亞洲歐美色綜合一區二區在線:不銹鋼電化學著彩色堿性(xing)溶液(ye)成(cheng)分(fen)和(he)工藝(yi)條(tiao)件見表9-3.
一、配方1 (見表9-3)的說明(ming)
本配方由上(shang)海手術器械廠傅綺君提出。
1. 色澤的呈(cheng)現過程
在配方(fang)1的(de)(de)(de)介質中，用電化學方(fang)法(fa)，在不銹鋼(gang)表面形(xing)成(cheng)(cheng)一層致密而具有(you)一定厚(hou)度(du)的(de)(de)(de)薄膜，隨著加工工藝的(de)(de)(de)不同，光(guang)對薄膜的(de)(de)(de)干涉，在表面形(xing)成(cheng)(cheng)各(ge)種單色(se)彩(cai)色(se)膜。
鉻(ge)系不銹(xiu)鋼：淺灰色－黑亮色－藏青(qing)色－金棕色。
鉻(ge)-鎳系不銹鋼：青鋼色－藍色－紫色－金黃色－紅色－綠色－金棕色。
2. 彩色膜的組成和厚(hou)度(du)
①. 彩色膜的(de)組成(cheng)。用AES進行表面分析，表層由氧(yang)、鎳(nie)、鐵、碳(tan)等組成(cheng)。
②. 彩(cai)色膜(mo)的厚(hou)度(du)。根據Ar的濺(jian)射速率，計算出彩(cai)色膜(mo)的厚(hou)度(du)為200.0~930.0nm.
3. 彩色膜的(de)外觀
經過著(zhu)色的不銹鋼(gang)，不但(dan)具有金屬的強度和(he)耐蝕的光(guang)亮表面(mian)，而(er)且披(pi)上了各種各樣鮮艷(yan)的彩色外衣。彩色不銹鋼(gang)在裝飾方(fang)面(mian)有著(zhu)與其(qi)他(ta)材料無與倫比的優點。
二、配方(fang)2 (見(jian)表(biao)9-3)的(de)說明
本(ben)配方由沈陽第一工業(ye)學校安成強、韓玉(yu)梅、車永泉(quan)等(deng)人(ren)提出。
1. 赫爾槽在(zai)陽極氧化中的應用
在250mL赫槽中，304不銹鋼片放在斜邊作陽極(ji)，直流(liu)穩壓電源的(de)電流(liu)強度為(wei)1A,觀察試樣(yang)的(de)著(zhu)色膜為(wei)：
試片上陽極(ji)電流密(mi)(mi)度(du)(du)的(de)分布由近陰(yin)(yin)極(ji)端至遠陰(yin)(yin)極(ji)端依(yi)次(ci)減少。電流密(mi)(mi)度(du)(du)不同，膜的(de)生成速率亦不同。近陰(yin)(yin)極(ji)端電流密(mi)(mi)度(du)(du)大，著(zhu)色(se)(se)膜厚，呈茶褐色(se)(se)；遠陰(yin)(yin)極(ji)端電流密(mi)(mi)度(du)(du)小(xiao)，著(zhu)色(se)(se)膜薄，呈金黃色(se)(se)，從而在氫氧化鈉堿性溶液中可著(zhu)出不同的(de)顏色(se)(se)。
2. 著色工藝(yi)條件
通過小槽實驗，初步確(que)定不(bu)銹(xiu)鋼著各種顏色的工藝條件，見表9-4。
3. 影響電解著色的因素
①. 氫(qing)氧化(hua)(hua)鈉（NaOH).主要(yao)起導電和溶(rong)解氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)的作(zuo)用。膜(mo)(mo)的厚度(du)(du)主要(yao)取(qu)決于膜(mo)(mo)的溶(rong)解和生長速率(lv)的比。氫(qing)氧化(hua)(hua)鈉濃度(du)(du)高，氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)溶(rong)解快，膜(mo)(mo)的孔隙(xi)率(lv)大(da)，硬度(du)(du)與強度(du)(du)低；氫(qing)氧化(hua)(hua)鈉濃度(du)(du)低，氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)溶(rong)解慢，膜(mo)(mo)的硬度(du)(du)高，反光性(xing)好。
②. 硝酸鈉（NaNO3)、磷酸鈉（Na3PO4)的加入，可增加導電性和成膜速率，比單純氫氧化鈉溶液出色快，著色時間短。
③. 溫度。提高(gao)溫度，反(fan)應速率(lv)加快，同時出色(se)速率(lv)也快，色(se)膜(mo)較厚。但溫度過(guo)高(gao)，色(se)膜(mo)變得粗糙，光澤欠佳。降低溫度，上色(se)速率(lv)慢，但光潔度較好(hao)。溫度低于40℃時著不(bu)上色(se)。一(yi)般(ban)控(kong)制(zhi)在50~70℃.
④. 電(dian)(dian)流(liu)密度。提(ti)高電(dian)(dian)流(liu)密度，可使氧(yang)化膜生長加快，色膜增厚，若電(dian)(dian)流(liu)過(guo)高，氧(yang)化膜則變得粗糙(cao)，一般控制在(zai)0.5~6A/d㎡.
⑤. 時(shi)間(jian)。在同樣(yang)條件下，膜的顏色(se)隨(sui)時(shi)間(jian)的不同而(er)異。顏色(se)隨(sui)著時(shi)間(jian)的延(yan)長，其(qi)變化為金黃(huang)色(se)→紫紅(hong)→綠色(se)→茶褐(he)色(se)。
⑥. 攪拌(ban)。攪拌(ban)可以縮短著色時間，加快成膜(mo)速率(lv)。
4. 前處理
包括：打磨→水洗→除油①→熱水洗→冷水洗→除銹②→冷水洗→電化學拋光③→水洗→弱浸蝕④。
注(zhu)：①. 除油。氫氧化鈉(na)30~50g/L,碳酸(suan)鈉(na)20~40g/L,磷酸(suan)三(san)鈉(na)10~20g/L,溫度50℃,時間依除油效果(guo)而定。
②. 除銹。硫酸10%,鹽(yan)酸10%(體積分數），溫度室溫，時間5~10min.
③. 電(dian)化學拋光。磷酸600mL/L,硫(liu)酸300mL/L,甘油30mL/L,蒸(zheng)餾水70mL/L,電(dian)流密度20~30A/d㎡,溫(wen)度50~70℃,時(shi)間4~5min,陰(yin)極(ji)為鉛板(ban)。
④. 弱浸蝕。硫酸3%~5%,溫度(du)室溫，時間0.5~1min.
拋光效果越好，著色膜越均勻(yun)、細致、光亮。拋光效果不好，著色質量(liang)差，甚(shen)至著不上(shang)色。
5. 后處(chu)理
電化學著色→熱水洗→冷水洗→封閉(bi)→水洗→烘干。
注：封(feng)閉處理(li)：重(zhong)鉻酸鉀15g/L,氫(qing)氧化鈉38g/L,pH7~7.5,溫(wen)度60~80℃,時間2~3min。
6. 著色(se)膜性(xing)能檢驗
①. 耐磨實驗
在試樣上放(fang)一繪圖橡(xiang)(xiang)皮，上面放(fang)500g砝碼，使橡(xiang)(xiang)皮沿(yan)試樣表(biao)面做水平運(yun)動(dong)(dong)，記錄膜消失時的(de)運(yun)動(dong)(dong)次數。結果(guo)見表(biao)9-5,從實(shi)驗結果(guo)看出，耐磨性(xing)隨(sui)膜厚度的(de)增加而提高。
②. 耐酸性
用滴管(guan)取(qu)0.5mol/L的(de)硫酸(suan)滴在著色(se)膜(mo)上，觀察表(biao)面(mian)變(bian)藍的(de)時間，結(jie)果見表(biao)9-5,由表(biao)可見，金黃(huang)色(se)和紫紅色(se)膜(mo)的(de)抗蝕(shi)性(xing)欠佳，需(xu)要適宜的(de)硬化處理，以提高耐(nai)蝕(shi)性(xing)和耐(nai)磨性(xing)。耐(nai)酸(suan)性(xing)隨著膜(mo)厚度(du)的(de)增加而提高。
7. 槽(cao)液穩定性(xing)
當成膜速(su)率明(ming)顯減慢時，可濾去沉渣，添(tian)加氫氧化鈉50g/L和(he)適量的水，即可重復使用(yong)。槽(cao)液(ye)較穩定，調整簡(jian)單(dan)，維護方便，成本低。
三(san)、配(pei)方(fang)3 (見表(biao)9-3)的說明
本配(pei)方由天津大(da)學(xue)材料學(xue)院魏(wei)軍勝、唐(tang)子龍和宋詩(shi)哲于2007年10月(yue)提出。
為(wei)了改善不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)著(zhu)色(se)(se)過程中高(gao)溫(wen)和重(zhong)金屬離(li)子的(de)(de)(de)(de)環保(bao)(bao)和耗能(neng)(neng)問題，室溫(wen)下，在無Cr的(de)(de)(de)(de)NaOH溶液中，304不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)交流(liu)調制電(dian)位法著(zhu)色(se)(se)處理工藝(yi)(yi)，具有經濟環保(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)特點，獲得穩定的(de)(de)(de)(de)金黃色(se)(se)、黃紫色(se)(se)、紫色(se)(se)、藍紫色(se)(se)和藍色(se)(se)膜(mo)(mo)。著(zhu)色(se)(se)膜(mo)(mo)具有良(liang)好的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)、耐(nai)磨性(xing)、機械加工性(xing)和抗(kang)污性(xing)。著(zhu)色(se)(se)電(dian)壓幅值為(wei)7.0~8.0V,著(zhu)色(se)(se)時間(jian)為(wei)4~7min,著(zhu)色(se)(se)膜(mo)(mo)穩定性(xing)和耐(nai)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)最好。本工藝(yi)(yi)簡單易行(xing)，節水節能(neng)(neng)，是不(bu)含污染離(li)子的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)著(zhu)色(se)(se)“綠色(se)(se)”工藝(yi)(yi)。
1. 著色(se)結果
表9-6列出(chu)304不銹(xiu)鋼交流調(diao)整電位注的著色結果
由表9-6可見(jian)，著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)電壓和(he)時(shi)間共同影響(xiang)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)的顏(yan)色(se)(se)(se)(se)，隨著(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)電壓幅值和(he)時(shi)間的變化，顏(yan)色(se)(se)(se)(se)依(yi)次為金(jin)黃色(se)(se)(se)(se)、黃紫色(se)(se)(se)(se)、紫色(se)(se)(se)(se)、藍紫色(se)(se)(se)(se)、藍色(se)(se)(se)(se)，共出現(xian)5種穩(wen)定的特征顏(yan)色(se)(se)(se)(se)。
2. 電化學著色過程
①. 試(shi)樣準備
304不銹鋼(gang)試樣面積約2.4c㎡,經水砂紙逐級打磨、拋光，蒸餾水沖洗，無水乙醇脫水，再蒸餾水沖洗，冷風吹干后，置于干燥器中備用。著色完畢，涂封非工作表面，留出1c㎡的工作面積，進行腐蝕測試。
②. 電(dian)化學著色條件及方法
著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)液為(wei)(wei)0.5mol/L NaOH,采用(yong)調制(zhi)電壓的(de)交流(liu)信號著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)，輻值(zhi)為(wei)(wei)4.0~10.0V,周期T為(wei)(wei)0.02s,具體著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)參(can)數為(wei)(wei)：溫度為(wei)(wei)室(shi)溫，著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)時(shi)間(jian)為(wei)(wei)2~10min,著(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)完畢高溫水(shui)進行(xing)封(feng)閉處理(li)。
3. 著色膜耐蝕性能檢測
①. 腐蝕介質為0.5mol/L H2SO4。
②. 采用動電位(wei)陽極極化(hua)(hua)(hua)曲線(xian)和線(xian)性(xing)(xing)極化(hua)(hua)(hua)阻力技術研(yan)究著色膜。陽極極化(hua)(hua)(hua)曲線(xian)測(ce)試(shi)(shi)(shi)按照美國材料試(shi)(shi)(shi)驗學(xue)會ASTM G59-97(2003),比較測(ce)試(shi)(shi)(shi)體(ti)系的(de)(de)維鈍電流密度Ip、過(guo)鈍化(hua)(hua)(hua)電位(wei)E1等電化(hua)(hua)(hua)學(xue)參數，研(yan)究著色膜的(de)(de)鈍化(hua)(hua)(hua)穩定性(xing)(xing)。
4. 著色工藝對著色膜表面形(xing)貌的影(ying)響
①. 電壓(ya)8.0V下，著(zhu)色(se)膜(mo)(mo)(mo)表(biao)面(mian)形(xing)貌隨(sui)時間的變(bian)(bian)化。2min時表(biao)面(mian)形(xing)成(cheng)(cheng)連(lian)續(xu)(xu)但不(bu)均(jun)勻(yun)(yun)的膜(mo)(mo)(mo)層(ceng)，繼續(xu)(xu)氧化，已形(xing)成(cheng)(cheng)膜(mo)(mo)(mo)層(ceng)逐漸變(bian)(bian)均(jun)勻(yun)(yun)，同時又(you)有新(xin)膜(mo)(mo)(mo)生(sheng)成(cheng)(cheng)；新(xin)膜(mo)(mo)(mo)層(ceng)也隨(sui)氧化時間的延長逐漸均(jun)勻(yun)(yun)連(lian)續(xu)(xu)；10min時形(xing)成(cheng)(cheng)比較(jiao)厚(hou)且(qie)連(lian)續(xu)(xu)均(jun)勻(yun)(yun)的著(zhu)色(se)膜(mo)(mo)(mo)；進一步延長著(zhu)色(se)時間，由于(yu)膜(mo)(mo)(mo)層(ceng)局部(bu)溶解速率大于(yu)其生(sheng)成(cheng)(cheng)速率，使得膜(mo)(mo)(mo)厚(hou)反而(er)減小(xiao)，且(qie)不(bu)均(jun)勻(yun)(yun)；7~10min為制備的著(zhu)色(se)膜(mo)(mo)(mo)在不(bu)同腐蝕(shi)介質中的耐蝕(shi)性有一定的選(xuan)擇性。
②. 著色(se)處(chu)理過程中的電(dian)(dian)壓變(bian)化。開(kai)始電(dian)(dian)壓升高(gao)(gao)(gao)，電(dian)(dian)流降(jiang)低(di)；延長著色(se)時(shi)(shi)間，電(dian)(dian)壓和電(dian)(dian)流都(dou)趨(qu)于(yu)穩定；一(yi)(yi)定時(shi)(shi)間后，電(dian)(dian)壓開(kai)始降(jiang)低(di)，電(dian)(dian)流升高(gao)(gao)(gao)。這是因為剛開(kai)始著色(se)時(shi)(shi)，形成的著色(se)膜(mo)使得體系的反(fan)(fan)應(ying)電(dian)(dian)阻(zu)增(zeng)高(gao)(gao)(gao)；當著色(se)時(shi)(shi)間較(jiao)長時(shi)(shi)，著色(se)膜(mo)比較(jiao)完整(zheng)且不再增(zeng)厚，因此，反(fan)(fan)應(ying)電(dian)(dian)阻(zu)也(ye)趨(qu)于(yu)穩定；延長著色(se)時(shi)(shi)間，在電(dian)(dian)場的作用(yong)下，晶(jing)界變(bian)粗大(da)，表(biao)面膜(mo)溶解速率(lv)加快，致使表(biao)面膜(mo)厚度減小(xiao)，可(ke)能局部區(qu)域著色(se)膜(mo)完全溶解，因而體系的反(fan)(fan)應(ying)電(dian)(dian)阻(zu)反(fan)(fan)而降(jiang)低(di)，所以著色(se)處(chu)理一(yi)(yi)定時(shi)(shi)間后，出現電(dian)(dian)壓降(jiang)低(di)、電(dian)(dian)流升高(gao)(gao)(gao)的現象(xiang)。
③. 當著色(se)電壓低于8.0V時，若色(se)時間(jian)為7min時，不(bu)銹鋼表面即可形(xing)(xing)成完(wan)整的(de)著色(se)膜；當電壓高于8.0V時，若色(se)時間(jian)為4min時，就已經形(xing)(xing)成了完(wan)整的(de)著色(se)膜。
5. 著色(se)膜機械和抗污性能
不銹鋼電解(jie)著色膜性館檢測(ce)結(jie)果(guo)見表(biao)9-7.
由(you)表9-7可(ke)見，著色膜具有良好的耐磨性(xing)、抗彎曲性(xing)能(neng)(neng)和抗污性(xing)能(neng)(neng)，能(neng)(neng)滿足應用要(yao)求。
6. 著色工藝對著色膜穩定性的影響
①. 著色(se)電(dian)壓(ya)的(de)影響(xiang)
著色膜在堿性介質(zhi)中制備，為評價(jia)著色膜的鈍(dun)(dun)化穩(wen)定性，選用0.5mol/L H2SO4作為測試(shi)介質(zhi)，著色時(shi)間為10min,OV表示未著色不銹鋼，測試(shi)體系的電化學參數(shu)(shu)腐(fu)蝕電位(wei)(wei)Ecor、維鈍(dun)(dun)電流(liu)密度(du)Ip和過鈍(dun)(dun)化電位(wei)(wei)Et 等數(shu)(shu)值列(lie)于表9-8中。
由表9-8可見，不銹鋼著色(se)(se)后Ecorr和Et明顯提高(gao)(gao)，而(er)(er)Ip又降低(di)近兩個數(shu)量級，說(shuo)明著色(se)(se)處理提高(gao)(gao)不銹鋼的(de)穩定(ding)性。同(tong)時，著色(se)(se)電壓(ya)對著色(se)(se)膜的(de)穩定(ding)性能有一定(ding)的(de)影響(xiang)，電壓(ya)7.0V時Ip最小(xiao)，而(er)(er)當(dang)著色(se)(se)電壓(ya)降低(di)或升高(gao)(gao)時，Ip都有一定(ding)的(de)升高(gao)(gao)，著色(se)(se)電壓(ya)為7.0V時，制備的(de)著色(se)(se)膜穩定(ding)性和耐蝕性能最好。
②著色時(shi)間的(de)影響
a. 著(zhu)色電壓為4.0V,不同著(zhu)色時間的影響如下：
著色電壓為4.0V、時間為2min時，著色膜在0.5mol/L H2SO4中的陰極極化曲線非常接近未著色處理的不銹鋼，說明該電壓下較短時間不足以在不銹鋼表面形成完整的著色膜。
著色(se)電壓為(wei)4.0V、時間為(wei)4min時，著色(se)膜(mo)Ecorr、Et 明顯升高，而(er)Ip降低近2個數(shu)量級，著色(se)膜(mo)穩定性大幅度提高。
著色(se)電壓為(wei)4.0V、時(shi)(shi)間為(wei)7min時(shi)(shi)，著色(se)膜穩定(ding)性進一(yi)步提(ti)高。
著色電(dian)壓為4.0V、時間超過10min時，穩(wen)定性(xing)反(fan)而有(you)降低的趨勢。
b. 著色電(dian)壓為8.0V時，不同著色時間的影響如下:
時間(jian)為2min時，著色可形成完整的著色膜。
時間為4min時，著色膜穩定(ding)性(xing)進一步(bu)提高。
繼續延長著(zhu)色時間，膜層穩定(ding)性降低。
因此、由上可見、著色電壓為7.0~8.0V,著色時間為4~7min,著色膜具有好的耐磨性和抗污性能，膜顯藍紫色，在0.5mol/L H2SO4中具有良好的鈍化穩定性和耐蝕性。
