影響不銹鋼因科著色法的因素主要有以下幾點:



1. 材(cai)料(liao)成分與著色(se)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(ao)氏體(ti)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. 材料加工狀態(tai)與(yu)著色關系


  當不銹鋼經過冷加(jia)工(gong)變(bian)形(xing)后(如彎曲、拉(la)拔深沖(chong)、冷軋等(deng)),表面晶格的完整性(xing)發生(sheng)破壞,使形(xing)成的著色(se)膜(mo)不均(jun)勻,色(se)澤紊(wen)亂,冷加(jia)工(gong)后的耐蝕性(xing)也下降,形(xing)成的著色(se)膜(mo)失去原(yuan)有光澤。但這些可(ke)以通過一定(ding)溫度的退火處(chu)理,可(ke)恢(hui)復原(yuan)來(lai)的顯微組織,仍能得到良好的彩色(se)膜(mo)。



3. 前處理對著色的影響


 ①. 拋光


   可(ke)用機械拋光、化(hua)學(xue)拋光或電化(hua)學(xue)拋光,要求表(biao)面(mian)光潔度(du)一(yi)致,避免(mian)造成(cheng)(cheng)色(se)差,最(zui)好達(da)到鏡面(mian)光亮(liang)(liang),可(ke)得最(zui)鮮艷(yan)均(jun)勻(yun)(yun)的色(se)彩。不(bu)銹鋼(gang)機械拋光后立(li)即進行著(zhu)色(se)處理(li),若拋光后在空氣(qi)中放置(zhi)一(yi)段(duan)時間,外表(biao)面(mian)會形(xing)成(cheng)(cheng)一(yi)層氧化(hua)膜,與(yu)著(zhu)色(se)膜的結構不(bu)同(tong),其厚度(du)在1.0~10.0nm之(zhi)間,有一(yi)定的耐蝕性,在著(zhu)色(se)液(ye)中不(bu)易除(chu)去,因而(er)影響新的著(zhu)色(se)膜的形(xing)成(cheng)(cheng),使著(zhu)色(se)時間延長,使著(zhu)色(se)后形(xing)成(cheng)(cheng)的色(se)澤變深(shen)變暗。電化(hua)學(xue)拋光也能使不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面(mian)形(xing)成(cheng)(cheng)鈍(dun)(dun)化(hua)膜,如(ru)不(bu)除(chu)去鈍(dun)(dun)化(hua)膜,能使著(zhu)色(se)速率變慢(man),但(dan)電拋光形(xing)成(cheng)(cheng)均(jun)勻(yun)(yun)平整的表(biao)面(mian),使色(se)澤光亮(liang)(liang),均(jun)勻(yun)(yun)性改善。


 ②. 活化


  凡(fan)是能使(shi)不銹(xiu)鋼基體(ti)表面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)的(de)因素,均可加速(su)著(zhu)色(se)過程。一切自然形成的(de)肉眼(yan)不可見的(de)氧化(hua)(hua)膜(mo),是著(zhu)色(se)的(de)大敵,是著(zhu)色(se)成敗(bai)的(de)隱患(huan),在著(zhu)色(se)前應(ying)該去(qu)除(chu)。為了消除(chu)不銹(xiu)鋼表面(mian)(mian)的(de)鈍化(hua)(hua)膜(mo),獲(huo)得新鮮(xian)表面(mian)(mian),活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)程度應(ying)恰(qia)當(dang),以(yi)出(chu)現(xian)小(xiao)氣泡(pao)后(hou)10~15秒為宜。若(ruo)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)不足,著(zhu)色(se)的(de)起色(se)電位時間(jian)延(yan)長(chang),并出(chu)現(xian)顏(yan)色(se)不容易控(kong)制,若(ruo)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)過度,表面(mian)(mian)發生(sheng)過浸(jin)蝕,使(shi)著(zhu)色(se)膜(mo)變得暗淡無(wu)光(guang)。活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)用強酸腐蝕的(de)方法會造成表面(mian)(mian)腐蝕活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua),影響著(zhu)色(se)后(hou)色(se)澤的(de)鮮(xian)艷性。用下面(mian)(mian)兩種方法處理,能得到較好的(de)結果。


  電(dian)解活(huo)化(hua):a.磷(lin)酸(H3PO4)10%,陽極(ji)電(dian)流密度1A/d㎡2,溫(wen)(wen)度室(shi)溫(wen)(wen),時(shi)間(jian)3~5min,陰極(ji)鉛板;b.硫酸(H2SO4)10%,陽極(ji)電(dian)流密度5A/d㎡, 溫(wen)(wen)度 室(shi)溫(wen)(wen),時(shi)間(jian)5min,陰極(ji)鉛板。


  化學活(huo)化:硫酸(H2SO4)10%(體(ti)積分(fen)數),鹽(yan)酸(HC1)10%(體(ti)積分(fen)數),余為(wei)水,溫度室溫,時(shi)間5~10min.出(chu)現小氣泡10~15秒。


 ③. 前處理對著色的影響(xiang),見表8-8。


表 8.jpg


從表8-8可知,不(bu)銹鋼著色工藝中前處理影(ying)響著色速率、表面(mian)顏(yan)色的(de)均勻性。電拋光配合(he)陽極處理的(de)方法(fa)可得到(dao)滿意的(de)膜層。



4. 著色(se)液濃度(du)對(dui)著色(se)的影響


著(zhu)色液濃度對電位-時間關系的影響見圖8-11。


圖 11.jpg


 ①. 為正常的著色液(ye)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(hua)學著(zhu)色的影響


隨著(zhu)著(zhu)色(se)(se)(se)(se)液溫度(du)(du)的升高,離子的擴散速率(lv)加(jia)快,從而加(jia)速著(zhu)色(se)(se)(se)(se)的形成。但(dan)著(zhu)色(se)(se)(se)(se)液溫度(du)(du)過高,如在(zai)90℃以上(shang),會使(shi)溶液中的水分(fen)蒸發,改(gai)變著(zhu)色(se)(se)(se)(se)液的成分(fen)。著(zhu)色(se)(se)(se)(se)液溫度(du)(du)過低,如在(zai)70℃以下,會明(ming)顯降低著(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜的形成速率(lv)。見圖8-12,當著(zhu)色(se)(se)(se)(se)液溫度(du)(du)為(60±5)℃,著(zhu)色(se)(se)(se)(se)起色(se)(se)(se)(se)點推遲,使(shi)著(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜的色(se)(se)(se)(se)彩不均勻。


圖 12.jpg



6. 著色液均勻(yun)性的(de)影響(xiang)


各種不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)電化(hua)學性(xing)(xing)能不(bu)(bu)一致、著(zhu)(zhu)色(se)(se)液溫(wen)(wen)度的(de)(de)波(bo)動、著(zhu)(zhu)色(se)(se)液濃度的(de)(de)變(bian)化(hua)、著(zhu)(zhu)色(se)(se)時(shi)間(jian)的(de)(de)長短不(bu)(bu)一,所有(you)這(zhe)些不(bu)(bu)均勻(yun)性(xing)(xing),都對著(zhu)(zhu)色(se)(se)色(se)(se)彩(cai)(cai)有(you)影(ying)響。特別是溫(wen)(wen)度和時(shi)間(jian),稍有(you)變(bian)化(hua),色(se)(se)彩(cai)(cai)隨之變(bian)化(hua),這(zhe)就是國內在(zai)不(bu)(bu)銹鋼著(zhu)(zhu)色(se)(se)普遍存在(zai)的(de)(de)待解(jie)難題,也是因科工藝專利中對外絕對保密的(de)(de)關鍵(jian)。著(zhu)(zhu)色(se)(se)液的(de)(de)成分(fen)和溫(wen)(wen)度的(de)(de)不(bu)(bu)均勻(yun)是隨著(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)色(se)(se)的(de)(de)進(jin)行而造成著(zhu)(zhu)色(se)(se)液溫(wen)(wen)度和成分(fen)的(de)(de)變(bian)化(hua)。必須(xu)加強攪拌(ban),及時(shi)調整補充著(zhu)(zhu)色(se)(se)液成分(fen)。攪拌(ban)使(shi)著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜的(de)(de)色(se)(se)彩(cai)(cai)明顯優于不(bu)(bu)攪拌(ban)的(de)(de)著(zhu)(zhu)色(se)(se)膜。



7. 添(tian)加劑對看色的影(ying)響


 ①. 氯(lv)化鈉(NaCl): 氯(lv)化鈉可明顯提高著色(se)速率(lv),可縮短(duan)5~10min,但(dan)著色(se)過(guo)程中會發生強烈的刺激性氯(lv)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: 加入硬化處理液可明顯(xian)提高著色層的光亮度。



8. 后處(chu)理對著色膜(mo)的影響


 后處(chu)理是(shi)在不銹鋼著色后填充氧(yang)化(hua)膜空隙,加固氧(yang)化(hua)膜以提高膜的(de)耐磨性、耐蝕性和耐污(wu)性。


 后處理方(fang)法有熱水(shui)封閉、化學封閉、電(dian)解固膜處理、水(shui)玻璃(li)封閉等方(fang)法。熱水(shui)封閉、化學封閉和水(shui)玻璃(li)封閉對(dui)表面顏(yan)色(se)的(de)影響不(bu)大(da),電(dian)解固膜處理會改變表面顏(yan)色(se)。


 后處理對著色表面(mian)耐(nai)蝕(shi)性的影響見(jian)圖8-13。在0.2mol/L鹽酸溶液中,測定(ding)下列(lie)4種試樣的腐蝕(shi)電(dian)位,以評定(ding)其耐(nai)蝕(shi)性。


圖 13.jpg


 試(shi)樣1僅進行(xing)機械拋光(guang)不著色(se)。


 試樣2著(zhu)巧克力色,但未(wei)后處(chu)理(li)。


 試樣3著巧克力色,化學封閉。


 試樣4著巧克力(li)色,再(zai)電(dian)解固膜處(chu)理。


 由圖(tu)8-13可見,試(shi)樣1的(de)電位(wei)最低,腐蝕(shi)最嚴重。試(shi)樣3的(de)腐蝕(shi)電位(wei)高(gao)于試(shi)樣2,試(shi)樣4的(de)腐蝕(shi)電位(wei)高(gao)于試(shi)樣3。試(shi)樣4著色(se)膜經電解固膜后,具有最佳的(de)耐(nai)蝕(shi)性,其表(biao)面形成尖晶石(shi)結(jie)構的(de)鉻(ge)氧化(hua)物(wu),填充了多孔(kong)的(de)著色(se)膜,使(shi)氧化(hua)膜變得(de)致密、增厚(hou)和硬化(hua)。



9. 國內(nei)對因科工(gong)藝研究的進展


 上海鋼(gang)鐵研究(jiu)所孫奇、顧小青(qing)在實驗(yan)(yan)室的(de)基礎上,參考日本專利,結合工作經驗(yan)(yan),用實驗(yan)(yan)室常規儀器來(lai)精確(que)地控(kong)制色(se)彩(cai),取(qu)得(de)色(se)彩(cai)重現性(xing)好、色(se)彩(cai)基本無差(cha)異、成(cheng)材率達到99.5%的(de)可喜成(cheng)就,為不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)研究(jiu)打下(xia)基礎。其實例如下(xia)。


 ①. 熱軋 415mm 304不銹鋼管材,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(re)軋(ya) 2mm板(ban)材(cai) 75mm×180mm 1Cr18Ni9 不銹鋼,經研磨,機械拋(pao)光(guang)后在(zai)70~75℃,在(zai)12~25min時間內獲得光(guang)亮度(du)好(hao)、均勻度(du)一致(zhi)或(huo)較致(zhi)、重現性(xing)好(hao)的(de)藍、金、綠、紅等色(se)。


 ③冷軋鋼板,尺寸(110~220mm)×0.4mm 1Cr18Ni9 不銹鋼在76℃時,獲(huo)得光亮度較好(hao),均勻度一致,重(zhong)現性(xing)好(hao)的灰、藍、金黃(huang)、紅(hong)、綠諸色。