不銹鋼電化學著彩色酸(suan)性溶液(ye)成分和工藝條件見表(biao)9-9。配方1 (見表9-9)的說明(ming) 。本配方(fang)由南京大學(xue)應用化(hua)學(xue)研(yan)究(jiu)所方(fang)景禮、劉琴、韓(han)克平、陳耀輝提出。
1. 陰極電沉積法
從鉬(mu)酸鹽溶液中電解獲(huo)得藍色不銹鋼轉化膜。
2. 工藝過程
304不銹鋼經沾有氧化鎂粉的細砂紙打磨，在5%硝酸溶液活化和水洗后，直接浸入鉬酸鈉100g/L溶液中，在pH=6.5、溫度40℃和電流密度0.15A/d㎡的條件下進行陰極處理20s,即可得到藍色的不銹鋼膜層。
3. 膜層的熱穩定性
將藍色膜層置于烘箱中60℃老化(hua)30分鐘，膜層顏色不變(bian)。繼續(xu)延(yan)長老化(hua)時間，膜層也不發生變(bian)化(hua)。表明藍色不銹鋼適于在一(yi)般環境(jing)下(xia)作為裝(zhuang)飾層。
4. 藍色膜層的(de)厚(hou)度分析
用40kV和(he)15μA的(de)Ar+流(liu)對不銹鋼的(de)藍色表面膜進行深(shen)度剝蝕(shi)，同時(shi)用AES測定各組(zu)成元素的(de)原(yuan)子分數隨時(shi)間的(de)變化曲線，即得(de)AES深(shen)度剝蝕(shi)圖(tu)-圖(tu)9-3。
若把圖中元素O與基體Fe的深度(du)剝蝕(shi)曲線的交(jiao)點處所對應(ying)的剝蝕(shi)時(shi)間與相(xiang)同條件(jian)下涂(tu)有100nm 標準氧(yang)化鉭（Ta2O5)的(de)鉭片用Ar+測射(she)至Ta2O5/Ta界面所(suo)需的(de)時(shi)間作(zuo)為100nm的(de)厚度進行比較，按下式即(ji)可(ke)求得不銹鋼(gang)藍(lan)色膜層的(de)厚度：
由圖9-3和標準TB2O5劃蝕(shi)圖求得藍色(se)不銹鋼彩色(se)膜層(ceng)的厚(hou)度(du)為42.7nm。
5. 藍(lan)色不銹銷表面膜的元素(su)組成
圖(tu)9-4為藍色(se)藤層(ceng)的XPS全掃(sao)描(miao)圖(tu)。由圖(tu)大致斷定(ding)膜(mo)層(ceng)主要由鉬(mu)、氧、磷(lin)等(deng)元素組成。
又由圖9-3可見，藍(lan)色不(bu)銹(xiu)鋼膜(mo)經(jing)一(yi)段時(shi)間(jian)剝蝕(shi)后，表面污染元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)已消除，在(zai)濺射6~20min區間(jian)，膜(mo)層元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)含量(liang)基(ji)本(ben)恒(heng)定(ding)，鐵(tie)的含量(liang)很低，此(ci)時(shi)尚未濺射到基(ji)體(ti)，由此(ci)，由深度(du)剝蝕(shi)曲(qu)線組(zu)成恒(heng)定(ding)區，可以求(qiu)得藍(lan)色不(bu)銹(xiu)鋼膜(mo)的元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)百分組(zu)成為：氧(yang)為54.30%,鉬為28.40%,磷為12.11%,鐵(tie)為5.20%。
6. 藍色不銹鋼膜中組成(cheng)元素的價態
圖9-5為藍(lan)色膜層中(zhong)Mo的XPS高分辨圖(tu)。由圖(tu)9-5可以求得濺射前Mo的(de)(de)(de)結合能為(wei)232.3eV和(he)235.3eV兩(liang)個峰(feng)，分別(bie)對(dui)應于MoO3 中(zhong)Mo 的(de)(de)(de)3d5/2的(de)(de)(de)232.6eV 和(he) 3d3/2 的(de)(de)(de)235.3eV, 與Na2MoO4中(zhong)的(de)(de)(de)3d3/2的(de)(de)(de)232.1eV 和(he)3d3/2 的(de)(de)(de)253.3eV 也很接近，表明在(zai)(zai)(zai)藍色不銹鋼層(ceng)的(de)(de)(de)表面，Mo是以六價(jia)狀態(tai)（MoO3或MoO2-4)存(cun)在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)。Ar+濺射10min后，Mo(VI)的(de)(de)(de)3d3/2 峰(feng)（235.3eV)消(xiao)失，3d3/2 峰(feng)（232.3eV) 稍稍移(yi)動至(zhi)峰(feng)（232.leV),變化不大。同(tong)時出現(xian)了一(yi)個新峰(feng)（229.3eV),它與MoO2中(zhong)Mo的(de)(de)(de)3d5/2 的(de)(de)(de)峰(feng)位值229.6eV 接近，表明在(zai)(zai)(zai)膜層(ceng)內部同(tong)時存(cun)在(zai)(zai)(zai)Mo(VI)和(he)Mo(N)兩(liang)種(zhong)狀態(tai)。膜內四(si)價(jia)鉬估計是電解液中(zhong)鉬酸(suan)鹽(yan)被陰極(ji)還(huan)原(yuan)的(de)(de)(de)結果。
圖9-6為(wei)藍色不銹鋼(gang)中磷(lin)(lin)的(de)XPS高(gao)分辨圖。由圖9-6測得P 的(de)2p 的(de)結合(he)能(neng)濺射前(qian)后為(wei)133.6~133.4eV,它(ta)與(yu)PO3-4中P的(de)結合(he)能(neng)一致，表明膜內外均(jun)存(cun)在磷(lin)(lin)酸鹽，在成(cheng)膜過程中它(ta)并未(wei)被還原(yuan)。膜中的(de)磷(lin)(lin)以磷(lin)(lin)酸鹽的(de)形(xing)式存(cun)在。
