山东大学化学与化工学院不锈钢着色溶液配方说明

不锈钢化学着色配方 19 (见表8-9)，本配方由山东大学化学与化工学院李广武、张忠诚和郑淑娟于2004年提出。

  采用化学着色工艺，在250g/dm3铬酐，490g/dm3 硫酸和少量添加剂的混合液中，在70℃左右测定了不锈钢样品在着色过程中电位随时间的变化，从而找到了不锈钢起色电位和颜色的对应规律。即使溶液组成、温度稍有变化，色彩也能较好的重现，将有助于解决不锈钢表面着色的重现性问题。研究了不锈钢预处理、各种添加剂和温度对不锈钢着色的影响。结果表明：经过稀硫酸活化和电抛光的不锈钢着色均匀，色泽艳丽；不同添加剂对着色速率有明显的影响；温度升高明显加快着色速率。

1. 工艺流程

  样品（304不锈钢）→水洗→除油（金属去污剂除油）→水洗→电解抛光（60% H₃PO₄, 20%浓H₂SO₄,水余量，样品为阳极，阴极为铅块，DA0.6A/c㎡，时间8min,温度74℃)→水洗→活化（8% H₂SO₄,时间5min,温度室温）→水洗→化学着色（配方见19#,温度74℃,电位测量仪负极接不锈钢，正极接饱和甘汞电极）→水洗→坚膜（2%Na₂SiO₃ 硅酸钠溶液，煮沸5min)→清洗→烘干。

2. 实验结果

  ①. 在24℃着色液中，不锈钢片电位随时间变化值见表8-24, 实验装置见图8-19.

 ②. 在相同条件下，不锈钢着色电动势－时间曲线见图8-20

   由图8-20可知，A点是起色电位，电动势的值是负值，随着时间的延长，氧化膜不断增厚，电位下降，到达C点时生成的速率和溶解的速率趋于平衡，电位波幅不大。温度和组成变化不大时，B点的电位和A点的电位差ΔE与颜色有很好的对应关系，较好地解决了色彩的重现问题。

 ③. 色谱和着色电位差的关系见表8-25.

 由表 8-25可见，一定的着色电位差对应着不同的颜色。

④. 温度对电动势－时间的影响

  在74℃和84℃的着色液中分别测电位－时间值。见图8-21曲线。

 由图8-21可见，着色温度升高，加快着色速率。但温度过高，水分蒸发较快，颜色重现性较难把握；而温度太低，着色慢，色泽差。故以70℃较为适宜。

 ⑤. 活化的影响

  经过稀硫酸浸泡，增加了不锈钢表面活性点，加快了着色速率，且色泽较好。浸泡时间不宜过长，使表面发黑，影响着色，以5~7min为适宜。

 ⑥. 起色电位对应的时间

  相同时间测得的电位值不同，在相同条件下，出现同种颜色所用时间不因试样的大小而改变。

⑦. 电解抛光的影响

  电解抛光使金属表面形成阳离子溶解，同时在表面形成氧化膜钝化，降低着色速率。故抛光完后最好立即在稀硫酸溶液中浸泡一下。

⑧. 添加剂的影响

  着色液中加入硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃)或亚硫酸钠，由于其还原性，减慢了表面氧化速率，延长着色时间。加入硫酸锰（MnSO₄),由于Mn²⁺的催化作用，加快着色速率；加入钼酸铵（NH₄)₂MoO₄,使色泽更加美观。故添加剂的加人仅起调配着色的效果。