不銹鋼電化學(xué)著彩色酸性溶液成分和工藝條件見表9-9。配方2 (見表9-9)的說明 。本配方由廣東工業(yè)大學(xué)材料系 李瑜煜、謝致微、黎樵燊、張文雄提出。

1. 對(duì)SUS304不銹鋼陽極氧化著金黃色技術(shù)的研究

   運(yùn)用正交試驗(yàn)法確定最佳配方和工藝條件，獲得的不銹鋼著色膜光亮美觀，呈金黃色。

2. 工藝條件對(duì)著色的影響

①. 溫度

  以最佳配方在不同溫度下進(jìn)行著色，結(jié)果見表9-10。

 注：1. 點(diǎn)蝕溶液為鹽酸250mL/L+重鉻酸鉀30g/L+蒸餾水750mL/L.

       2. 電流密度0.4A/d㎡,著色時(shí)間3min.

       3. 電解固化10min,封閉處理5min.

  隨著溫度的上升，著色膜的色調(diào)加深，膜厚增加，可見溫度的升高加速了氧化成膜，同時(shí)，膜的耐蝕性、耐磨性均提高，但光澤和光潔度變差，這是由于高溫下輕微過蝕所致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于金黃色膜，最佳著色溫度為50℃.

②. 電流密度的影響

 以最佳溫度和最佳配方為基準(zhǔn)，不同的電流密度對(duì)著色的影響見表9-11.

 由表9-11可知，隨著電流密度的上升，著色膜的色調(diào)加深，膜厚增加，耐蝕性及耐磨性亦隨之增加，且兩者都在0.5A/d㎡附近達(dá)到最大值，隨后反而降低，可見電流密度的升高加速了氧化膜成膜，但電流密度過大，反而導(dǎo)致膜的溶解速率增大，使膜厚降低，甚至導(dǎo)致過蝕，使表面光澤和光潔度變差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于金黃色膜，最佳著色電流密度為0.4A/d㎡.

③. 著色時(shí)間的影響

表9-12為最佳配方，最佳溫度、最佳電流密度下不同著色時(shí)間對(duì)著色的影響。

由表9-12可見，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，著色膜的耐蝕性和耐磨性增加，6min后，著色膜的耐蝕性及耐磨性基本保持不變，其色調(diào)保持棕褐色；但時(shí)間太長(zhǎng)，如30min,反而引起過蝕，導(dǎo)致表面光澤和光潔度變差。對(duì)金黃色膜，著色時(shí)間以3min為宜。

3. 著色液成分的優(yōu)選和作用

①. 硫酸

 隨著硫酸濃度的升高，試樣的腐蝕和氧化速率增加較快，氧化膜膜厚增加，耐蝕性和耐磨性提高，但濃度超過450mL/L后出現(xiàn)輕微過蝕，引起表面光澤和光潔度變差，最佳硫酸含量為400mL/L.

②. 鉻酐

 主要作為氧化劑，能有效地提高膜的耐蝕性和光潔度。考慮到環(huán)保因素，盡可能降低鉻酐含量，經(jīng)過正交試驗(yàn)，鉻酐為20g/L.

③. 硫酸錳作為氧化促進(jìn)劑，能加速氧化和提高膜的結(jié)合力，正交試驗(yàn)優(yōu)選為3g/L.

④. 乙酸鈉作為穩(wěn)定劑，起到穩(wěn)定槽液的作用，正交試驗(yàn)優(yōu)選為10.5g/L.

⑤. 添加劑YZ-03能有效地提高膜的耐磨性、光澤和重現(xiàn)性。正交試驗(yàn)優(yōu)選為40g/L.

4. 前處理

不銹鋼機(jī)械拋光→清洗→化學(xué)除油→清洗→電化學(xué)拋光→清洗→活化（硫酸30%,溫度0~60℃,時(shí)間3~5min)→著色。

5. 后處理

著色后→清洗→電解固膜處理→清洗→封閉處理→清洗→熱風(fēng)干燥→成品。

①. 電解固膜處理

   a. 鉻酐含量對(duì)著色膜硬化的影響。著色膜分別在鉻酐100g/L、180g/L、250g/L的固化液中固化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鉻酐濃度對(duì)固化效果的影響不明顯，著色膜的色調(diào)基本保持金黃色，耐蝕耐磨性稍有提高。鉻酐濃度高的固化液使用壽命較長(zhǎng)，建議鉻酐濃度為180g/L.

   b. 固化溫度的影響。著色膜在27℃、50℃、70℃下的固化實(shí)驗(yàn)表明，溫度升高，著色膜顏色加深，耐磨耐蝕性稍微提高，但效果不明顯。從節(jié)能和操作環(huán)境考慮，建議固化溫度以室溫為佳。

   c. 固化電流密度的影響。不同固化電流密度下的固化實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表9-13。

  由表9-13可見，在0.6A/d㎡ 電流密度下固化略顯不足，耐蝕耐磨性略差，1.0A/d㎡ 較理想，電流密度太大，如2.0A/d㎡,陽極析出大量氣泡，引起著色膜疏松，使其耐磨耐蝕性降低。建議固化電流密度以1.0A/d㎡ 為宜。

  d. 固化時(shí)間對(duì)固化效果的影響。

    不同固化時(shí)間即5min、10min、20min,固化結(jié)果表明，固化時(shí)間對(duì)固化效果的影響不明顯。這是因?yàn)楣袒^程進(jìn)行得較快之故，當(dāng)反應(yīng)物填充膜微孔后，反應(yīng)即趨于停止。建議采用固化時(shí)間以10min為宜。

②. 封閉處理

   為進(jìn)一步提高著色膜的質(zhì)量，采用1%硅酸鈉溶液，NazSiO₃對(duì)經(jīng)固化處理后的著色膜進(jìn)行浸泡沸騰5min的封閉處理。

6. 著色膜性能檢驗(yàn)

  ①. 耐人工雨水、天然海水腐蝕實(shí)驗(yàn)

  著色試樣在人工雨水、自然海水中室溫浸泡300小時(shí)后，顏色無變化，表面光潔度好，均未出現(xiàn)點(diǎn)蝕，可見著色膜具有良好的耐自然介質(zhì)腐蝕性能，適宜作戶外裝飾材料。

  ②. 點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)

   用40%FeCl₃對(duì)著色膜進(jìn)行點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)的時(shí)間為42'40”，未著色試樣為2'3”，著色試樣的耐蝕性優(yōu)于未著色樣。

  ③. 膜的附著力檢驗(yàn)

   將著色膜劃上方格后彎曲180°,未見任何剝落現(xiàn)象，可見著色膜與基體結(jié)合牢固。

  ④. 耐磨性檢驗(yàn)

   著色膜試樣進(jìn)行1.5N負(fù)載的圖釘來回刻劃實(shí)驗(yàn)，其表面未見明顯劃痕。同時(shí)，試樣經(jīng)受負(fù)載5.0N的橡皮270次摩擦未見脫色，可見著色膜的耐磨性較好。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)固化處理后的和封閉處理后的著色膜的耐磨性明顯優(yōu)于未固化和封閉處理的著色膜的耐磨性。