不銹鋼(gang)電化學著彩色酸(suan)性溶液成分和工藝(yi)條件(jian)見表9-9。配(pei)方6 (見表9-9)的說明 。本配(pei)方由上海(hai)電力學院電化學研究(jiu)室(shi)(shi)國(guo)家電力公司熱力設備腐蝕與防護重點(dian)實驗室(shi)(shi) 張俊喜、周(zhou)國(guo)定(ding)及浙江(jiang)大(da)學化學系 喬(qiao)亦男、曹楚南、張鑒清提出(chu)。

1. 載波鈍化著(zhu)色法的應(ying)用

  提出一種新的不銹鋼著色方法－載波鈍化著色，即在無鉻的硫酸溶液中用載波鈍化的電化學方法得到各種色彩的不銹鋼表面。傳統的因科法著色，是將不銹(xiu)鋼浸入熱的硫酸＋鉻酸溶液中進行的，由于著色液中含有大量的六價鉻離子，廢液的排放對環境造成極大的危害，因此，需用一種無鉻的不銹鋼著色工藝來取代。曹楚南等研究發現，在交變電場的作用下可以使不銹鋼表面鈍化膜得以增厚。已知不銹鋼表面產生色彩是由于其表面膜層對光的干涉所致。根據這一原理，用載波鈍化的方法，在硫酸溶液中使不銹鋼表面鈍化膜的厚度增加，并通過膜層厚度的變化來改變不銹鋼表面的色彩，以取代原來含鉻酐的著色體系。

2. 著色(se)裝置

   所用(yong)電(dian)場(chang)為(wei)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)發生(sheng)器產生(sheng)的方(fang)波(bo)(bo)疊加在一直(zhi)流(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)上(shang)，調節(jie)方(fang)波(bo)(bo)的頻(pin)率(lv)、占(zhan)空比、幅值及直(zhi)流(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)電(dian)壓(ya)，并通(tong)過恒電(dian)位(wei)儀來控制所需的載波(bo)(bo)電(dian)場(chang)。由恒電(dian)位(wei)儀輸出的電(dian)流(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)，通(tong)過數模(mo)轉換板(ban)用(yong)計算機采(cai)集(ji)，電(dian)流(liu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)值以I-t的形式記(ji)錄。恒電(dian)位(wei)儀輸出的電(dian)位(wei)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)由示波(bo)(bo)儀進行(xing)監測。

  著(zhu)色液為2.5mol/L(相(xiang)當于245g/L)硫酸溶液，溫度為70℃,由恒溫水(shui)浴控制溫度。電解(jie)槽(cao)采用單槽(cao)，參比電極為飽(bao)和(he)甘汞(gong)電極（SCE),鉑片為輔助電極。在調節好所需(xu)的(de)電源條件(jian)后，將304不銹鋼樣(yang)品移(yi)人著(zhu)色液中后接通(tong)電源進行著(zhu)色。

3. 膜層厚度與色彩的關(guan)系

  不銹鋼表(biao)面膜(mo)層(ceng)色(se)彩的(de)不同是(shi)由(you)于光干涉效(xiao)應的(de)程差不同所致的(de)。程差R=2nd,其中n為(wei)膜(mo)的(de)折射率，d為(wei)膜(mo)層(ceng)厚度。實驗測(ce)得(de)真聯折射率，顏色(se)以及公式計算(suan)程差見(jian)表(biao)9-23.

 在同樣的載波鈍化條件(jian)下，折射率相(xiang)對不變，程差主要(yao)由厚度(du)來決定，也就(jiu)是說，改變膜層的厚度(du)，就(jiu)可(ke)得到不同色(se)彩的不銹鋼。

4. 著色(se)(se)膜顏色(se)(se)的色(se)(se)度圖

  實驗中(zhong)采用(yong)色(se)(se)(se)(se)(se)差(cha)計對載波鈍化著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)膜的(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)進行測量。色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)圖(tu)采用(yong)CIE 1931色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)圖(tu)。根據顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)匹(pi)配原理，任一(yi)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)都可以(yi)(yi)用(yong)三(san)原色(se)(se)(se)(se)(se)以(yi)(yi)適(shi)當(dang)的(de)比(bi)(bi)例(li)相(xiang)加來實現。圖(tu)9-12為膜層的(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)與厚(hou)度(du)(du)(du)關系的(de)色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)坐標(biao)圖(tu)。圖(tu)9-12中(zhong)x色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)坐標(biao)相(xiang)當(dang)于(yu)紅原色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)比(bi)(bi)例(li)，y色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)坐標(biao)則相(xiang)當(dang)于(yu)綠原色(se)(se)(se)(se)(se)的(de)比(bi)(bi)例(li)，圖(tu)中(zhong)沒有z坐標(biao)，因(yin)為x+y+z=1,所以(yi)(yi)z可由1-(x+y) 得到。色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)圖(tu)中(zhong)的(de)圓弧是光譜(pu)軌(gui)跡(ji)(ji)，光譜(pu)軌(gui)跡(ji)(ji)曲線以(yi)(yi)及連接光譜(pu)軌(gui)跡(ji)(ji)兩端所形成的(de)馬(ma)蹄形內(nei)可包括一(yi)切物理上可能實現的(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)，E 是等(deng)能白光。運用(yong)色(se)(se)(se)(se)(se)差(cha)計和色(se)(se)(se)(se)(se)度(du)(du)(du)圖(tu)能較準確地反映不銹鋼(gang)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)(se)膜色(se)(se)(se)(se)(se)彩(cai)的(de)變化。從圖(tu)9-12可見(jian)，隨著(zhu)(zhu)厚(hou)度(du)(du)(du)的(de)增加，膜層的(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)是周期性變化的(de)，符合牛頓序列(lie)產生(sheng)的(de)規律，這說明膜層的(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)主(zhu)要是由光的(de)干涉所致的(de)。

5. 膜(mo)層的(de)結構與形(xing)貌

  SS304不銹鋼載波鈍化著色膜測試所用儀器為JEOL透射電子顯微鏡（TEM),測試條件為120kV.測試時須將膜層從基體上脫離下來，將完成著色的待測樣品在E=1100mV(SCE)的電位下極化10s,膜層即可用水沖下來。經漂洗、以銅網撈取晾干，即可進行分析。從TEM照片可以看出膜層是由細小的晶粒組成的，晶粒尺寸在10~20nm之間，晶粒大小比較一致。電子經膜層的衍射是較寬的環狀，說明膜層是處于微晶和非晶態之間的結構。中凹的部位是晶界的交叉處，在電子束的轟擊下，由于膜層含有水而發生崩裂，崩裂的裂紋總是在沿晶界的膜層上，可以看出這些部位的膜層較薄。還可看到膜層上分布有一些小圓坑，直徑約100nm,這些小坑有的是隨機分布在膜層中的，有的則依次排列連接，可以認為膜層中沿晶界的溝壕是由一個個的小坑發展連接起來的，膜層中的小坑則是由點蝕造成的，在膜層中，點蝕首先在薄弱的位置發生。總之，可以看出，整個膜層的表面是不均勻的。

6. 膜(mo)層的導電(dian)性

  圖9-13是(shi)不銹鋼(gang)載波鈍(dun)化(hua)膜(mo)層的(de)安－伏（J-V)曲線。伏安法對膜(mo)層的(de)導電(dian)性(xing)(xing)測試表明(ming)，載波鈍(dun)化(hua)著色膜(mo)有半(ban)導體性(xing)(xing)質，膜(mo)層的(de)導電(dian)具(ju)有整流(liu)性(xing)(xing)。