從表面顯微結構看,著色膜是一層疏松結構。表面有許多10~20μm的凹槽,凹槽的面積約占總面積的20%,著色膜是柔軟的,不耐磨的,易為手指所沾污,無實用價值,必須進行固膜處理,提高膜的性能。
固膜處理機理如下。將著色出來的彩色不銹鋼(gang)放入含有鉻酐和反應促進劑的溶液中。將彩色不銹鋼放在電解槽的陰極,陽極使用鉛板,進行電解處理,通過陰極上析出的氫把六價鉻(Cr6+)還原為三價鉻(Cr3+),并形成穩定的三價鉻絡合物沉積在著色膜上,達到封孔的目的。隨著電解過程中氫離子的析出,膜表面微孔內pH上升,達到三價鉻(Cr3+)水解的pH時,水解產生Cr2O3、Cr(OH)3、鉻化物,填充在膜孔中。
固(gu)膜處理溶液(ye)成分和工藝條件見表8-31.
化學固(gu)膜溶液(ye)成分及(ji)工(gong)藝條件:
重鉻酸鉀(K2Cr2O7) 15g/L 、溫度 60~80℃ 、時間 2~3min 、氫氧化鈉(NaOH) 3g/L 、pH 6.5~7.5
固(gu)(gu)膜(mo)(mo)處理(li)(li)對色彩的(de)影響(xiang):電解固(gu)(gu)膜(mo)(mo)處理(li)(li)后,實質(zhi)上也能使(shi)(shi)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)加厚,使(shi)(shi)彩色膜(mo)(mo)的(de)顏色發生(sheng)變(bian)化(hua)(hua),處理(li)(li)時間越長,顏色變(bian)化(hua)(hua)越大。因此,在達到固(gu)(gu)膜(mo)(mo)的(de)效果(guo)后,盡量縮短固(gu)(gu)膜(mo)(mo)處理(li)(li)時間。
固(gu)膜處理前后著色膜顏色變化見表(biao)8-32.
從表8-32可(ke)(ke)見,茶(cha)色(se)(se)(se)(se)至藍灰色(se)(se)(se)(se),固膜(mo)(mo)(mo)前(qian)后(hou)(hou)(hou)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)基本不(bu)變(bian),黃(huang)色(se)(se)(se)(se)由(you)淺變(bian)深,從深黃(huang)色(se)(se)(se)(se)開始到(dao)橙(cheng)色(se)(se)(se)(se),固膜(mo)(mo)(mo)后(hou)(hou)(hou)比固膜(mo)(mo)(mo)前(qian)向后(hou)(hou)(hou)移了一(yi)(yi)種(zhong)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se),這是由(you)于固膜(mo)(mo)(mo)增厚了著(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)(mo)(mo),從而推后(hou)(hou)(hou)了一(yi)(yi)種(zhong)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se),為了得到(dao)彩色(se)(se)(se)(se)所(suo)要求的(de)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se),在(zai)(zai)著(zhu)這幾種(zhong)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)時(shi)應(ying)提(ti)早一(yi)(yi)種(zhong)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)出槽,固膜(mo)(mo)(mo)后(hou)(hou)(hou)正(zheng)好達到(dao)所(suo)需要的(de)顏(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)(se)。固膜(mo)(mo)(mo)處理后(hou)(hou)(hou),對原來的(de)色(se)(se)(se)(se)澤有加(jia)深作(zuo)用。但(dan)色(se)(se)(se)(se)澤變(bian)化在(zai)(zai)整個表面上是均勻的(de),所(suo)以可(ke)(ke)以在(zai)(zai)著(zhu)色(se)(se)(se)(se)時(shi)控(kong)制著(zhu)色(se)(se)(se)(se)電位加(jia)以糾正(zheng)。
為了穩(wen)定(ding)著色(se)膜的色(se)彩,使膜固化處理(li)后(hou)色(se)澤(ze)不變,發現用(yong)硒酸(suan)來代替硫酸(suan)、磷酸(suan),如(ru)固膜4號配方,不僅能保持色(se)澤(ze)穩(wen)定(ding),而且耐磨性(xing)更好。但由于硒酸(suan)價格昂貴,有毒(du)性(xing),很少應用(yong)。
鉬酸鈉加入固(gu)膜溶液中,對顏色(se)無影響(xiang),可明顯提高(gao)著色(se)層的光亮(liang)度。
一(yi)、固膜(mo)處理后彩(cai)色(se)膜(mo)性能(neng)
1. 耐磨性
未經固(gu)膜(mo)處(chu)理的(de)著(zhu)色膜(mo)。經有(you)500g荷重的(de)橡皮頭往(wang)(wang)復(fu)摩擦,5~8次(ci)即露底。經過固(gu)膜(mo)處(chu)理的(de)著(zhu)色膜(mo),可以承受200~400次(ci)往(wang)(wang)復(fu)摩擦后才露底。耐磨性提高數(shu)十倍(bei)。
著(zhu)色膜經(jing)固膜處理(li)后的耐磨性大大提高,硬度增加。其原(yuan)因可解釋為鉻的氧化物(wu)在表面(mian)上沉積出來,使(shi)著(zhu)色膜變得(de)致密(mi),使(shi)硬度增加。
2. 耐點蝕(shi)實驗
用10%FeCl3溶液,室溫,將未著色的、著巧克力色的和固膜處理的不銹鋼浸漬100h,試樣失重結果見表8-33。
由表8-33可(ke)見,著色后并固膜(mo)處理(li)的試樣(yang)失重(zhong)最小(xiao),也就是說(shuo)耐蝕性(xing)最好。
3. 針孔實驗
試樣在10%FeCl3水溶液中,室溫浸漬1h,結果見表8-34。
可以(yi)看出(chu),僅著色處理的試樣麻點大而(er)深,針(zhen)孔(kong)耐蝕性比(bi)原(yuan)材(cai)料還差。但固膜處理后的針(zhen)孔(kong)很(hen)細(xi)很(hen)淺,針(zhen)孔(kong)耐蝕性最好(hao)。
4. 耐污(wu)性(xing)測試
①. 用(yong)藍墨水滴在已(yi)著(zhu)色試(shi)片(pian)上,烘干后用(yong)清水沖洗,觀察試(shi)片(pian)上是否留有痕跡(ji),見表8-35。
②. 用手觸摸試片實(shi)驗(yan)。耐污性差的試片手汗(han)可使膜變色,見表8-36.
二、封(feng)閉(bi)處理
固(gu)膜處理后的著色(se)膜仍有少量孔(kong)隙存在。對固(gu)膜處理后的著色(se)膜進(jin)行封閉(bi)(bi)處理。見表8-37封閉(bi)(bi)溶液和工藝條件。
封(feng)閉對著色膜的影響(xiang)如下(xia)。
①. 耐(nai)摩擦性能(neng)
由(you)表(biao)8-38可見,最滿意的結(jie)果為(wei)4號樣品,即固化處理(li)后在(zai)1%硅酸鹽水溶液中沸騰5min。
②. 耐磨損(sun)實驗
摩擦件為(wei)塑料橡皮(pi),正壓力為(wei)0.625kgf/cm(1kgf/c㎡=98.07kPa).表8-39為(wei)各種著色膜表面耐磨損(sun)實驗結果(耐磨次數(shu))。
由表(biao)8-39可(ke)見(jian),電解(jie)固膜(mo)(mo)(mo)后表(biao)面耐(nai)磨(mo)損(sun)比固膜(mo)(mo)(mo)前黃色膜(mo)(mo)(mo)提高7倍,藍(lan)色膜(mo)(mo)(mo)提高11倍。封閉后表(biao)面耐(nai)磨(mo)損(sun)比電解(jie)固膜(mo)(mo)(mo)后提高0.75倍(黃色膜(mo)(mo)(mo))。
③. 表面粗(cu)糙度(du)的影響
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)經(jing)化(hua)學著(zhu)色、固膜(mo)處理和(he)硅(gui)酸(suan)鹽封閉后表(biao)面粗糙(cao)度均會發(fa)生變化(hua),見表(biao)8-40不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面粗糙(cao)度變化(hua)。