西安电子科技大学理学院不锈钢化学着色配方说明

 不锈钢化学着色配方 25 (见表8-9)，本配方由西安电子科技大学理学院 刘忠宝、梁燕萍于2008年10月提出。

 他们为了降低不锈钢化学着色的高温条件（原为90℃),在CrO3-H2SO4着色体系中加人过渡金属无机盐添加剂，对不锈钢进行化学着色，使用正交设计的方法优化工艺条件为铬酐250g/L,着色温度60℃,添加剂用量5g/L,得到不同颜色的不锈钢，并对不锈钢的性能进行测定，结果表明，添加剂的使用可明显降低着色温度，减少铬酸挥发带来的环境污染，同时，彩色钝化膜保持良好的性能。

1. 工艺流程

  材料（AISI304不锈钢 06Cr19Ni10) → 除油（常规碱性除油）→ 水洗 → 化学抛光（227mL 浓硫酸、67mL 浓盐酸、40mL 浓硝酸、5g/L 明胶，温度 80℃,时间 10s) → 水洗 → 酸活化（8%硫酸，时间10s) → 化学着色（配方25) → 阴极硬化（250g/L 铬酐，1.4mL/L 浓硫酸，电流密度 0.5~1A/d㎡, 室温，10~15min)水洗 → 封闭（沸水或 2% Na₂SiO₃ 水溶液煮沸10~25min) → 干燥。

2. 彩色膜颜色控制

   着色装置见图8-27

 化学着色过程中，钝化膜的颜色随电位、时间而变化，彩色膜的厚度与膜的颜色、膜的电位存在着对应的关系。彩色膜的厚度增加，膜电位也增加，钝化膜则按照蓝、黄、红、绿变化。实验中采用控制电位法控制钝化膜的颜色。

3. 正交试验

 针对CrO₃用量、着色温度及附加剂用量进行优化选择，确定最佳工艺，选用Lg(3⁴)正交试验表，因素水平表见表8-30。

 正交试验结果表明，在50℃时基本无法制备出满意的彩色膜。温度升高，加快成膜质量。

 CrO₃的浓度以及添加剂ZnSO₄的用量对成膜质量有较大的影响。正交试验结果表明，最佳工艺为A₂B₂C₂, 即铬酐浓度 250g/L, 着色温度 60℃, 添加剂用量 5g/L。

 着色过程存在水分蒸发，铬酸浓度改变，随着着色过程发生变化，无法保证稳定、一致的状态。使用控制时间法控制色泽重现性较差，钝化膜色泽对电位差呈稳定对应关系，控制电位差法控制钝化膜颜色重现性好。

 化学着色温度降低、溶液水分挥发降低而稳定，易于控制，重现性好，彩色钝化膜性能良好。