影響不銹鋼因科著色法的因素主要有以下幾點:
1. 材料成分與著色關系
著色用不銹鋼(gang)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(xiu)鋼(gang)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. 材料加工狀態與(yu)著色關系
當不(bu)銹鋼經過冷加(jia)工變形(xing)后(hou)(如彎曲、拉拔深沖、冷軋等),表面晶格的(de)(de)完(wan)整性發(fa)生破(po)壞,使(shi)形(xing)成的(de)(de)著色(se)膜不(bu)均勻,色(se)澤(ze)紊亂,冷加(jia)工后(hou)的(de)(de)耐蝕(shi)性也下降,形(xing)成的(de)(de)著色(se)膜失去原(yuan)有光澤(ze)。但這些可(ke)以通過一定溫(wen)度的(de)(de)退火(huo)處理,可(ke)恢復原(yuan)來的(de)(de)顯(xian)微組織,仍能得到良好的(de)(de)彩(cai)色(se)膜。
3. 前(qian)處理對著色的影(ying)響
①. 拋光(guang)
可用機械拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)、化(hua)(hua)學拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)或電化(hua)(hua)學拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang),要求表面(mian)光(guang)(guang)(guang)潔(jie)度一致,避(bi)免造成(cheng)色(se)(se)差,最好(hao)達到鏡面(mian)光(guang)(guang)(guang)亮(liang),可得最鮮艷(yan)均勻的(de)色(se)(se)彩。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)機械拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)后立即進行著色(se)(se)處理,若拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)后在(zai)空氣(qi)中(zhong)放置一段時間,外表面(mian)會形成(cheng)一層氧化(hua)(hua)膜(mo),與著色(se)(se)膜(mo)的(de)結(jie)構不(bu)同(tong),其厚(hou)度在(zai)1.0~10.0nm之(zhi)間,有(you)一定的(de)耐蝕性,在(zai)著色(se)(se)液中(zhong)不(bu)易除去,因而影響新的(de)著色(se)(se)膜(mo)的(de)形成(cheng),使(shi)(shi)著色(se)(se)時間延(yan)長,使(shi)(shi)著色(se)(se)后形成(cheng)的(de)色(se)(se)澤(ze)變(bian)深變(bian)暗。電化(hua)(hua)學拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)也能使(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表面(mian)形成(cheng)鈍化(hua)(hua)膜(mo),如不(bu)除去鈍化(hua)(hua)膜(mo),能使(shi)(shi)著色(se)(se)速率變(bian)慢(man),但電拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)形成(cheng)均勻平整的(de)表面(mian),使(shi)(shi)色(se)(se)澤(ze)光(guang)(guang)(guang)亮(liang),均勻性改善。
②. 活化
凡是(shi)能(neng)使不銹(xiu)鋼(gang)基體表(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)的(de)(de)因素,均可加速著(zhu)色(se)過程(cheng)。一切自然形成(cheng)的(de)(de)肉眼不可見的(de)(de)氧化(hua)(hua)膜(mo),是(shi)著(zhu)色(se)的(de)(de)大(da)敵(di),是(shi)著(zhu)色(se)成(cheng)敗的(de)(de)隱患,在著(zhu)色(se)前應(ying)該去除(chu)。為(wei)了消除(chu)不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)鈍化(hua)(hua)膜(mo),獲得(de)(de)新鮮表(biao)(biao)面(mian),活(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)程(cheng)度(du)應(ying)恰當,以(yi)出(chu)現(xian)小(xiao)氣泡后10~15秒為(wei)宜。若活(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)不足,著(zhu)色(se)的(de)(de)起色(se)電位時間延長,并出(chu)現(xian)顏(yan)色(se)不容易(yi)控制,若活(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)過度(du),表(biao)(biao)面(mian)發生過浸(jin)蝕,使著(zhu)色(se)膜(mo)變得(de)(de)暗淡無光。活(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)用強(qiang)酸腐蝕的(de)(de)方(fang)法會造成(cheng)表(biao)(biao)面(mian)腐蝕活(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua),影響著(zhu)色(se)后色(se)澤(ze)的(de)(de)鮮艷性。用下面(mian)兩種方(fang)法處理,能(neng)得(de)(de)到(dao)較好的(de)(de)結果。
電解活(huo)化:a.磷酸(suan)(H3PO4)10%,陽(yang)極(ji)電流(liu)密度1A/d㎡2,溫(wen)(wen)度室溫(wen)(wen),時(shi)間3~5min,陰極(ji)鉛(qian)板(ban);b.硫酸(suan)(H2SO4)10%,陽(yang)極(ji)電流(liu)密度5A/d㎡, 溫(wen)(wen)度 室溫(wen)(wen),時(shi)間5min,陰極(ji)鉛(qian)板(ban)。
化學活化:硫(liu)酸(H2SO4)10%(體積分數),鹽酸(HC1)10%(體積分數),余為水,溫度室(shi)溫,時間(jian)5~10min.出現小(xiao)氣泡10~15秒(miao)。
③. 前處理對著色(se)的影響(xiang),見表8-8。

從表8-8可知,不銹鋼著(zhu)色工藝中(zhong)前處(chu)理(li)影響著(zhu)色速率(lv)、表面顏色的(de)均(jun)勻(yun)性。電拋光(guang)配合陽(yang)極處(chu)理(li)的(de)方法可得到滿(man)意的(de)膜層。
4. 著色液濃度對著色的影響
著色液濃(nong)度對(dui)電位-時間關系的影響見圖8-11。

①. 為正常的著(zhu)色液濃度。
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(du)對化學著(zhu)色的影響(xiang)
隨著(zhu)(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)液(ye)溫度(du)的(de)(de)升高(gao),離子(zi)的(de)(de)擴散速率加(jia)快,從而(er)加(jia)速著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)形成。但(dan)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)液(ye)溫度(du)過高(gao),如在90℃以上(shang),會(hui)(hui)使溶液(ye)中的(de)(de)水分(fen)(fen)蒸發,改變著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)液(ye)的(de)(de)成分(fen)(fen)。著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)液(ye)溫度(du)過低,如在70℃以下,會(hui)(hui)明顯(xian)降低著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)的(de)(de)形成速率。見圖(tu)8-12,當著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)液(ye)溫度(du)為(60±5)℃,著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)起色(se)(se)(se)(se)點推遲,使著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)的(de)(de)色(se)(se)(se)(se)彩不均勻。

6. 著色液均勻性的影(ying)響
各種不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)電化學(xue)性(xing)能不(bu)(bu)一致、著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)波(bo)動、著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)濃度(du)的(de)(de)(de)變化、著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)時間的(de)(de)(de)長(chang)短不(bu)(bu)一,所有這些(xie)不(bu)(bu)均(jun)勻性(xing),都對(dui)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)色(se)(se)彩(cai)有影響。特別是(shi)溫(wen)度(du)和(he)時間,稍有變化,色(se)(se)彩(cai)隨之(zhi)變化,這就是(shi)國內在(zai)不(bu)(bu)銹鋼(gang)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)普遍存在(zai)的(de)(de)(de)待解難題,也是(shi)因科工藝專(zhuan)利(li)中(zhong)對(dui)外(wai)絕對(dui)保(bao)密的(de)(de)(de)關(guan)鍵(jian)。著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分和(he)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)均(jun)勻是(shi)隨著(zhu)(zhu)(zhu)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)的(de)(de)(de)進行而造成(cheng)(cheng)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)溫(wen)度(du)和(he)成(cheng)(cheng)分的(de)(de)(de)變化。必須(xu)加強(qiang)攪拌(ban),及時調(diao)整補(bu)充著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)液(ye)成(cheng)(cheng)分。攪拌(ban)使著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)的(de)(de)(de)色(se)(se)彩(cai)明顯(xian)優于不(bu)(bu)攪拌(ban)的(de)(de)(de)著(zhu)(zhu)(zhu)色(se)(se)膜(mo)。
7. 添加劑對(dui)看色的影(ying)響
①. 氯(lv)化鈉(NaCl): 氯(lv)化鈉可明顯提(ti)高著色速(su)率,可縮短(duan)5~10min,但著色過程中會發(fa)生強烈的(de)刺激(ji)性氯(lv)氣(qi)味(wei)。
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(ying)化處理(li)液可明顯(xian)提高著色(se)層的光亮度。
8. 后處理對著色膜的(de)影響(xiang)
后處理是(shi)在不(bu)銹(xiu)鋼著色后填(tian)充氧化膜(mo)(mo)空(kong)隙,加(jia)固氧化膜(mo)(mo)以提高膜(mo)(mo)的耐(nai)(nai)磨性(xing)、耐(nai)(nai)蝕性(xing)和耐(nai)(nai)污性(xing)。
后處(chu)理(li)方法有(you)熱水(shui)封(feng)(feng)閉、化(hua)學(xue)封(feng)(feng)閉、電(dian)解(jie)固(gu)膜處(chu)理(li)、水(shui)玻(bo)璃(li)封(feng)(feng)閉等(deng)方法。熱水(shui)封(feng)(feng)閉、化(hua)學(xue)封(feng)(feng)閉和(he)水(shui)玻(bo)璃(li)封(feng)(feng)閉對表面顏色(se)的(de)影響不大,電(dian)解(jie)固(gu)膜處(chu)理(li)會改變表面顏色(se)。
后處理對著色表面耐蝕性的影響(xiang)見(jian)圖(tu)8-13。在0.2mol/L鹽酸溶液中(zhong),測定(ding)下列4種(zhong)試樣的腐蝕電位,以評(ping)定(ding)其耐蝕性。

試樣1僅進(jin)行機械(xie)拋光不著色。
試樣2著巧克力色,但未(wei)后處理(li)。
試樣(yang)3著巧克(ke)力色,化學封(feng)閉。
試樣4著巧克力(li)色,再電(dian)解固(gu)膜處(chu)理。
由圖8-13可見,試(shi)(shi)樣1的(de)(de)電位(wei)最(zui)低,腐蝕(shi)最(zui)嚴重。試(shi)(shi)樣3的(de)(de)腐蝕(shi)電位(wei)高于試(shi)(shi)樣2,試(shi)(shi)樣4的(de)(de)腐蝕(shi)電位(wei)高于試(shi)(shi)樣3。試(shi)(shi)樣4著(zhu)色膜經電解(jie)固膜后,具有最(zui)佳(jia)的(de)(de)耐蝕(shi)性,其(qi)表面(mian)形成(cheng)尖晶石(shi)結(jie)構的(de)(de)鉻氧(yang)化(hua)物,填(tian)充(chong)了多(duo)孔的(de)(de)著(zhu)色膜,使氧(yang)化(hua)膜變得致密、增厚和硬化(hua)。
9. 國內對因科(ke)工藝(yi)研究的進展
上海鋼(gang)鐵研究(jiu)所孫奇、顧小青在實驗室的基(ji)(ji)礎上,參考(kao)日本專(zhuan)利,結合工作(zuo)經驗,用(yong)實驗室常(chang)規儀器來精(jing)確地控(kong)制(zhi)色(se)彩(cai)(cai),取得色(se)彩(cai)(cai)重(zhong)現(xian)性好、色(se)彩(cai)(cai)基(ji)(ji)本無差異、成(cheng)材(cai)率達到99.5%的可喜成(cheng)就,為不(bu)銹鋼(gang)的研究(jiu)打下基(ji)(ji)礎。其實例(li)如(ru)下。
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 2mm板材 75mm×180mm 1Cr18Ni9 不銹鋼,經研磨,機械拋光后在(zai)70~75℃,在(zai)12~25min時間(jian)內獲(huo)得光亮度好、均勻度一(yi)致(zhi)或較致(zhi)、重現性好的藍、金、綠、紅等色。
③冷軋鋼(gang)板,尺寸(110~220mm)×0.4mm 1Cr18Ni9 不銹鋼(gang)在76℃時(shi),獲(huo)得光亮度較(jiao)好,均勻度一致,重現(xian)性好的灰、藍(lan)、金黃、紅、綠諸色。

