不銹鋼化學著色配方 19 (見表8-9),本配方由山東大學化學與化工學院李廣武、張忠誠和鄭淑娟于2004年提出。
采用化學著色工藝,在250g/dm3鉻酐,490g/dm3 硫酸和少量添加劑的混合液中,在70℃左右測定了不銹鋼樣品在著色過程中電位隨時間的變化,從而找到了不銹鋼起色電位和顏色的對應規律。即使溶液組成、溫度稍有變化,色彩也能較好的重現,將有助于解決不銹鋼表面著色的重現性問題。研究了不銹鋼預處理、各種添加劑和溫度對不銹鋼著色的影響。結果表明:經過稀硫酸活化和電拋光的不銹鋼著色均勻,色澤艷麗;不同添加劑對著色速率有明顯的影響;溫度升高明顯加快著色速率。
1. 工藝流程
樣品(304不銹鋼)→水洗→除油(金屬去污劑除油)→水洗→電解拋光(60% H3PO4, 20%濃H2SO4,水余量,樣品為陽極,陰極為鉛塊,DA0.6A/c㎡,時間8min,溫度74℃)→水洗→活化(8% H2SO4,時間5min,溫度室溫)→水洗→化學著色(配方見19#,溫度74℃,電位測量儀負極接不銹鋼,正極接飽和甘汞電極)→水洗→堅膜(2%Na2SiO3 硅酸鈉溶液,煮沸5min)→清洗→烘干。
2. 實驗結果
①. 在24℃著色液中,不銹鋼片電位隨時間變化值見表8-24, 實驗裝置見圖8-19.
②. 在相同條件下,不銹鋼著色電動勢-時間曲線見圖8-20
由圖8-20可知,A點是起色電位,電動勢的值是負值,隨著時間的延長,氧化膜不斷增厚,電位下降,到達C點時生成的速率和溶解的速率趨于平衡,電位波幅不大。溫度和組成變化不大時,B點的電位和A點的電位差ΔE與顏色有很好的對應關系,較好地解決了色彩的重現問題。
③. 色譜和著色電位差的關系見表8-25.
由表 8-25可見,一定的著色電位差對應著不同的顏色。
④. 溫度對電動勢-時間的影響
在74℃和84℃的著色液中分別測電位-時間值。見圖8-21曲線。
由圖8-21可見,著色溫度升高,加快著色速率。但溫度過高,水分蒸發較快,顏色重現性較難把握;而溫度太低,著色慢,色澤差。故以70℃較為適宜。
⑤. 活化的影響
經過稀硫酸浸泡,增加了不銹鋼表面活性點,加快了著色速率,且色澤較好。浸泡時間不宜過長,使表面發黑,影響著色,以5~7min為適宜。
⑥. 起色電位對應的時間
相同時間測得的電位值不同,在相同條件下,出現同種顏色所用時間不因試樣的大小而改變。
⑦. 電解拋光的影響
電解拋光使金屬表面形成陽離子溶解,同時在表面形成氧化膜鈍化,降低著色速率。故拋光完后最好立即在稀硫酸溶液中浸泡一下。
⑧. 添加劑的影響
著色液中加入硫代硫酸鈉(Na2S2O3)或亞硫酸鈉,由于其還原性,減慢了表面氧化速率,延長著色時間。加入硫酸錳(MnSO4),由于Mn2+的催化作用,加快著色速率;加入鉬酸銨(NH4)2MoO4,使色澤更加美觀。故添加劑的加人僅起調配著色的效果。