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。
固膜處(chu)理溶液成分(fen)和工藝條件(jian)見表8-31.
化學固膜溶液成(cheng)分(fen)及工藝條(tiao)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
固膜(mo)處(chu)理對色(se)彩(cai)的影響:電解固膜(mo)處(chu)理后,實質上也能使(shi)氧化膜(mo)加厚,使(shi)彩(cai)色(se)膜(mo)的顏色(se)發生變化,處(chu)理時間越長,顏色(se)變化越大。因此,在達到固膜(mo)的效果后,盡量縮短(duan)固膜(mo)處(chu)理時間。
固膜(mo)處(chu)理前后著(zhu)色膜(mo)顏色變化見表8-32.
從(cong)表(biao)(biao)8-32可(ke)見,茶色(se)(se)(se)(se)(se)至藍灰色(se)(se)(se)(se)(se),固(gu)膜(mo)(mo)前(qian)后(hou)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)基(ji)本不變,黃(huang)色(se)(se)(se)(se)(se)由淺變深(shen)(shen),從(cong)深(shen)(shen)黃(huang)色(se)(se)(se)(se)(se)開(kai)始(shi)到橙色(se)(se)(se)(se)(se),固(gu)膜(mo)(mo)后(hou)比固(gu)膜(mo)(mo)前(qian)向后(hou)移了一(yi)種(zhong)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se),這是由于(yu)固(gu)膜(mo)(mo)增厚了著色(se)(se)(se)(se)(se)膜(mo)(mo),從(cong)而推后(hou)了一(yi)種(zhong)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se),為(wei)了得到彩色(se)(se)(se)(se)(se)所(suo)要求的(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se),在(zai)著這幾種(zhong)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)時應提早一(yi)種(zhong)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)出槽(cao),固(gu)膜(mo)(mo)后(hou)正(zheng)好達到所(suo)需要的(de)顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)。固(gu)膜(mo)(mo)處理后(hou),對原來(lai)的(de)色(se)(se)(se)(se)(se)澤有加深(shen)(shen)作用。但(dan)色(se)(se)(se)(se)(se)澤變化在(zai)整個表(biao)(biao)面上(shang)是均勻(yun)的(de),所(suo)以可(ke)以在(zai)著色(se)(se)(se)(se)(se)時控制著色(se)(se)(se)(se)(se)電位加以糾正(zheng)。
為了穩(wen)(wen)定(ding)(ding)著(zhu)色(se)膜的色(se)彩,使膜固化處理后色(se)澤不(bu)變,發現用硒酸來代替硫(liu)酸、磷酸,如固膜4號配方,不(bu)僅能保持色(se)澤穩(wen)(wen)定(ding)(ding),而且(qie)耐(nai)磨性(xing)更好。但由于硒酸價格昂貴,有毒性(xing),很少(shao)應用。
鉬(mu)酸(suan)鈉加(jia)入(ru)固(gu)膜溶液(ye)中,對顏色(se)無影(ying)響,可明顯提高(gao)著(zhu)色(se)層的(de)光(guang)亮度。
一、固膜(mo)處理(li)后彩(cai)色(se)膜(mo)性能
1. 耐磨(mo)性
未經固(gu)膜(mo)處(chu)理的(de)著色(se)膜(mo)。經有500g荷重的(de)橡皮(pi)頭往復摩擦,5~8次(ci)即露(lu)底(di)。經過固(gu)膜(mo)處(chu)理的(de)著色(se)膜(mo),可以(yi)承受200~400次(ci)往復摩擦后才露(lu)底(di)。耐磨性提高(gao)數十(shi)倍。
著色膜經固膜處理后的(de)耐磨性大大提高,硬度增加。其(qi)原因(yin)可解釋為鉻的(de)氧(yang)化物在表面上沉積出來,使(shi)著色膜變得致密,使(shi)硬度增加。
2. 耐(nai)點蝕實驗(yan)
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可見,著色(se)后并(bing)固膜(mo)處(chu)理的試樣(yang)失重(zhong)最小,也就是(shi)說耐蝕性最好。
3. 針孔(kong)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,僅著色處理的試樣麻點大(da)而深,針(zhen)孔耐蝕性比(bi)原(yuan)材料還差。但(dan)固膜處理后(hou)的針(zhen)孔很細很淺(qian),針(zhen)孔耐蝕性最(zui)好。
4. 耐污性(xing)測(ce)試(shi)
①. 用藍墨水滴在(zai)已著(zhu)色試片上,烘干后(hou)用清水沖洗(xi),觀(guan)察試片上是否留有痕跡,見表8-35。
②. 用手(shou)觸摸試(shi)(shi)片實驗。耐污性差的(de)試(shi)(shi)片手(shou)汗可(ke)使膜變色(se),見(jian)表8-36.
二、封閉處理(li)
固膜處(chu)理后(hou)的(de)著色膜仍有少量孔隙存在。對固膜處(chu)理后(hou)的(de)著色膜進行(xing)封閉處(chu)理。見表8-37封閉溶液和工藝條件(jian)。
封閉對(dui)著色(se)膜的影響如下。
①. 耐摩擦性能(neng)
由表8-38可見,最(zui)滿意的(de)結果為4號樣品,即固化處(chu)理后在1%硅酸(suan)鹽(yan)水溶液(ye)中沸騰5min。
②. 耐(nai)磨損實驗
摩擦(ca)件(jian)為塑(su)料(liao)橡皮(pi),正壓力為0.625kgf/cm(1kgf/c㎡=98.07kPa).表8-39為各(ge)種著色(se)膜表面耐(nai)磨損實驗結果(耐(nai)磨次數)。
由表(biao)8-39可見,電(dian)解(jie)(jie)固(gu)膜(mo)后(hou)表(biao)面(mian)耐磨損比固(gu)膜(mo)前黃(huang)色膜(mo)提(ti)高(gao)(gao)7倍(bei),藍色膜(mo)提(ti)高(gao)(gao)11倍(bei)。封閉(bi)后(hou)表(biao)面(mian)耐磨損比電(dian)解(jie)(jie)固(gu)膜(mo)后(hou)提(ti)高(gao)(gao)0.75倍(bei)(黃(huang)色膜(mo))。
③. 表(biao)面(mian)粗糙(cao)度的影響
不(bu)銹(xiu)鋼經化學(xue)著(zhu)色、固膜處理和硅酸鹽(yan)封閉后(hou)表(biao)面(mian)(mian)粗(cu)糙度均會發生變化,見表(biao)8-40不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)(mian)粗(cu)糙度變化。