無刺激性氣味。
③. 鉬酸銨: 加入硬化(hua)處理液可明(ming)顯提高(gao)著色層的(de)光亮度。
8. 后處理對著色膜的影響
后處理是(shi)在不銹鋼著色后填(tian)充氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)空隙,加固(gu)氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)以提高膜(mo)(mo)的耐(nai)磨性(xing)、耐(nai)蝕性(xing)和耐(nai)污性(xing)。
后處理方法有熱水(shui)封(feng)閉、化學(xue)封(feng)閉、電(dian)解固膜(mo)(mo)處理、水(shui)玻璃封(feng)閉等方法。熱水(shui)封(feng)閉、化學(xue)封(feng)閉和水(shui)玻璃封(feng)閉對(dui)表面顏(yan)色的影響不大,電(dian)解固膜(mo)(mo)處理會(hui)改(gai)變(bian)表面顏(yan)色。
后處理對著(zhu)色(se)表面耐蝕(shi)性的影響見圖8-13。在0.2mol/L鹽酸(suan)溶液中,測定(ding)下列4種試(shi)樣的腐(fu)蝕(shi)電位,以(yi)評定(ding)其耐蝕(shi)性。

試(shi)樣1僅進(jin)行機械(xie)拋光不著色。
試樣2著(zhu)巧克力(li)色,但(dan)未后處(chu)理。
試樣3著巧克力色,化學封閉。
試(shi)樣(yang)4著巧克力色,再電解(jie)固膜處理。
由圖(tu)8-13可見(jian),試(shi)(shi)樣(yang)1的(de)(de)電位最(zui)(zui)低,腐蝕(shi)最(zui)(zui)嚴重。試(shi)(shi)樣(yang)3的(de)(de)腐蝕(shi)電位高于(yu)試(shi)(shi)樣(yang)2,試(shi)(shi)樣(yang)4的(de)(de)腐蝕(shi)電位高于(yu)試(shi)(shi)樣(yang)3。試(shi)(shi)樣(yang)4著色膜經(jing)電解固膜后,具有最(zui)(zui)佳的(de)(de)耐蝕(shi)性,其表面形成尖晶(jing)石結構(gou)的(de)(de)鉻(ge)氧化物,填充(chong)了多(duo)孔的(de)(de)著色膜,使(shi)氧化膜變得致密、增(zeng)厚和硬化。
9. 國(guo)內對(dui)因科工藝研究的進展
上(shang)海鋼(gang)鐵研究(jiu)所孫奇(qi)、顧小青在(zai)實驗室的基礎(chu)上(shang),參考日(ri)本專(zhuan)利(li),結合(he)工作經驗,用實驗室常(chang)規儀器來精確地控制色彩,取得色彩重現性好、色彩基本無差異、成材率(lv)達(da)到99.5%的可(ke)喜成就,為不銹鋼(gang)的研究(jiu)打下(xia)基礎(chu)。其實例如下(xia)。
①. 熱軋 415mm 304不銹(xiu)鋼管材,經固溶熱處理105℃×15min,酸洗,機械拋光后在70~75℃溫度下,14~22min得到光亮度好、均勻性一致、重現性好的藍色、金黃色、紅色和綠色的彩鋼管。
②. 熱軋 2mm板(ban)材 75mm×180mm 1Cr18Ni9 不銹鋼(gang),經研磨,機械拋光后在70~75℃,在12~25min時間內獲得光亮(liang)度(du)好、均勻度(du)一致(zhi)或(huo)較致(zhi)、重現性(xing)好的藍、金、綠、紅等色(se)。
③冷軋鋼(gang)板,尺寸(110~220mm)×0.4mm 1Cr18Ni9 不銹(xiu)鋼(gang)在76℃時(shi),獲(huo)得(de)光亮度較好(hao),均勻度一致,重(zhong)現性(xing)好(hao)的灰、藍、金黃、紅、綠諸色。

