無錫不銹鋼著色處理技術(shù)
時(shí)間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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近年來，隨著無錫不銹鋼用途的多樣化、高級化，著色的要求就成為很迫切的事。對著色技術(shù)進(jìn)行了種種研究，促進(jìn)了實(shí)用化。本文將就不銹鋼著色技術(shù)中的因科法彩色無錫不銹鋼板、涂覆不銹鋼板、鍍銅不銹鋼板，以其制造技術(shù)和產(chǎn)品性能為中心。
一、前言
無錫不銹鋼，由于有優(yōu)良的耐腐蝕性和機(jī)械性能等，在建筑材料、廚房器具、浴槽、家用電器、車輛、汽車等廣泛范圍得以應(yīng)用。不銹鋼的表面，有美麗和潔凈的外觀。但是，另一方面，其銀白色的金屬光澤，又給人以寒冷、銳利的感覺，用于某生產(chǎn)品上，會給人帶來冷漠感，使人感到不快。
人們在使用不銹鋼時(shí)，對其外表、形態(tài)十分重視，對它的表面的加工，下了不少工夫，諸如研磨加工多樣化，腐蝕或噴砂論理，壓花處理等。為了給人以溫暖、柔和的感覺，還對不銹鋼進(jìn)行著色，使它的用途更廣。
人們早就對不銹鋼表面加工著色技術(shù)進(jìn)行研究，并且小規(guī)模地用于照相機(jī)、精密機(jī)器和工藝品等產(chǎn)品上。近年來，隨著不銹鋼用途的多樣化、高級化，對著色技術(shù)的要求就更加迫切。著色技術(shù)研究工作的發(fā)展，促進(jìn)了它的實(shí)用化。目前因科法的彩色不銹鋼板或涂覆無錫不銹鋼板，以及鍍銅無錫不銹鋼板等的制造技術(shù)已被確立，并得到大量使用。本文將就不銹鋼著色技術(shù)中這三個(gè)著色不銹鋼板，以其制造技術(shù)和產(chǎn)品性能為中心，談?wù)撘幌氯毡镜默F(xiàn)狀。
二、無錫不銹鋼的著色技術(shù)①②
不銹鋼的著色技術(shù)有很多種，大致有以下四種類別:
(1)采用化學(xué)處理著色
(a)高溫著色法
(b)低溫著色法
(2)采用有機(jī)物涂覆著色
(a)涂刷法
(b)薄膜法
(3)采用搪瓷或景泰藍(lán)著色
(4)采用鍍有色金屬著色
無錫不銹鋼的高溫著色法，早被人們知曉，采用回火色法或重鉻酸鹽得到黑色的熔融鹽法，為其代表。采用化學(xué)處理液的低溫著色法有很多種，較多的是在不銹鋼表面上令其形成氧化膜，利用光的干涉現(xiàn)象而得到彩色的方法。但彩色的再現(xiàn)性或氧化膜耐磨耗性等有問題，不太實(shí)用。自從因科法的技術(shù)開發(fā)以來，上述問題得到了解決，在多方面得到應(yīng)用。
在無錫不銹鋼上進(jìn)行涂覆的方法，是使用不透明著色途料與使用透明著色涂料的方法。過去，對不銹鋼的涂覆，由于鋼板與涂料的密著性不好而使其在用途上受到限制。近幾年來，隨著涂覆技術(shù)的提高，卷板的涂覆已成為可能，因而，涂覆不銹鋼板和著色鍍鋅鐵板、彩色鋁板一樣，在建筑材料等方面得到廣泛應(yīng)用。
無錫不銹鋼的搪瓷或景泰藍(lán)著色③，能產(chǎn)生與玻璃相似的平滑、光澤性的硬質(zhì)表面。但涂層與不銹鋼的密著性問題，需要高度的技術(shù)水平才能解決，所以主要是用于工藝品。
鍍復(fù)有色金屬的著色法如鍍金、鍍黑鉻、鍍銅等，特別是連續(xù)鍍銅法，已在工業(yè)上得到應(yīng)用，在建筑材料上，應(yīng)用更廣。
三、采用因科法的彩色不銹鋼板④⑤
所謂因科法是一種著色處理技術(shù)。這種技術(shù)的著色控制容易，著色膜的耐磨耗性較高，可以大規(guī)模進(jìn)行生產(chǎn)。作為彩色不銹鋼板，被廣泛應(yīng)用于建筑材料或浴槽的裝飾板等。
3.1 制法
因科法著色是先將不銹鋼板的表面充分進(jìn)行脫脂之后，在含有鉻酸與硫酸的溫水溶液中進(jìn)行浸漬。使用的原材料板，主要有SUS304。
著色條件:
CrO3 250g/L
H2SO4 490g/L
溫度 80～85℃
隨著浸漬時(shí)間的增長，形成其氧化膜的厚度在變化，便依次著成藍(lán)色、金黃色、紅色、綠色。
因科法著色裝置的模式圖
著色液浸漬時(shí)間與薄膜形成電位、顏色(著色電位曲線)
因科法，其氧化膜的厚度，即顏色的控制，可用測定氧化膜的形成電位來進(jìn)行。這是該法的第一個(gè)特點(diǎn)。圖1示出著色的模式圖。圖2示出將不銹鋼板浸漬到著色液中的浸漬時(shí)間，與形成薄膜的電位及氧化膜顏色的關(guān)系。把圖2著色電位曲線上的A點(diǎn)稱作著色開始點(diǎn)，與此相對應(yīng)的電位差，為薄膜形成電位。對不銹鋼SUS 304BA加工時(shí)，6mυ著成藍(lán)色，13mv著成金黃色，16.5mv著成紅色，19.5mv著成綠色。當(dāng)電位達(dá)到30mv時(shí)，薄膜迅速產(chǎn)生溶解，得不到均勻的著色薄膜。
著色的控制是以著色開始點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行的，因此必須正確掌握這一點(diǎn)。但是，由于進(jìn)行著色的不銹鋼板的表面狀態(tài)不同，這個(gè)著色開始點(diǎn)不是很明瞭的。為此，已經(jīng)研究出用電子計(jì)算機(jī)來掌握著色開始點(diǎn)⑥的辦法，并已得到實(shí)際應(yīng)用
對于鐵素體不銹鋼的看法，有文獻(xiàn)述說了采用的種種方法⑦。
著色后的不銹鋼，還要接著進(jìn)行硬膜處理。就在含有少量磷酸的鉻酸水溶液中，以不銹鋼作為陰極，用電解處理方法進(jìn)行。
電解處理?xiàng)l件:
CrO3 250g/l
H3PO4 25g/l
溫度 常溫
電流密度 0.2～0.4A/d㎡
電解時(shí)間 5～10分鐘
通過處理，在陰極上的析出物有提高著色膜耐磨耗性的作用。這一硬膜處理，是因科法的第二個(gè)特點(diǎn)。
3.2 著色膜的特性
彩色無錫不銹鋼板的顏色，是氧化膜的干涉色造成的。為此，氧化膜的厚度不同，會呈現(xiàn)出不同的顏色。由于視角度不同，也會呈現(xiàn)出不同顏色。
各種分析的結(jié)果認(rèn)為，著色膜是不銹鋼的不動態(tài)化薄膜的一種。不銹鋼SUS304的著色膜為(Cr，F(xiàn)e)2O3?(Fe，Ni)O?XH2O。
但是，在著色液中被強(qiáng)制氧化的薄膜，不是在普通不銹鋼上生成的不動態(tài)薄膜那樣致密的薄膜，而是分布有無數(shù)個(gè)大小約為100～200 細(xì)孔的多孔薄膜，因此，其耐磨耗性是不好的。采用硬膜處理，在陰極側(cè)不銹鋼表面上發(fā)生的氫，將細(xì)孔中殘留的六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，Cr2O3，Cr(OH)3等成為沉淀物，埋入細(xì)孔中，能夠改善其耐磨耗性能。
彩色無錫不銹鋼板著色薄膜的構(gòu)成與不動態(tài)薄膜同。而且，因?yàn)楹竦枚?，耐蝕性比原不銹鋼優(yōu)越。
0.2N HCl溶液中的彩色不銹鋼板表面電位的經(jīng)時(shí)變化
圖3示出在0.2N HCl水溶液中的表面電位，而彩色無錫不銹鋼板，與原SUS 304 BA 不銹鋼相比較，盡管長時(shí)間浸漬后，也能維持不動態(tài)領(lǐng)域的電位，且穩(wěn)定。圖4示出在0.1N NaCl水溶液中的陽極曲線，并示出這時(shí)也是穩(wěn)定狀態(tài)，盡管在電化學(xué)作用下，也比原不銹鋼的耐蝕性好。另外，經(jīng)拋棄試驗(yàn)(JIS D0201)240小時(shí)，也幾乎不發(fā)生銹蝕。
一、前言
無錫不銹鋼，由于有優(yōu)良的耐腐蝕性和機(jī)械性能等，在建筑材料、廚房器具、浴槽、家用電器、車輛、汽車等廣泛范圍得以應(yīng)用。不銹鋼的表面，有美麗和潔凈的外觀。但是，另一方面，其銀白色的金屬光澤，又給人以寒冷、銳利的感覺，用于某生產(chǎn)品上，會給人帶來冷漠感，使人感到不快。
人們在使用不銹鋼時(shí)，對其外表、形態(tài)十分重視，對它的表面的加工，下了不少工夫，諸如研磨加工多樣化，腐蝕或噴砂論理，壓花處理等。為了給人以溫暖、柔和的感覺，還對不銹鋼進(jìn)行著色，使它的用途更廣。
人們早就對不銹鋼表面加工著色技術(shù)進(jìn)行研究，并且小規(guī)模地用于照相機(jī)、精密機(jī)器和工藝品等產(chǎn)品上。近年來，隨著不銹鋼用途的多樣化、高級化，對著色技術(shù)的要求就更加迫切。著色技術(shù)研究工作的發(fā)展，促進(jìn)了它的實(shí)用化。目前因科法的彩色不銹鋼板或涂覆無錫不銹鋼板，以及鍍銅無錫不銹鋼板等的制造技術(shù)已被確立，并得到大量使用。本文將就不銹鋼著色技術(shù)中這三個(gè)著色不銹鋼板，以其制造技術(shù)和產(chǎn)品性能為中心，談?wù)撘幌氯毡镜默F(xiàn)狀。
二、無錫不銹鋼的著色技術(shù)①②
不銹鋼的著色技術(shù)有很多種，大致有以下四種類別:
(1)采用化學(xué)處理著色
(a)高溫著色法
(b)低溫著色法
(2)采用有機(jī)物涂覆著色
(a)涂刷法
(b)薄膜法
(3)采用搪瓷或景泰藍(lán)著色
(4)采用鍍有色金屬著色
無錫不銹鋼的高溫著色法，早被人們知曉，采用回火色法或重鉻酸鹽得到黑色的熔融鹽法，為其代表。采用化學(xué)處理液的低溫著色法有很多種，較多的是在不銹鋼表面上令其形成氧化膜，利用光的干涉現(xiàn)象而得到彩色的方法。但彩色的再現(xiàn)性或氧化膜耐磨耗性等有問題，不太實(shí)用。自從因科法的技術(shù)開發(fā)以來，上述問題得到了解決，在多方面得到應(yīng)用。
在無錫不銹鋼上進(jìn)行涂覆的方法，是使用不透明著色途料與使用透明著色涂料的方法。過去，對不銹鋼的涂覆，由于鋼板與涂料的密著性不好而使其在用途上受到限制。近幾年來，隨著涂覆技術(shù)的提高，卷板的涂覆已成為可能，因而，涂覆不銹鋼板和著色鍍鋅鐵板、彩色鋁板一樣，在建筑材料等方面得到廣泛應(yīng)用。
無錫不銹鋼的搪瓷或景泰藍(lán)著色③，能產(chǎn)生與玻璃相似的平滑、光澤性的硬質(zhì)表面。但涂層與不銹鋼的密著性問題，需要高度的技術(shù)水平才能解決，所以主要是用于工藝品。
鍍復(fù)有色金屬的著色法如鍍金、鍍黑鉻、鍍銅等，特別是連續(xù)鍍銅法，已在工業(yè)上得到應(yīng)用，在建筑材料上，應(yīng)用更廣。
三、采用因科法的彩色不銹鋼板④⑤
所謂因科法是一種著色處理技術(shù)。這種技術(shù)的著色控制容易，著色膜的耐磨耗性較高，可以大規(guī)模進(jìn)行生產(chǎn)。作為彩色不銹鋼板，被廣泛應(yīng)用于建筑材料或浴槽的裝飾板等。
3.1 制法
因科法著色是先將不銹鋼板的表面充分進(jìn)行脫脂之后，在含有鉻酸與硫酸的溫水溶液中進(jìn)行浸漬。使用的原材料板，主要有SUS304。
著色條件:
CrO3 250g/L
H2SO4 490g/L
溫度 80～85℃
隨著浸漬時(shí)間的增長，形成其氧化膜的厚度在變化，便依次著成藍(lán)色、金黃色、紅色、綠色。
因科法著色裝置的模式圖
著色液浸漬時(shí)間與薄膜形成電位、顏色(著色電位曲線)
因科法，其氧化膜的厚度，即顏色的控制，可用測定氧化膜的形成電位來進(jìn)行。這是該法的第一個(gè)特點(diǎn)。圖1示出著色的模式圖。圖2示出將不銹鋼板浸漬到著色液中的浸漬時(shí)間，與形成薄膜的電位及氧化膜顏色的關(guān)系。把圖2著色電位曲線上的A點(diǎn)稱作著色開始點(diǎn)，與此相對應(yīng)的電位差，為薄膜形成電位。對不銹鋼SUS 304BA加工時(shí)，6mυ著成藍(lán)色，13mv著成金黃色，16.5mv著成紅色，19.5mv著成綠色。當(dāng)電位達(dá)到30mv時(shí)，薄膜迅速產(chǎn)生溶解，得不到均勻的著色薄膜。
著色的控制是以著色開始點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行的，因此必須正確掌握這一點(diǎn)。但是，由于進(jìn)行著色的不銹鋼板的表面狀態(tài)不同，這個(gè)著色開始點(diǎn)不是很明瞭的。為此，已經(jīng)研究出用電子計(jì)算機(jī)來掌握著色開始點(diǎn)⑥的辦法，并已得到實(shí)際應(yīng)用
對于鐵素體不銹鋼的看法，有文獻(xiàn)述說了采用的種種方法⑦。
著色后的不銹鋼，還要接著進(jìn)行硬膜處理。就在含有少量磷酸的鉻酸水溶液中，以不銹鋼作為陰極，用電解處理方法進(jìn)行。
電解處理?xiàng)l件:
CrO3 250g/l
H3PO4 25g/l
溫度 常溫
電流密度 0.2～0.4A/d㎡
電解時(shí)間 5～10分鐘
通過處理，在陰極上的析出物有提高著色膜耐磨耗性的作用。這一硬膜處理，是因科法的第二個(gè)特點(diǎn)。
3.2 著色膜的特性
彩色無錫不銹鋼板的顏色，是氧化膜的干涉色造成的。為此，氧化膜的厚度不同，會呈現(xiàn)出不同的顏色。由于視角度不同，也會呈現(xiàn)出不同顏色。
各種分析的結(jié)果認(rèn)為，著色膜是不銹鋼的不動態(tài)化薄膜的一種。不銹鋼SUS304的著色膜為(Cr，F(xiàn)e)2O3?(Fe，Ni)O?XH2O。
但是，在著色液中被強(qiáng)制氧化的薄膜，不是在普通不銹鋼上生成的不動態(tài)薄膜那樣致密的薄膜，而是分布有無數(shù)個(gè)大小約為100～200 細(xì)孔的多孔薄膜，因此，其耐磨耗性是不好的。采用硬膜處理，在陰極側(cè)不銹鋼表面上發(fā)生的氫，將細(xì)孔中殘留的六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，Cr2O3，Cr(OH)3等成為沉淀物，埋入細(xì)孔中，能夠改善其耐磨耗性能。
彩色無錫不銹鋼板著色薄膜的構(gòu)成與不動態(tài)薄膜同。而且，因?yàn)楹竦枚?，耐蝕性比原不銹鋼優(yōu)越。
0.2N HCl溶液中的彩色不銹鋼板表面電位的經(jīng)時(shí)變化
圖3示出在0.2N HCl水溶液中的表面電位，而彩色無錫不銹鋼板，與原SUS 304 BA 不銹鋼相比較，盡管長時(shí)間浸漬后，也能維持不動態(tài)領(lǐng)域的電位，且穩(wěn)定。圖4示出在0.1N NaCl水溶液中的陽極曲線，并示出這時(shí)也是穩(wěn)定狀態(tài)，盡管在電化學(xué)作用下，也比原不銹鋼的耐蝕性好。另外，經(jīng)拋棄試驗(yàn)(JIS D0201)240小時(shí)，也幾乎不發(fā)生銹蝕。