1973年,伊文斯等人提出不銹(xiu)鋼著色(se)膜生成原理,當不銹鋼浸入鉻酸和硫酸組成的著色液,在不銹鋼表面上發生電化學反應,見圖8-3,不銹鋼金屬(M)鉻、鎳、鐵等在陽極區放出電子變成金屬離子(M2+)。
陽極區: M→M2++2e (8-1) (M代表Cr、Ni、Fe)
在陰極區含六價鉻的鉻酸接收電子變成三價鉻(Cr3+),反應式如下:
陰極區: HCrO-4+7H++3e → Cr3++4H2O (8-2)
當不銹鋼在溶液中浸漬一段時間后,在金屬/溶液界面上金屬離子(M2+)和Cr3+的濃度達到臨界值,并超過了富鉻的尖晶石氧化物的溶解度,由于水解反應而形成氧化膜,反應式如下:
pM2++qCr3++rH2O → MpCrgOq+2rH+(8-3)
其中 2p+3q=2r (8-4)
當氧化(hua)膜(mo)(mo)一旦生成,陽(yang)(yang)極(ji)反(fan)應和陰極(ji)反(fan)應立即(ji)分離,如(ru)圖8-3所示(shi),此(ci)時(shi),陽(yang)(yang)極(ji)反(fan)應仍在(zai)氧化(hua)膜(mo)(mo)的(de)孔底部即(ji)不銹鋼表面進行(xing),陰極(ji)反(fan)應在(zai)膜(mo)(mo)的(de)表面進行(xing)。陽(yang)(yang)極(ji)反(fan)應產(chan)物(wu)M2+通過(guo)微孔向(xiang)外擴(kuo)散,在(zai)孔口和孔底之(zhi)間存(cun)在(zai)擴(kuo)散電位差Δφ,隨著膜(mo)(mo)的(de)加厚(hou),Δφ增(zeng)大。膜(mo)(mo)厚(hou)不同(tong)就產(chan)生不同(tong)的(de)干涉色,這(zhe)就是控制電位差可著彩色的(de)基本原理。