不銹鋼電(dian)化學著彩色酸性(xing)溶(rong)液成分和工(gong)藝條(tiao)件見(jian)表(biao)9-9。配(pei)方2 (見(jian)表(biao)9-9)的(de)說明(ming) 。本配(pei)方由(you)廣(guang)東工(gong)業大學材料系(xi) 李瑜煜、謝(xie)致微(wei)、黎樵燊、張文雄提出。

1. 對(dui)SUS304不(bu)銹(xiu)鋼陽(yang)極氧化著金黃(huang)色技術的(de)研(yan)究

   運用正交試驗(yan)法確定(ding)最佳(jia)配方和工藝條件，獲得的不銹鋼著色膜光亮美觀，呈金黃色。

2. 工藝條件對著(zhu)色(se)的(de)影響

①. 溫度

  以最佳配方(fang)在不同溫(wen)度下進行著色(se)，結果見(jian)表9-10。

 注：1. 點蝕溶液(ye)為鹽酸250mL/L+重鉻(ge)酸鉀30g/L+蒸餾水750mL/L.

       2. 電流密(mi)度0.4A/d㎡,著色時間3min.

       3. 電解固(gu)化10min,封閉處理5min.

  隨著溫(wen)(wen)(wen)度的上升(sheng)，著色(se)膜(mo)的色(se)調加深，膜(mo)厚增(zeng)加，可見溫(wen)(wen)(wen)度的升(sheng)高加速(su)了(le)氧化成(cheng)膜(mo)，同時，膜(mo)的耐蝕性、耐磨性均提(ti)高，但光澤和光潔度變差，這(zhe)是(shi)由于(yu)高溫(wen)(wen)(wen)下(xia)輕微過蝕所致。實驗結果表(biao)明(ming)，對于(yu)金黃(huang)色(se)膜(mo)，最佳著色(se)溫(wen)(wen)(wen)度為50℃.

②. 電流(liu)密度(du)的影響

 以最(zui)佳(jia)溫度(du)和最(zui)佳(jia)配(pei)方(fang)為基準，不同(tong)的(de)電流密度(du)對著色的(de)影(ying)響(xiang)見表9-11.

 由表(biao)9-11可知，隨(sui)著電流密度(du)的(de)(de)上升，著色(se)膜(mo)(mo)的(de)(de)色(se)調加深，膜(mo)(mo)厚增(zeng)加，耐蝕性及耐磨性亦(yi)隨(sui)之(zhi)增(zeng)加，且兩者都在(zai)0.5A/d㎡附近達到(dao)最(zui)大(da)(da)值，隨(sui)后(hou)反而降(jiang)低(di)，可見電流密度(du)的(de)(de)升高加速(su)(su)了氧化(hua)膜(mo)(mo)成膜(mo)(mo)，但電流密度(du)過(guo)大(da)(da)，反而導致(zhi)膜(mo)(mo)的(de)(de)溶解速(su)(su)率增(zeng)大(da)(da)，使膜(mo)(mo)厚降(jiang)低(di)，甚至導致(zhi)過(guo)蝕，使表(biao)面(mian)光(guang)澤和光(guang)潔度(du)變差(cha)。實驗結果表(biao)明，對于金黃色(se)膜(mo)(mo)，最(zui)佳著色(se)電流密度(du)為0.4A/d㎡.

③. 著(zhu)色時間的(de)影響

表9-12為最佳配方，最佳溫度、最佳電流密(mi)度下不同著(zhu)色(se)時間對著(zhu)色(se)的影響。

由(you)表9-12可見(jian)，隨著時間(jian)的(de)延(yan)長，著色(se)膜(mo)的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)和(he)耐(nai)磨性(xing)(xing)增(zeng)加(jia)，6min后，著色(se)膜(mo)的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)及耐(nai)磨性(xing)(xing)基本保持(chi)不變(bian)，其色(se)調(diao)保持(chi)棕褐色(se)；但時間(jian)太長，如30min,反而(er)引起過蝕(shi)(shi)，導致表面光澤和(he)光潔度變(bian)差。對金(jin)黃色(se)膜(mo)，著色(se)時間(jian)以3min為宜。

3. 著色液成分的(de)優選(xuan)和作用

①. 硫酸

 隨著硫(liu)酸濃度(du)的升高(gao)，試樣的腐蝕(shi)和氧化速率增(zeng)加(jia)較(jiao)快，氧化膜(mo)膜(mo)厚增(zeng)加(jia)，耐蝕(shi)性(xing)和耐磨性(xing)提高(gao)，但濃度(du)超(chao)過450mL/L后(hou)出現(xian)輕微(wei)過蝕(shi)，引起表面(mian)光澤和光潔度(du)變差，最佳硫(liu)酸含量為400mL/L.

②. 鉻酐

 主要作為氧化(hua)劑，能有(you)效地(di)提高膜的耐蝕性和光潔(jie)度。考慮(lv)到環保因素，盡可能降(jiang)低鉻酐含量(liang)，經過正交試驗，鉻酐為20g/L.

③. 硫酸錳作為(wei)氧化促進劑，能加速氧化和(he)提高膜的結合力，正交試驗優選為(wei)3g/L.

④. 乙(yi)酸鈉作為穩(wen)定劑，起到穩(wen)定槽液(ye)的作用(yong)，正交試驗優(you)選(xuan)為10.5g/L.

⑤. 添加劑YZ-03能(neng)有(you)效地提高(gao)膜的耐(nai)磨(mo)性(xing)、光(guang)澤(ze)和重現性(xing)。正交試驗優(you)選(xuan)為40g/L.

4. 前處理

不(bu)銹鋼機械拋光→清(qing)洗→化學除油→清(qing)洗→電(dian)化學拋光→清(qing)洗→活化（硫酸(suan)30%,溫(wen)度0~60℃,時間3~5min)→著色。

5. 后(hou)處理

著色后→清(qing)洗(xi)→電解固膜處理(li)→清(qing)洗(xi)→封閉(bi)處理(li)→清(qing)洗(xi)→熱風干燥(zao)→成品。

①. 電解固膜(mo)處理

   a. 鉻(ge)酐含量對著(zhu)色膜(mo)硬化(hua)的(de)(de)(de)(de)影響。著(zhu)色膜(mo)分別在鉻(ge)酐100g/L、180g/L、250g/L的(de)(de)(de)(de)固化(hua)液中固化(hua)，實驗結果表明(ming)(ming)，鉻(ge)酐濃(nong)度(du)對固化(hua)效(xiao)果的(de)(de)(de)(de)影響不明(ming)(ming)顯，著(zhu)色膜(mo)的(de)(de)(de)(de)色調基本保持金(jin)黃色，耐蝕耐磨性稍有提高。鉻(ge)酐濃(nong)度(du)高的(de)(de)(de)(de)固化(hua)液使用壽命較長，建議(yi)鉻(ge)酐濃(nong)度(du)為180g/L.

   b. 固化(hua)(hua)溫(wen)度的影響。著色膜(mo)在27℃、50℃、70℃下的固化(hua)(hua)實驗表明，溫(wen)度升高(gao)，著色膜(mo)顏色加深，耐(nai)磨(mo)耐(nai)蝕性(xing)稍微提高(gao)，但(dan)效果(guo)不明顯(xian)。從節(jie)能和操作環境考慮(lv)，建議固化(hua)(hua)溫(wen)度以室溫(wen)為佳。

   c. 固化電流密度(du)的(de)影響。不(bu)同固化電流密度(du)下(xia)的(de)固化實驗結果見表9-13。

  由表9-13可見，在0.6A/d㎡ 電(dian)流密度(du)下(xia)固(gu)化(hua)略顯(xian)不足，耐蝕耐磨(mo)性略差，1.0A/d㎡ 較理想，電(dian)流密度(du)太(tai)大(da)，如2.0A/d㎡,陽極(ji)析出大(da)量氣泡，引起著色(se)膜疏松，使其(qi)耐磨(mo)耐蝕性降(jiang)低。建議固(gu)化(hua)電(dian)流密度(du)以(yi)1.0A/d㎡ 為宜。

  d. 固(gu)化時(shi)間(jian)對固(gu)化效果(guo)的影響。

    不(bu)同固(gu)(gu)化(hua)時(shi)(shi)間即(ji)5min、10min、20min,固(gu)(gu)化(hua)結果表明，固(gu)(gu)化(hua)時(shi)(shi)間對固(gu)(gu)化(hua)效(xiao)果的影響(xiang)不(bu)明顯。這(zhe)是因為固(gu)(gu)化(hua)過程進行得較快之故，當反應物填充膜微(wei)孔后(hou)，反應即(ji)趨(qu)于停止。建(jian)議(yi)采用固(gu)(gu)化(hua)時(shi)(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(se)膜(mo)性能檢驗

  ①. 耐人工雨(yu)水(shui)、天然海水(shui)腐蝕(shi)實驗

  著(zhu)色試樣(yang)在人工雨水、自然海水中室溫(wen)浸(jin)泡(pao)300小時后，顏色無變化，表面光潔度好，均未出現點蝕，可見著(zhu)色膜具(ju)有良(liang)好的耐自然介質腐(fu)蝕性能，適宜作戶外裝(zhuang)飾材料(liao)。

  ②. 點滴(di)實驗(yan)

   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. 膜的附著力檢驗

   將著(zhu)色膜劃上(shang)方(fang)格后彎(wan)曲180°,未見(jian)任何剝落(luo)現象，可見(jian)著(zhu)色膜與基體結合(he)牢固。

  ④. 耐磨性檢(jian)驗(yan)

   著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)試樣進行1.5N負(fu)(fu)載的(de)(de)(de)圖釘(ding)來回刻劃實(shi)(shi)驗(yan)，其表面(mian)未(wei)見(jian)明(ming)顯劃痕。同時(shi)，試樣經(jing)受負(fu)(fu)載5.0N的(de)(de)(de)橡皮270次摩擦未(wei)見(jian)脫色(se)，可(ke)見(jian)著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)的(de)(de)(de)耐磨(mo)(mo)性較好。同時(shi)，實(shi)(shi)驗(yan)表明(ming)，經(jing)固(gu)化處理后的(de)(de)(de)和(he)封閉處理后的(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)的(de)(de)(de)耐磨(mo)(mo)性明(ming)顯優于(yu)未(wei)固(gu)化和(he)封閉處理的(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)色(se)膜(mo)的(de)(de)(de)耐磨(mo)(mo)性。