不(bu)銹鋼電化學著彩(cai)色(se)酸性溶液(ye)成分和工藝條件見(jian)(jian)表9-9。配(pei)方2 (見(jian)(jian)表9-9)的說(shuo)明(ming) 。本配(pei)方由(you)廣東(dong)工業大(da)學材料系(xi) 李瑜煜(yu)、謝致微、黎樵燊、張(zhang)文(wen)雄提(ti)出。
1. 對SUS304不銹鋼陽極(ji)氧化著金黃色技術(shu)的(de)研究
運(yun)用正(zheng)交試驗(yan)法確定最佳配方(fang)和工藝條件(jian)，獲得的(de)不銹(xiu)鋼(gang)著(zhu)色(se)膜光亮美觀，呈金黃色(se)。
2. 工藝(yi)條件對著(zhu)色(se)的影響(xiang)
①. 溫(wen)度
以最佳配(pei)方(fang)在(zai)不(bu)同溫度下進行著色，結果(guo)見(jian)表9-10。
注：1. 點蝕(shi)溶液為(wei)鹽酸250mL/L+重鉻酸鉀30g/L+蒸餾水750mL/L.
2. 電流密度0.4A/d㎡,著色(se)時(shi)間(jian)3min.
3. 電解固化10min,封閉處理5min.
隨著溫(wen)度(du)的(de)上升(sheng)，著色(se)膜的(de)色(se)調加(jia)深，膜厚(hou)增加(jia)，可見溫(wen)度(du)的(de)升(sheng)高加(jia)速了(le)氧化成(cheng)膜，同時(shi)，膜的(de)耐蝕性(xing)、耐磨性(xing)均提高，但光澤和光潔度(du)變差，這是由于(yu)高溫(wen)下(xia)輕微過蝕所(suo)致。實驗結果表明，對于(yu)金黃(huang)色(se)膜，最佳(jia)著色(se)溫(wen)度(du)為50℃.
②. 電流(liu)密度(du)的影(ying)響(xiang)
以(yi)最(zui)佳溫度和最(zui)佳配方為基準，不同的(de)電流(liu)密(mi)度對著色的(de)影(ying)響見表9-11.
由表9-11可知，隨(sui)(sui)著(zhu)電流(liu)密度(du)(du)的上升，著(zhu)色膜(mo)的色調加(jia)深，膜(mo)厚增加(jia)，耐蝕(shi)性(xing)及耐磨性(xing)亦隨(sui)(sui)之(zhi)增加(jia)，且(qie)兩(liang)者(zhe)都在(zai)0.5A/d㎡附近(jin)達到最(zui)大值，隨(sui)(sui)后反而降低，可見電流(liu)密度(du)(du)的升高加(jia)速(su)了氧(yang)化膜(mo)成膜(mo)，但電流(liu)密度(du)(du)過大，反而導致膜(mo)的溶(rong)解(jie)速(su)率增大，使膜(mo)厚降低，甚至導致過蝕(shi)，使表面光澤和光潔度(du)(du)變差。實驗結果(guo)表明，對于金黃色膜(mo)，最(zui)佳(jia)著(zhu)色電流(liu)密度(du)(du)為0.4A/d㎡.
③. 著(zhu)色時間的(de)影響
表9-12為最(zui)佳配方，最(zui)佳溫(wen)度、最(zui)佳電流密(mi)度下不同著色時間對著色的(de)影響。
由表9-12可見，隨著(zhu)(zhu)時(shi)(shi)間(jian)的(de)延(yan)長(chang)(chang)，著(zhu)(zhu)色膜的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)和(he)耐(nai)磨(mo)性(xing)增加，6min后(hou)，著(zhu)(zhu)色膜的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)及耐(nai)磨(mo)性(xing)基本保持(chi)不(bu)變(bian)(bian)，其色調(diao)保持(chi)棕褐色；但(dan)時(shi)(shi)間(jian)太長(chang)(chang)，如30min,反(fan)而引(yin)起過蝕(shi)，導致表面光澤和(he)光潔度(du)變(bian)(bian)差。對金(jin)黃色膜，著(zhu)(zhu)色時(shi)(shi)間(jian)以(yi)3min為宜。
3. 著(zhu)色液成分的優(you)選和作用
①. 硫酸
隨(sui)著(zhu)硫酸濃(nong)度(du)的(de)升高(gao)，試樣(yang)的(de)腐蝕和氧(yang)化速率增加較快，氧(yang)化膜膜厚(hou)增加，耐(nai)蝕性和耐(nai)磨性提高(gao)，但濃(nong)度(du)超(chao)過(guo)450mL/L后出現輕微過(guo)蝕，引(yin)起表(biao)面光澤和光潔度(du)變(bian)差，最佳硫酸含量(liang)為400mL/L.
②. 鉻酐
主要作為氧化劑，能(neng)(neng)有效地提高膜的(de)耐蝕(shi)性(xing)和(he)光潔度。考慮到環保因素，盡可能(neng)(neng)降低(di)鉻酐(gan)含量(liang)，經過(guo)正交試驗，鉻酐(gan)為20g/L.
③. 硫(liu)酸錳作為(wei)氧(yang)化促進劑，能加(jia)速氧(yang)化和提高膜的結合(he)力，正(zheng)交試驗(yan)優選(xuan)為(wei)3g/L.
④. 乙酸(suan)鈉作為穩(wen)定劑(ji)，起到穩(wen)定槽(cao)液的作用，正交試驗優選為10.5g/L.
⑤. 添(tian)加(jia)劑(ji)YZ-03能有效地(di)提高膜的(de)耐磨性、光澤和(he)重現(xian)性。正交試(shi)驗優選為40g/L.
4. 前處理
不銹鋼(gang)機械拋光→清洗→化學除油→清洗→電(dian)化學拋光→清洗→活化（硫酸30%,溫度0~60℃,時間3~5min)→著色。
5. 后處(chu)理
著色后→清(qing)洗(xi)→電解固膜處理(li)(li)→清(qing)洗(xi)→封(feng)閉處理(li)(li)→清(qing)洗(xi)→熱風(feng)干燥→成品(pin)。
①. 電解固膜處理(li)
a. 鉻(ge)(ge)酐含量對著(zhu)(zhu)色(se)膜硬化(hua)的影響。著(zhu)(zhu)色(se)膜分別在鉻(ge)(ge)酐100g/L、180g/L、250g/L的固(gu)(gu)化(hua)液中固(gu)(gu)化(hua)，實驗結果表明，鉻(ge)(ge)酐濃(nong)度(du)對固(gu)(gu)化(hua)效果的影響不明顯，著(zhu)(zhu)色(se)膜的色(se)調基本(ben)保持金黃色(se)，耐蝕耐磨(mo)性稍有提高(gao)。鉻(ge)(ge)酐濃(nong)度(du)高(gao)的固(gu)(gu)化(hua)液使用壽命較(jiao)長，建議鉻(ge)(ge)酐濃(nong)度(du)為180g/L.
b. 固化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)的(de)影(ying)響。著色膜在27℃、50℃、70℃下的(de)固化(hua)(hua)實驗表(biao)明，溫(wen)度(du)(du)升高，著色膜顏色加深，耐磨耐蝕性稍(shao)微(wei)提(ti)高，但效果(guo)不明顯。從節能和操作環(huan)境(jing)考慮，建議固化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)以室溫(wen)為(wei)佳(jia)。
c. 固(gu)化電流(liu)密(mi)度的影響(xiang)。不同固(gu)化電流(liu)密(mi)度下的固(gu)化實(shi)驗結果見表9-13。
由(you)表9-13可見(jian)，在0.6A/d㎡ 電(dian)流密(mi)度下固化(hua)略顯不足(zu)，耐(nai)(nai)蝕(shi)耐(nai)(nai)磨(mo)性略差(cha)，1.0A/d㎡ 較理(li)想，電(dian)流密(mi)度太大(da)，如2.0A/d㎡,陽極析出大(da)量氣泡，引起著色膜疏松，使其(qi)耐(nai)(nai)磨(mo)耐(nai)(nai)蝕(shi)性降低(di)。建議固化(hua)電(dian)流密(mi)度以1.0A/d㎡ 為宜。
d. 固化時間對(dui)固化效果的影響。
不(bu)同固(gu)(gu)化(hua)(hua)時(shi)間即5min、10min、20min,固(gu)(gu)化(hua)(hua)結(jie)果表(biao)明(ming)，固(gu)(gu)化(hua)(hua)時(shi)間對固(gu)(gu)化(hua)(hua)效果的影響不(bu)明(ming)顯。這是因為固(gu)(gu)化(hua)(hua)過(guo)程進(jin)行得較(jiao)快之故(gu)，當(dang)反(fan)應物填(tian)充(chong)膜微孔(kong)后，反(fan)應即趨于停止(zhi)。建議采用固(gu)(gu)化(hua)(hua)時(shi)間以10min為宜。
②. 封閉處理
為進一步提高著色膜的質量，采用1%硅酸鈉溶液，NazSiO3對經固化處理后的著色膜進行浸泡沸騰5min的封閉處理。
6. 著色膜性能檢(jian)驗
①. 耐人工雨水(shui)、天然海水(shui)腐蝕實驗
著(zhu)色(se)試樣在(zai)人工(gong)雨(yu)水、自然海水中室溫(wen)浸(jin)泡300小(xiao)時后，顏色(se)無變(bian)化(hua)，表面光潔度(du)好(hao)，均未出(chu)現(xian)點蝕(shi)，可見(jian)著(zhu)色(se)膜(mo)具有良好(hao)的(de)耐(nai)自然介(jie)質腐蝕(shi)性能，適宜作戶外(wai)裝飾材料。
②. 點滴實(shi)驗
用40%FeCl3對著色膜進行點滴實驗的時間為42'40”，未著色試樣為2'3”，著色試樣的耐蝕性優于未著色樣。
③. 膜的(de)附著力檢(jian)驗
將著色(se)膜(mo)劃上方格后彎曲180°,未見任何剝落現象，可見著色(se)膜(mo)與基體結合(he)牢固。
④. 耐磨性(xing)檢驗
著色(se)膜試樣(yang)進行1.5N負(fu)載的(de)(de)(de)圖釘來回刻劃(hua)實驗(yan)，其表面未見(jian)明(ming)顯劃(hua)痕。同(tong)時，試樣(yang)經(jing)受負(fu)載5.0N的(de)(de)(de)橡皮270次摩(mo)擦未見(jian)脫色(se)，可(ke)見(jian)著色(se)膜的(de)(de)(de)耐磨性(xing)較(jiao)好。同(tong)時，實驗(yan)表明(ming)，經(jing)固(gu)化(hua)(hua)處(chu)理(li)后(hou)的(de)(de)(de)和封(feng)閉處(chu)理(li)后(hou)的(de)(de)(de)著色(se)膜的(de)(de)(de)耐磨性(xing)明(ming)顯優于未固(gu)化(hua)(hua)和封(feng)閉處(chu)理(li)的(de)(de)(de)著色(se)膜的(de)(de)(de)耐磨性(xing)。
