中南大学冶金科学与工程学院不锈钢化学着色配方说明

  不锈钢化学着色配方 22 (见表8-9) ，本配方由中南大学冶金科学与工程学院 杨喜云、龚竹青、陈白珍于2005年4月提出。

  他们研究了一种厨具用不锈钢的表面化学着色工艺，探讨了硫酸锌用量、温度、时间和封闭方法对着色膜性能的影响，得出了最佳工艺参数。该工艺操作温度范围宽，维护简单，着色膜色泽鲜艳、均匀，耐蚀耐磨耐热耐油污性好，能满足厨具的要求。

1. 工艺流程

  材料（奥氏体不锈钢）→除油（丙三醇除油）→清洗→活化（10%H₂SO₄+10%HCl，室温，2~3min)→清洗→化学着色→清洗→坚膜→回收→清洗→封闭→清洗→干燥。

2. 实验结果

  ①. 硫酸锌

   可形成更多的结晶活性点，加快着色膜的形成速率，改善膜质量。在温度70℃时间7min,硫酸锌以5g/L为宜，使膜层金黄色，色泽均匀、光亮、重现性好。过少过多效果不好。

②. 硫酸锰

   氧化性促进剂，参与着色膜的形成反应，用量以3~4g/L为宜。过多出现不均匀，过少起不到促进作用。

③. 钥酸铵

   使着色膜更均匀，光泽感增强。由于NH⁺能络合Cr³⁺、Ni²⁺从而起到缓冲与络合作用，控制成膜速率；MoO^2-₄能吸附在不锈钢上，控制不锈钢中Cr、Ni、Fe的溶解速率，增加着色液的稳定性能。

④. 铬酐

   是主要成膜物，提供Cr³⁺,使与Fe²⁺、Ni²⁺在阳极表面生成金属氧化膜，其含量在220~270g/L均可。

⑤. 硫酸

   在450~500g/L范围内均可获得理想的化学着色膜。

⑥. 温度

   以55~75℃为宜。温度低，着色时间长，光亮度欠佳。温度高，光亮度欠佳。

⑦. 时间

   温度55℃,硫酸锌5g/L时，着色膜的颜色随时间而变。见表8-26。

⑧. 着色电位与时间的关系

   在温度75℃,未加硫酸锌，着色电位差（起色电位）与颜色对应的电位差值是恒定的，可通过控制着色电位差值来获得具体的颜色。着色电位差和时间与颜色的关系见表8-27。

   由表8-27可知，要获得理想的颜色，须同时控制好着色时间和色电位差。

⑨. 坚膜

  其原理是阴极析氢，六价铬还原成三价铬Cr₂O₃或Cr (OH)₃,在pH上升的微孔中填充，提高耐磨性和耐蚀性。

 ⑩. 封闭

   采用水煮10min,起到清洗作用，水煮后膜不需要清洗，就直接干燥。膜在空气中不变色，实验方法另采用K₂Cr₂O₇碱性处理，或1%Na₂SiO₃煮沸10min,则金黄色膜在空气中易变红，水煮封闭，使膜表面微孔中残留的坚膜液得以清洗干净，使膜在空气中稳定。

3. 性能测试

检测结果如下：

  ①. 耐蚀性

     按GB1771-79标准：144小时中性盐雾实验不变色。

  ②. 耐磨性

     按GB1768-79,橡皮轮加压500g摩擦200次不变色。

  ③. 耐热性

    按GB 1735-79标准，200℃加热24小时,膜层颜色不变，无起泡开裂现象。

  ④. 耐油污性

    在植物油中浸泡24小时，膜层颜色不变。