不锈钢氧化着色
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各种不锈钢型号解释1.不锈钢指在大气及弱腐蚀介质中耐蚀的钢。
腐蚀速率小于0.01mm/年的,认为是"完全耐蚀";腐蚀速率小于0.1mm/年的,认为是"耐蚀"的。
2.耐蚀钢指在各种强烈腐蚀介质中能耐蚀的钢。
各种不锈钢的耐腐蚀性能304是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。
301不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象,被用于要求较高强度的各种场合。
302不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种,通过冷轧可使其获得较高的强度。
302B是一种含硅量较高的不锈钢,它具有较高的抗高温氧化性能。
303和303Se是分别含有硫和硒的易切削不锈钢,用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。
303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件,因为在这类条件下,这种不锈钢具有良好的可热加工性。
304L是碳含量较低的304不锈钢的变种,用于需要焊接的场合。
较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀(焊接侵蚀)。
304N是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。
305和384不锈钢含有较高的镍,其加工硬化率低,适用于对冷成型性要求高的各种场合。
308不锈钢用于制作焊条。
309、310、314及330不锈钢的镍、铬含量都比较高,为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。
而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种,所不同者只是碳含量较低,为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。
330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性.316和317型不锈钢含有铝,因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。
其中,316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N 以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。
321、347及348是分别以钛,铌加钽、铌稳定化的不锈钢,适宜作高温下使用的焊接构件。
不锈钢产品上色的方法
不锈钢产品一般是具有银白色的外观,但如果需要上色,可以采用以下方法:
1. 电化学上色法:将不锈钢产品放入含有电解液的电解槽中,通过施加电流使不锈钢表面发生化学反应,形成氧化膜或氧化物层来改变颜色。
2. 化学涂层法:使用化学涂料或添加剂涂覆在不锈钢表面形成有色膜层,可以通过选择不同的涂料或添加剂来实现不同的颜色效果。
3. 热处理上色法:通过热处理不锈钢产品,使其表面发生氧化反应而形成不同颜色的氧化膜层。
常见的热处理上色方法有氧化、高温烤漆等。
4. 激光着色法:使用激光技术直接在不锈钢表面进行着色,通过激光与金属表面相互作用产生的熔融和氧化反应来形成着色效果。
需要注意的是,不锈钢产品上色后,其防锈性能可能会降低,因此在选择上色方法时需综合考虑产品的使用环境和要求。
同时,上色效果也受到不锈钢材质、表面处理等因素的影响,因此在进行上色前需要对不锈钢表面进行充分的清洁和处理。
设备常识之工厂常用不锈钢表面处理方法1、1. 预处理;A : 去毛刺,去焊疤; 使用手提打磨机,磨片有玻璃钢纤维基体树脂型和砂纸型.B : 去油污,尘埃,泥土,指印; 使用碱或酸洗或有机溶液洗,喷砂,滚光等方法.2. 抛光处理;A : 使用磨光轮进行抛光处理;[ 磨光轮就是用布片层叠而成的那种,在高速旋转下(20~35M/ S即当使用Φ300的布轮时,其速度为2000r/min就可以了)在高速旋转下涂擦上抛光膏(有白,黄,绿,红色几种), 抛光不锈钢适宜绿色那种,可以产生镜面效果].B : 喷砂处理; 可以使表面获得较为精细美观之效果.①干喷砂处理; 1毫米厚度以下不锈钢适宜用石英砂(粒度为0.5~0.2/mm),气压为10个工业大气压,即0.5~0.1mpa,压缩空气为无水无油.②湿喷砂处理; 将石英砂与水混合为砂浆,适量加点亚硝酸钠,其它同上.③上述完成后对工件再进行清洗,干燥工序.3. 表面处理范围;不锈钢表面可以送去专门工厂进行加工;它可以电镀铬/铜/锌/锡/镉/钛/渗氮/氮碳共渗/电解饨化/着黑色/彩色/腐蚀加工/刻印花纹图案/浮雕精饰加工等.2、不锈钢表面处理过程常见问题及预防措施前言不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。
故广泛应用于化工行业,食品机械,机电行业,环保行业,家用电器行业及家庭装潢,精饰行业,给予人们以华丽高贵的感觉。
不锈钢的应用发展前景会越来越广,但它的应用发展很大程度上决定不锈钢表面处理技术发展程度。
一、常见不锈钢表面处理方法常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法:①表面本色白化处理;②表面镜面光亮处理;③表面着色处理。
二、不锈钢表面处理方法有如下几种:⑴化学氧化着色法;⑵电化学氧化着色法;⑶离子沉积氧化物着色法;⑷高温氧化着色法;⑸气相裂解着色法。
三、不锈钢表面处理加工过程中存在问题3.1 焊缝缺陷:焊缝缺陷较严重,采用手工机械打磨处理方法来弥补,产生的打磨痕迹,造成表面不均匀,影响美观。
304不锈钢的说明304不锈钢是不锈钢中常见的一种材质,密度为7.93 g/cm3,业内也叫做18/8不锈钢。
耐高温800度,具有加工性能好,韧性高的特点,广泛使用于工业和家具装饰行业和食品医疗行业。
市场上常见的标示方法中有06Cr19Ni10,SUS304,其中06Cr19Ni10一般表示国标标准生产,一般表示ASTM标准生产,SUS 304表示日标标准生产。
304 是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。
为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性,钢必须含有18%以上的铬,8%以上的镍含量。
304不锈钢是按照美国ASTM标准生产出来的不锈钢的一个牌号。
304不锈钢的基本参数值如下:抗拉强度σb (MPa)≥520304条件屈服强度σ0.2 (MPa)≥205伸长率δ5 (%)≥40断面收缩率ψ (%)≥60硬度:≤187HB;≤90HRB;≤200HV密度(20℃,g/cm3):7.93熔点(℃):1398~1454比热容(0~100℃,KJ·kgK):0.50热导率(W·m·K):(100℃)16.3,(500℃)21.5线胀系数(10·K):(0~100℃)17.2,(0~500℃)18.4电阻率(20℃,10Ω·m):0.73纵向弹性模量(20℃,KN/mm):193产品标准对于304不锈钢来说,其成份中的ni元素非常重要,直接决定着304不锈钢的抗腐蚀能力及其的价值。
304中最为重要的元素是Ni、Cr,但是又不仅限于这两个元素。
具体的要求由产品标准规定。
行业常见判定情况认为只要Ni含量大于8%,Cr含量大于18%,就可以认为是304不锈钢。
这也是为什么业内会把这类不锈钢叫做18/8不锈钢的原因。
其实,相关的产品标准对304有着非常清楚的规定,而这些产品标准针对不同形状的不锈钢又有一些差异。
下面是一些常见的产品标准与测试。
不锈钢常用表面处理方法Revised by Petrel at 2021不锈钢常用表面处理方法:不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。
故广泛应用于化工行业,食品机械,机电行业,环保行业,家用电器行业及家庭装潢,精饰行业,给予人们以华丽高贵的感觉。
不锈钢的应用发展前景会越来越广,但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理技术发展程度。
1不锈钢常用表面处理方法1.1不锈钢品种简介1.1.1不锈钢主要成分:一般含有铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钛(Ti)等优质金属元素。
1.1.2常见不锈钢:有铬不锈钢,含Cr≥12%以上;镍铬不锈钢,含Cr≥18%,含Ni≥12%。
1.1.3从不锈钢金相组织结构分类:有奥氏体不锈钢,例如:1Cr18Ni9Ti,1Cr18Ni11Nb,Cr18Mn8Ni5。
马氏体不锈钢,例如:Cr17,Cr28等。
一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不锈钢。
1.2常见不锈钢表面处理方法常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法:①表面本色白化处理;②表面镜面光亮处理;③表面着色处理。
1.2.1表面本色白化处理:不锈钢在加工过程中,经过卷板、扎边、焊接或者经过人工表面火烤加温处理,产生黑色氧化皮。
这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是NiCr2O4和NiF二种EO4成分,以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。
但这种方法成本大,污染环境,对人体有害,腐蚀性较大,逐渐被淘汰。
目前对氧化皮处理方法主要有二种:⑴喷砂(丸)法:主要是采用喷微玻璃珠的方法,除去表面的黑色氧化皮。
⑵化学法:使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。
从而达到不锈钢本色的白化处理目的。
处理好后基本上看上去是一无光的色泽。
这种方法对大型、复杂产品较适用。
1.2.2不锈钢表面镜面光亮处理方法:根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法来达到镜面光泽。
随着经济的发展,人民生活水平的提高以及科学技术的进步,彩色不锈钢在建筑装饰、轻工用品及食品、厨房等领域得到了广泛的应用。
把着色工艺与丝网印刷等工艺结合起来,在彩色不锈钢板及其制品的表面制作出各种精美的图案文字,做到锦上添花,对提高彩色不锈钢及其制品的使用价值和欣赏价值具有重要的意义。
彩色不锈钢花纹装饰板是首先采用丝网印刷技术在经过前处理的不锈钢表面印制上有一定厚度、耐着色液的腐蚀、附着牢固、易于去除且图纹再现精度高的花纹图案油墨膜层,然后用表面氧化法对其余表面进行着色。
通过控制着色时间及封孑L、硬化等处理工艺,在板的表面获得不同厚度的着色膜。
最后把油墨膜去除,即可获得有图纹的彩色不锈钢装饰产品。
彩色不锈钢图纹装饰工艺流程工艺流程如下:不锈钢件→机械抛光→清洗→除油→清洗→电抛光→清洗→活化→干燥→丝网印刷→干燥→化学着色→清洗→硬化处理→清洗→封孔→清洗→去除油墨膜→清洗→烘干→检验→产品。
彩色不锈钢着色手艺1、化学着色法碱性化学着色法是将不锈钢在含有氢氧化钠和氧化剂与还原剂的水溶液中进行着色。
着色前不锈钢表面的氧化膜不必除去,在自然生长的氧化膜上面再生长氧化膜。
随着氧化膜的增厚,表面颜色发生变化,由黄色→黄褐色→蓝色→深藏青色。
2、不锈钢上搪瓷或景泰蓝着色法。
不锈钢上搪瓷或景泰蓝能生产与玻璃相似的平滑光泽的有图样花纹的彩色硬质表面,但由于涂层与不锈钢的密着性问题,所以主要是用于工艺品。
3、有机物涂覆着色法。
在不锈钢上进行涂覆着色的方法,是使用透明或不透明着色涂料涂覆在不锈钢上。
过去由于钢板与涂料的密着性不好而使其在用途上受到限制。
直至20世纪80年代,随着涂覆技术的提高,卷板的涂覆已成为可能,因而,涂覆不锈钢板和着色镀锌铁板,彩色铝合金板一样,在建筑材料等方面得到广泛应用。
涂覆不锈钢板的重要因素有不锈钢原板的选择,确保密着性的前处理方法,耐蚀性高的涂料的选择,和涂料的正确涂覆和烘烤。
用作屋顶板应采用SUS304及SUS430,用于涂覆不锈钢的涂料有较长寿命的硅改性聚醋树脂,或丙烯酸树脂与环氧树脂共用涂料,具有室外耐候性,即具有保光、保色和耐水点腐蚀等特长。
不锈钢板的各种名称与俗称2B不锈钢板是冷轧后退火、酸洗,表面有一定程度氧化,较暗。
BA不锈钢板是冷轧后光亮退火,表面不氧化,较亮。
8K镜面板,俗话又称8K板,也称为镜面板,用研磨液通过抛光设备在不锈钢板面上进行抛光,使板面光度像镜子一样清晰。
释文:不锈钢原材料经研磨和抛光加工后表面平整而具镜面光泽的不锈钢板材,有2B,BA,普通面,8K面,8K面最好. 在镜面板还可以镀色,镀了颜色的不锈钢板又可以称为彩色不锈钢板。
拉丝板,也有称为哑光不锈钢板;拉丝只是一种工艺,而与不锈钢的种类没有关系,也就是说普通钢板也可以做成拉丝板;拉丝板一般是指表面纹路加统称,以前的叫法是磨砂板,表面的纹路有直纹、乱纹(和纹)、波纹和螺纹等主要几种。
抗指纹(也称无指纹)不锈钢板,是通过纳米涂层技术在不锈钢表面形成极薄且坚固的保护层的处理工艺,使不锈钢表面不但可以达到抗指纹的效果,还可以提高防耐腐蚀的能力;并且加工方面,如折弯或冲压等一般加工处理都可以满足要求。
从而改善了我们在使用不锈钢产品中指纹或油污所带来的影响;解决了表面易粘灰尘、不易清洁的难题。
同时避免了常用化学溶剂处理指纹或油污,而造成的不锈钢表面损伤,发黑、或失去光泽的弊端。
这是一种新型的不锈钢表面加工工艺,对不锈钢的材质不限:如201#、202#、301#、304#、430#、443#等都可以加工处理! 彩色不锈钢装饰板色彩绚丽,是一种非常好的装饰材料,用它装饰尽显雍容华贵的品质,彩色不锈钢板同时具有抗腐蚀性强、机械性能较高、彩色面层经久不褪色、色泽随光照角度不同会产生色调变幻等特点,彩色不锈钢板而且彩色面层能耐200℃的温度,耐盐雾腐蚀性能比一般不锈钢好,彩色不锈钢板耐磨和耐刻划性能相当于箔层涂金的性能。
彩色不锈钢板当弯曲90℃时,彩色层不会损坏,可用作厅堂墙板、天花板、电梯厢板、车箱板、建筑装潢、招牌等装饰之用,彩色不锈钢板一般都用在装饰墙面。
HL不锈钢板201 HL 就是低镍板。
普通钢铁的电解着色(一)普通钢铁的电解着色工艺普通钢铁电解着蓝色的工艺如下:氢氧化钠(NaOH) 37.5g/L 电流密度0.2A/dm2无水亚砷酸(H3As03) 37.5g/L 处理时间2~4min氰化钠(NaCN) 7.5g/L(二)钢在铜盐溶液电解着彩色1.普通钢铁在铜盐电解液中着色工艺流程钢铁制件→除油→水洗→除锈→水洗→电解抛光→水洗→弱浸蚀(活化)→水洗→电解着色→水洗→干燥→成品。
2.电解抛光液配方及工艺条件磷酸(H3P04,85%) 63%溶液温度50~80℃硫酸(H2S04,98%) 15%电流密度10~90A/dm2铬酐(Cr03) 10%处理时间8~15min水(H20) 12%3.电解着色溶液的配方及工艺条件硫酸铜(CuS04·5H20) 0.15mol/L 溶液温度室温络合剂0.45mol/L 电流密度l0~20A/dm2稳定剂 1.50mol/L 处理时间根据需要的颜色而定溶液pH l3~13.54.工艺参数对颜色的影响(1)电解着色溶液pH值溶液在室温及电流密度为l0mA/dm2的操作条件下,溶液的pH 不同,所得的色泽也不同。
pH低于l2时,电解不上颜色,pH为12时,可以得到棕黑色;pH值为l2.5时,可以得到多种颜色,但色泽不均匀,pH为13时,才可以得到各种均匀的颜色。
见表4-14。
(2)电解着色时间的影响在同一种溶液(pH相同)、室温以及电解电流密度为10mA/dm2的条件下,电解着色的时间不同,也可以得到不同的颜色。
时间由短到长时,出现的颜色由蓝到黄再到紫色,后又再到蓝色。
见表4-15。
表4-l4溶液的pH值对着色的影响处理时间/min溶液的pH10 12 12.5 134 6 8 10 无色无色无色无色棕黑棕黑棕黑棕黑黄绿浅黄橙色橙色黄绿浅黄黄色橙黄表4-l5 着色时间对颜色的影响时间/min 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 颜色紫红紫蓝紫色黄绿绿黄黄色橙黄紫色紫红蓝色三、不锈钢电解着色的机理有人用1Crl8Ni9Ti不锈钢在100mL/L硫酸、50g/L铬酐、少量表面活性剂和少量添加剂的电解液中进行了电解着银灰色的研究,对不锈钢着色按Evans等提出的原理做了解释。
工厂常用不锈钢表面处理方法1、1. 预处理;A : 去毛刺,去焊疤; 使用手提打磨机,磨片有玻璃钢纤维基体树脂型和砂纸型.B : 去油污,尘埃,泥土,指印; 使用碱或酸洗或有机溶液洗,喷砂,滚光等方法.2. 抛光处理;A : 使用磨光轮进行抛光处理;[ 磨光轮就是用布片层叠而成的那种,在高速旋转下(20~35M/S即当使用Φ300的布轮时,其速度为2000r/min就可以了)在高速旋转下涂擦上抛光膏(有白,黄,绿,红色几种), 抛光不锈钢适宜绿色那种,可以产生镜面效果].B : 喷砂处理; 可以使表面获得较为精细美观之效果.①干喷砂处理; 1毫米厚度以下不锈钢适宜用石英砂(粒度为0.5~0.2/mm),气压为10个工业大气压,即0.5~0.1mpa,压缩空气为无水无油.②湿喷砂处理; 将石英砂与水混合为砂浆,适量加点亚硝酸钠,其它同上.③上述完成后对工件再进行清洗,干燥工序.3. 表面处理范围;不锈钢表面可以送去专门工厂进行加工;它可以电镀铬/铜/锌/锡/镉/钛/渗氮/氮碳共渗/电解饨化/着黑色/彩色/腐蚀加工/刻印花纹图案/浮雕精饰加工等.2、不锈钢表面处理过程常见问题及预防措施前言不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。
故广泛应用于化工行业,食品机械,机电行业,环保行业,家用电器行业及家庭装潢,精饰行业,给予人们以华丽高贵的感觉。
不锈钢的应用发展前景会越来越广,但它的应用发展很大程度上决定不锈钢表面处理技术发展程度。
一、常见不锈钢表面处理方法常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法:①表面本色白化处理;②表面镜面光亮处理;③表面着色处理。
二、不锈钢表面处理方法有如下几种:⑴化学氧化着色法;⑵电化学氧化着色法;⑶离子沉积氧化物着色法;⑷高温氧化着色法;⑸气相裂解着色法。
三、不锈钢表面处理加工过程中存在问题3.1 焊缝缺陷:焊缝缺陷较严重,采用手工机械打磨处理方法来弥补,产生的打磨痕迹,造成表面不均匀,影响美观。
0 前言不锈钢具有优异的耐腐蚀性和耐磨性,广泛应用于宇航、海洋、核能和石化等方面。
随着人们生活水平的提高,民用产品,如建筑、家电、汽车和橱房用品等对不锈钢制品的需求量也在扩大.并不断向装饰性和艺术性方面发展,固此对不锈钢表面色彩的要求也不断提高。
不锈钢着色技术的开发研究满足了这一要求,可使不锈钢表面形成各种不同的鲜艳色彩[1]。
彩色不锈钢有如下特点[2]:彩色丰富,灰度等级多;彩色是由化学反应形成的薄膜经光干涉作用的结果,故不会产生脱落、退色,始终保持鲜艳;耐磨损,耐腐蚀,耐高温,抗风化;能弯曲,可拉伸,加工性良好。
因此,彩色不锈钢是一种新型高品位性能优异的材料,尤其适合于高档建筑装饰材料。
彩色不锈钢板近年来由于它所具有的独特性,应用越来越广现在,国外在建筑物上大量采用彩色不锈钢制品作装饰,彩色不锈钢板已经风靡一时。
目前不锈钢化学着色常用方法如下[2]:(1)重铬酸盐氧化法:将不锈钢置于熔融态的重铬酸钾(钠)中进行氧化,获得黑色的氧化膜。
此法弊端多,应用较少。
(2)硫化法:将不锈钢在10%的草酸溶液中浸渍,清洗干燥后再浸在1%的硫化钠溶液中,得到一层黑色的膜(由Fe2S3和Ni、Gr等金属盐组成)。
此膜美观,装饰效好,但是只能得到单一的黑色。
(3)脉冲激光照射法:先将不锈钢板浸渍于硝酸溶液中,然后用脉冲激光照射,通过控制时间使钢板表面呈现各种颜色。
该方法很有发展潜力。
(4)碱性着色法:在含有氧化剂和还原剂的强碱性水溶液中使不锈钢着色,其特点是利用自然成长的薄膜(不必除去钝化膜)再生长不同厚度的氧化膜。
这种方法毒性较小,但槽液温度高,溶液易挥发,色彩控制困难,色彩面窄,易退色。
(5)酸性氧化着色法:把不锈钢浸渍于着色溶液中,通过化学反应在不锈钢表面形成无色透明氧化膜对光干涉而成色。
这种方法易控制,槽液温度较低,溶液寿命长,且能得到宽光谱的多种色彩。
(6)二步法:先在不锈钢表面沉积铜、锌、钛、镍或其他合金层后,利用沉积层容易着色的特点,再在沉积金属上进行化学着色。
该方法着色宽广,色质鲜明美观,易控制,操作方便,能制作复杂的图案,且能套色,目前已能得到各种色彩或山水花鸟图案风景。
其中不锈钢着色因操作设备简单,工艺维护方便而备受青睐。
我国的不锈钢化学着色研究起步时间较晚,但也取得了一些成果。
周细应等[3]采用硫酸和铬酐溶液对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了化学着色实验研究了前处理工艺、着色液质量浓度、温度等因素对不锈钢化学着色时表面彩色膜质量的影响。
CrO3和H2SO4的质量浓度过高,会使化学着色时的颜色变得难以控制,并且在获得深色彩时,色泽不够光亮,着色温度过低时,着色起始点推迟,试件表面电位增加缓慢,转化膜的形成速度明显降低,而且着色的色彩不均匀。
张颖等[4]在组分为: CrO3200~250g/L,H2SO4270~340g/L的着色体系中,加入适量MnCO3和有机复合添加剂,对不锈钢试样进行了表面化学着色。
研究表明,通过加入添加剂的办法,可有效降低着色温度。
经过工艺参数的选择,在温度为50~90℃和时间为10 ~35min条件下,得到了蓝、金黄、黄绿、紫红等色彩的不锈钢制品,经坚膜封闭后,所得的彩色不锈钢具备耐磨、耐蚀和耐沾污等性能。
倪小平[5]采用控制着色时间并不断观察转化膜层色泽的方法,制备出了黑色不锈钢化学转化膜啊,不锈钢零件随着时间的推移,可生成多种不同的色膜,依次出现深蓝、蓝黑、亮黑、紫红及鲜绿等系列干涉色。
肖鑫等[6]通过在着色液中添加适量的硫酸锌、XHG-A(过元素无机盐)、XHG-B(含钼化合物),达到降低着色温度、增加着色颜色种类、提高着色膜的重现性和质量等目的,着色温度可降低到60℃以下,通过控制着色时间,着色颜色可以有茶色、蓝色、橙色、金黄色、红色、绿色、黄绿色系列。
在常用的原色不锈钢中,奥氏体不锈钢是最合适的着色材料,可以得到令人满意的彩色外观。
铁素体不锈钢由于在着色溶液内会增加腐蚀的可能性,得到的色彩不如前者鲜艳。
而低铬高碳马氏体不锈钢,由于其耐蚀性能更差,只能得到灰暗的色彩或黑色的表面。
据报道[7],奥氏体不锈钢经采用低温表面氧化处理着色法着色后,在工业大气中暴露6年,在海洋性气氛中暴露1年半,在沸水中浸泡28天,或被加热到300℃左右,其彩色光泽均无变化。
此外,它还可以承受一般的模压加工、拉延和弯曲加工以及加工硬化等。
目前,彩色不锈钢除了用于建筑物外壁和窗框装饰之外,还可用于其他许多领域。
例如,可采用黑色不锈钢板制作太阳能集热板,其选择吸热率可达91%~93%。
在工艺美术界,将彩色不锈钢与印刷术相结合,可采用蚀刻与研磨以及网点法相配合的工艺,生产出永不褪色的立体浮雕壁画、挂屏等。
另外,用彩色不锈钢制造家用电器、炊具、厨房设备、卫生间用具,将深受消费者的喜爱[8]。
现在的彩色不锈钢板色彩绚丽,是一种非常好的装饰材料,用它装饰尽显雍荣华贵的品质,彩色不锈钢板同时具有抗腐蚀性强、机械性能较高、彩色面层经久不褪色、色泽随光照角度不同会产生色调变幻等特点,可用作厅堂墙板、天花板、电梯厢板、车箱板、建筑装潢、招牌等装饰之用,彩色不锈钢板一般都用在装饰墙面[9]。
不锈钢化学着色法是常用的制造彩色不锈钢的方法,该方法所需设备和工艺简单,操作参数可以量化,便于数字控制,便于实现工业化生产,能降低工艺消耗,提高着色精度。
然而目前使用的化学着色液成分中铬酐含量高达250g/L,严重污染环境。
因此对不锈钢化学着色液降低铬酐含量的研究是很有意义的。
1 实验研究部分1.1 实验仪器与药品1.1.1 实验仪器名称型号生产厂家20A/12V硅整流器ZDA 浙江省绍兴市承天电器厂数显恒温水浴锅HH-2 常州奥森电器有限公司漆膜耐磨仪JM-1 深圳市方源仪器有限公司电热鼓风干燥箱101 北京市永光明医疗仪器厂1.1.2 药品名称分子式纯度生产厂家硫酸H2SO4分析纯衡阳市迅源化学试剂有限公司盐酸HCl 分析纯衡阳市迅源化学试剂有限公司磷酸H3PO4工业级衡阳市迅源化学试剂有限公司三氧化铬CrO3分析纯天津市风船化学试剂科技有限公司硫酸锌ZnSO4分析纯北京康普汇维科技有限公司硫酸锰Mn SO4分析纯天津市科密欧化学试剂有限公司钼酸铵(NH4)6Mo7O24·4H2O分析纯天津市光复科技发展有限公司氢氧化钠NaOH 工业级汕头市西陇化工厂有限公司磷酸钠Na3PO4工业级成都金山化学试剂有限公司碳酸钠NaCO3化学纯湖南省株洲市化学工业有限公司硝酸钠NaNO3分析纯湖南师大化学试剂厂氯化钠NaCl 分析纯天津市北方天区化学试剂厂硅酸钠Na2SiO3化学纯湖南省株洲市化学工业有限公司1.1.3 材料选用的试片为304不锈钢试片,规格为50mm×50mm×1mm1.2 化学着色原理不锈钢着色反应原理:Evans等提出了控制电位法着色原理,着色原理如图 1 所示,当不锈钢浸入着色液时,会发生如下电化学反应:阳极反应:M→M z++ze(M 代表不锈钢中金属元素,如Cr、Fe、Ni等)阴极反应:Cr2O2-7+14H +6e﹣—→7H20+2Cr3+当浸渍一段时间后,不锈钢基体与着色液接触界面上发生如下反应,并形成氧化膜:pM z++qCr3++rH2O==MpCrqO+2rH+(式中3q+zp=2r)此时,阳极反应在氧化膜的孔底部进行。
阴极反应在膜的表面进行,阳极反应的产物通过扩散到达膜表面,在膜孔的顶部和底部之间存在电势差ΔE,随着膜加厚,ΔE也增大。
不锈钢通过这种方法着彩色之后,表面会形成一层薄膜能大大提高不锈钢的装饰性、耐蚀性、耐磨性。
彩色不锈钢显色机理:彩色不锈钢表面显示的各种色泽,并不是着色过程中形成了有色的表面覆盖膜层.而是由于表面形成的无色氧化膜对光有干涉作用。
光的干涉原理如图2所示入射光在氧化膜表面A点一部分反射回空气中,另一部分在氧化膜中折射,沿AB方向前进,遇到光亮不锈钢基体的表面B点发生全反射,在C点发生折射进入空气中, A点的反射光和 c点的折射光之间存在相差和光程差,这两束光相遇时会发生干涉现象,而当氧化膜表面反射光和经氧化膜折射后的光通过光干涉现象而相互加强时,对应于该波长光的色调被加强并显示出符台该波长的色彩。
由此可知,入射光的角度不同,氧化膜的厚度不同,会显示出不同的颜色。
1.3 工艺流程不锈钢试片→化学除油→清洗→电解抛光→回收→清洗→活化(10%H2SO4+10%HCl,温度40~50℃,时间2~3min )→清洗→化学着色→回收→清洗→硬化处理→回收→清洗→封闭处理→清洗→干燥→检验→成品。
1.3.1 化学除油除油采用的碱性化学除油,其工艺规范见表1:表1 除油工艺规范氢氧化钠20 g/L碳酸钠30 g/L磷酸钠30 g/L温度65℃时间5min1.3.2电解抛光工艺采用磷酸-硫酸体系中阳极电解抛光的方法,其工艺规范见表2:表2 电解抛光工艺规范磷酸580~620 mL/L硫酸280~320 mL/L铬酐40~60 g/L甘油20~40 mL/LD10~30 A/dm2k温度50~60℃时间4~5min1.3.3固化处理工艺不锈钢经化学着色处理后,虽已获得色泽鲜艳的着色膜,但膜层疏松多孔,质地较软不耐磨,且易被污物沾污,因此必须进行固化处理,其工艺规范见表3:表3 固化处理工艺规范铬酐250 g/ L硫酸 1.4 mL/L亚硒酸适量D0.5~1.0 A/dm2k温度45~55℃时间10~15min1.3.4封闭处理工艺不锈钢经硬化固膜处理后,膜层硬度、耐磨性和耐蚀性均得到了提高,但表面多孔易被污染,需进行封闭处理,其工艺规范见表4:表4 封闭处理工艺规范硅酸钠10g/L钼酸铵适量温度沸腾时间min 5min1.3.5性能检测1.3.5.2着色膜外观检测(目测法)检测方法:通过控制化学着色的时间,在 85℃的着色液中制取不同颜色试片,观察试片着色膜颜色的变化规律,并记录在试验数据本上。
1.3.5.2耐磨性检测(GB/1768-79)检测方法:取一着色后的不锈钢试片,将其固定在耐磨仪工作转盘上,在加压臂上加上250g载重和经整新的橡胶砂轮,在臂的末端加上与砂轮重量相同的平衡砝码,轻轻放下压臂。
放下吸嘴,并调节至离试片1.5mm处。
依次开启总开关、吸尘器开关、转盘开关。
3min后即行停止,取下试片,抹去浮屑,拿一片着过色的试片与之对照。
观察颜色是否发生变化。
1.3.5.3耐热性检测(GB/T11418-1989)检测方法:去4片着色后的不锈钢试片,留取一片作为对照,将其余3片试片平方到200℃恒温烘箱中,并使着色面朝上,然后关好烘箱。
8h后关掉电源,将试片取出冷却后,拿未烘烤的试片与之对比,观察膜层是否有变色、气泡、脱皮、开裂等现象。