上海交通大学不锈钢电化学着彩色酸性溶液成分和工艺条件

不锈钢电化学着彩色酸性溶液成分和工艺条件见表9-9。配方8 (见表9-9)的说明 。本配方由上海交通大学化学系廖小珍、钱道荪、朱新运提出

1. 彩色不锈钢的交流方波电化学着色

 试样采用1Cr18Ni9Ti光亮不锈钢，经过前处理后，采用交流方波电化学法进行着色。实验装置见图9-14.电解电流交流方波波形见图9-15.着色液组成：铬酐（CrO₃)  250g/L  、硫酸（H₂SO₄)  490g/L 。

2. 着色液温度的选择

 不锈钢在铬酸－硫酸体系中，较高温度下便出现化学着色，为了消除化学着色的影响，以便于电解者色的控制，表9-24为试样在不同温度的铬酸、硫酸溶液中浸泡1h的化学着色情况。

根据表9-24的结果，着色液的温度选择55℃,既能避免化学着色的影响，亦可缩短电解着色的时间。

3. 电解参数对钢表面膜颜色的影响

  表9-25列出交流方波电解法制备彩色不锈钢的通电量与着色膜颜色的关系。由表9-25的数据可看出，随着通电量的增加，不锈钢表面颜色的变化趋势与化学着色法相同，即茶色→蓝色→黄色→红色→绿色。但钢表面颜色并不完全取决于通电量的大小，而与电流幅值、方波周期T密切相关。

 ①. 电流密度i的影响。固定方波周期，在相同通电量的情况下，电流密度越大，由于反应速率快，钢表面颜色偏向于膜厚方向。（比较试样2、3)。

 ②. 方波周期T的影响。试样5、6及试样7、8的比较可见，相同通电量和电流密度下，周期T越长，钢表面颜色偏向膜厚方向。

 ③. 通电时间的影响。在相同电流密度和周期下，通电时间越长，膜越厚，钢表面颜色随膜厚变化。

4. 适当厚度的氧化膜层及其相应色彩的控制方法

只要适当调整电流密度i、方波周期T、通电周期数N,即可得到适当厚度的氧化膜层，从而得到所需的色彩。利用此法已制备出茶色、蓝色、黄色、红色、绿色各颜色系列的十多种色调不同的彩色不锈钢，交流方波电解着色法的出色范围宽，颜色控制容易，色彩均匀亮丽，重现性良好。这是化学着色法难以比拟的。

5. 交流方波电解着色法的规律（根据表9-25)

 ①. 消除界面溶液的浓度差。在交流方波电解周期内，通过方波正半周电流时，表面发生阳极氧化，形成氧化膜层；在方波负半周内，形成的膜层适当硬化，同时消除界面溶液的浓度差。

 ②. 氧化膜层的厚度形成的影响因素。在通过总电量相同的情况下，不锈钢表面形成的氧化膜层的厚度与方波周期、电流密度大小有关。

 ③. 在相同周期、相同通电量的情况下，电流密度越小，反应速率越慢，浓差极化影响减少，膜厚度偏薄。

 ④. 在相同电流密度、相同通电情况下，方波周期越长，电极界面浓差扩散层增厚，表现出氧化膜层偏厚的现象。

6. 交流方波电解着色技术的优点

 ①. 颜色控制简单容易。只要调节好所需颜色的工作参数（电流密度、方波周期、通电周期数），制得的钢表面颜色的重现性很理想。而化学着色法对颜色的控制需借助于电位控制装置。

 ②. 利用电解着色法可降低着色液的温度至55℃,缩短着色时间，优于化学着色法。

 ③. 交流方波电解技术制备彩色不锈钢的出色范围广，可获得的色彩种类十分丰富。

7. 不锈钢着色前处理

  光亮不锈钢1Cr18Ni9Ti→清洗→除油^①→清洗→浸酸^②→清洗→着色。

注；①. 除油：  碳酸钠（Na₂CO₃)20g/L, 磷酸三钠（Na₃PO₄·12H₂O) 10g/L,三乙醇胺 2.5mL/L, OP表面活性剂 2.5mL/L, 温度 70~80℃,时间 10~15min.

      ②. 浸酸： 硫酸（H₂SO₄)5%(体积分数），温度50~55℃,时间5min.

8. 不锈钢着色后处理

着色后→清洗→固膜处理^①→清洗→封闭^②→清洗→烘干。

  注：①. 固膜处理： 阴极电解固膜处理。铬酐（CrO₃)250g/L,硫酸（H₂SO₄)(d=1.7)2.5g/L, 阴极电流密度 0.4A/d㎡, 时间 10min.

        ②. 封闭： 使不锈钢表面多孔膜封闭，提高耐磨性。硅酸钠（NazSiO₃)1%,温度煮沸，时间5min。