不銹鋼電化學著(zhu)彩(cai)色酸性溶液成分和工藝條件見表9-9。配(pei)方2 (見表9-9)的(de)說明 。本配(pei)方由廣東工業大學材(cai)料系(xi) 李瑜煜、謝致微、黎樵燊、張(zhang)文雄(xiong)提(ti)出(chu)。

1. 對SUS304不銹鋼陽極氧化著金黃色(se)技術(shu)的研究(jiu)

   運用正交試驗(yan)法確定最(zui)佳(jia)配方和(he)工藝條件，獲得的不銹(xiu)鋼著色(se)膜光(guang)亮美觀，呈金(jin)黃(huang)色(se)。

2. 工藝條件對著色的影響

①. 溫度(du)

  以最佳配方在不(bu)同溫(wen)度下進行著色，結果見表9-10。

 注：1. 點(dian)蝕(shi)溶液為鹽(yan)酸(suan)(suan)250mL/L+重鉻酸(suan)(suan)鉀30g/L+蒸餾水(shui)750mL/L.

       2. 電流密度0.4A/d㎡,著色時間3min.

       3. 電(dian)解(jie)固化10min,封(feng)閉處理5min.

  隨著(zhu)溫(wen)度(du)的(de)上升，著(zhu)色膜(mo)的(de)色調加深，膜(mo)厚增(zeng)加，可見(jian)溫(wen)度(du)的(de)升高加速了氧(yang)化成膜(mo)，同時，膜(mo)的(de)耐蝕(shi)性、耐磨性均提(ti)高，但光(guang)澤(ze)和光(guang)潔度(du)變差，這(zhe)是由于高溫(wen)下輕微過蝕(shi)所致。實驗結果表明，對于金黃色膜(mo)，最佳著(zhu)色溫(wen)度(du)為50℃.

②. 電(dian)流(liu)密度的影響(xiang)

 以(yi)最佳(jia)溫度(du)和(he)最佳(jia)配方為基準，不同(tong)的電流密度(du)對著色的影響見表9-11.

 由表9-11可知(zhi)，隨著(zhu)電(dian)流密(mi)(mi)(mi)度(du)的(de)(de)上升，著(zhu)色(se)(se)膜的(de)(de)色(se)(se)調加深，膜厚(hou)增(zeng)加，耐蝕性及耐磨(mo)性亦隨之增(zeng)加，且兩(liang)者都在0.5A/d㎡附近達到最大值，隨后反而降低，可見電(dian)流密(mi)(mi)(mi)度(du)的(de)(de)升高加速了氧化膜成膜，但電(dian)流密(mi)(mi)(mi)度(du)過大，反而導致膜的(de)(de)溶解速率增(zeng)大，使膜厚(hou)降低，甚至導致過蝕，使表面光(guang)澤和(he)光(guang)潔度(du)變差。實(shi)驗結果表明，對(dui)于金黃色(se)(se)膜，最佳著(zhu)色(se)(se)電(dian)流密(mi)(mi)(mi)度(du)為0.4A/d㎡.

③. 著色時間的影響

表9-12為最佳配方，最佳溫(wen)度、最佳電(dian)流(liu)密(mi)度下不同著色時間對著色的影響。

由表9-12可見，隨著(zhu)時間的延長，著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)的耐(nai)(nai)(nai)(nai)蝕性(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)(nai)磨(mo)性(xing)增加，6min后，著(zhu)色(se)(se)(se)膜(mo)的耐(nai)(nai)(nai)(nai)蝕性(xing)及耐(nai)(nai)(nai)(nai)磨(mo)性(xing)基本保(bao)持(chi)不變，其色(se)(se)(se)調保(bao)持(chi)棕褐色(se)(se)(se)；但時間太長，如30min,反而引(yin)起過蝕，導致表面光(guang)澤(ze)和(he)光(guang)潔度變差。對金黃(huang)色(se)(se)(se)膜(mo)，著(zhu)色(se)(se)(se)時間以3min為宜。

3. 著(zhu)色(se)液成(cheng)分(fen)的(de)優選和作用

①. 硫酸

 隨(sui)著硫酸濃度的升(sheng)高，試樣的腐蝕和(he)氧化速(su)率(lv)增加較快，氧化膜膜厚增加，耐蝕性和(he)耐磨性提高，但濃度超過450mL/L后出現輕微過蝕，引起(qi)表面光澤(ze)和(he)光潔度變(bian)差(cha)，最(zui)佳硫酸含(han)量為400mL/L.

②. 鉻酐

 主要作為(wei)氧化(hua)劑，能有效地(di)提高膜的耐蝕性(xing)和光潔度。考慮到環保因(yin)素，盡可能降(jiang)低鉻(ge)酐含(han)量，經(jing)過正交試驗，鉻(ge)酐為(wei)20g/L.

③. 硫酸(suan)錳作為氧化促進(jin)劑(ji)，能加速氧化和提高膜的結(jie)合力(li)，正交試驗優(you)選為3g/L.

④. 乙(yi)酸鈉(na)作為穩定劑，起到穩定槽(cao)液的作用，正(zheng)交試驗(yan)優(you)選為10.5g/L.

⑤. 添加劑YZ-03能有(you)效地(di)提高膜的耐(nai)磨性(xing)、光(guang)澤(ze)和重現性(xing)。正(zheng)交試(shi)驗優選(xuan)為(wei)40g/L.

4. 前處理

不銹(xiu)鋼機械拋光→清洗(xi)→化(hua)學除油(you)→清洗(xi)→電(dian)化(hua)學拋光→清洗(xi)→活化(hua)（硫酸30%,溫度0~60℃,時間3~5min)→著色。

5. 后處理

著色后→清洗(xi)→電(dian)解(jie)固(gu)膜處理→清洗(xi)→封閉處理→清洗(xi)→熱風干燥→成品。

①. 電(dian)解固膜處理(li)

   a. 鉻酐(gan)含量對著(zhu)色膜(mo)(mo)硬化的(de)影(ying)響。著(zhu)色膜(mo)(mo)分別在鉻酐(gan)100g/L、180g/L、250g/L的(de)固(gu)化液(ye)中固(gu)化，實驗結果(guo)表明(ming)(ming)，鉻酐(gan)濃度對固(gu)化效果(guo)的(de)影(ying)響不明(ming)(ming)顯，著(zhu)色膜(mo)(mo)的(de)色調基(ji)本保持金黃(huang)色，耐蝕耐磨性稍(shao)有(you)提高(gao)。鉻酐(gan)濃度高(gao)的(de)固(gu)化液(ye)使用壽(shou)命較長，建議鉻酐(gan)濃度為180g/L.

   b. 固(gu)化(hua)溫(wen)度(du)的影響(xiang)。著色(se)膜(mo)在(zai)27℃、50℃、70℃下的固(gu)化(hua)實(shi)驗表(biao)明(ming)，溫(wen)度(du)升高(gao)，著色(se)膜(mo)顏色(se)加深，耐磨耐蝕性稍微提(ti)高(gao)，但效果(guo)不明(ming)顯。從節(jie)能和操作環境考慮，建(jian)議固(gu)化(hua)溫(wen)度(du)以室溫(wen)為佳(jia)。

   c. 固(gu)化(hua)電流(liu)密度(du)的(de)影響。不(bu)同(tong)固(gu)化(hua)電流(liu)密度(du)下的(de)固(gu)化(hua)實驗結果見表9-13。

  由表9-13可(ke)見，在(zai)0.6A/d㎡ 電(dian)流密(mi)度(du)(du)下固(gu)化略顯不足，耐(nai)蝕耐(nai)磨性略差，1.0A/d㎡ 較(jiao)理想，電(dian)流密(mi)度(du)(du)太大，如2.0A/d㎡,陽(yang)極析(xi)出大量(liang)氣泡(pao)，引起著(zhu)色膜(mo)疏松，使其耐(nai)磨耐(nai)蝕性降低。建議固(gu)化電(dian)流密(mi)度(du)(du)以1.0A/d㎡ 為宜(yi)。

  d. 固化時(shi)間(jian)對固化效果的影響。

    不(bu)同固(gu)(gu)化(hua)時間即5min、10min、20min,固(gu)(gu)化(hua)結果表明(ming)，固(gu)(gu)化(hua)時間對固(gu)(gu)化(hua)效果的影(ying)響不(bu)明(ming)顯。這是因為(wei)固(gu)(gu)化(hua)過程進(jin)行得(de)較(jiao)快(kuai)之故，當反應(ying)物填充膜微孔(kong)后，反應(ying)即趨于停止。建議(yi)采用固(gu)(gu)化(hua)時間以10min為(wei)宜。

②. 封閉處(chu)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. 著色膜性能檢驗

  ①. 耐人工雨水、天(tian)然海水腐蝕實驗

  著色試樣(yang)在(zai)人工雨水、自然海水中室溫浸(jin)泡300小時后，顏色無變(bian)化，表面光潔(jie)度好(hao)，均未出(chu)現點蝕(shi)，可見著色膜具有(you)良好(hao)的耐自然介質腐蝕(shi)性(xing)能，適(shi)宜(yi)作戶外裝(zhuang)飾材料。

  ②. 點滴實驗

   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. 膜的附(fu)著(zhu)力檢驗(yan)

   將著色膜(mo)劃(hua)上(shang)方格后彎曲180°,未(wei)見任何(he)剝落(luo)現象，可見著色膜(mo)與基(ji)體結合牢(lao)固。

  ④. 耐磨性檢(jian)驗

   著(zhu)色(se)(se)膜試樣進行1.5N負(fu)載的(de)圖釘來回刻劃實(shi)驗，其表面未見(jian)明(ming)(ming)顯(xian)劃痕。同時，試樣經(jing)受負(fu)載5.0N的(de)橡皮270次摩擦(ca)未見(jian)脫色(se)(se)，可見(jian)著(zhu)色(se)(se)膜的(de)耐磨性(xing)(xing)較(jiao)好。同時，實(shi)驗表明(ming)(ming)，經(jing)固化處(chu)理(li)后的(de)和封閉(bi)處(chu)理(li)后的(de)著(zhu)色(se)(se)膜的(de)耐磨性(xing)(xing)明(ming)(ming)顯(xian)優于未固化和封閉(bi)處(chu)理(li)的(de)著(zhu)色(se)(se)膜的(de)耐磨性(xing)(xing)。