一、不銹鋼電(dian)化學著色法使用的(de)電(dian)信(xin)號
在化學著色法中沒有施加外在的電流。所需的電流、電位,皆發生在不銹鋼的自身,利用輔助電極,如飽和甘汞電極(SCE)或鉑電極(Pt)和精密電壓數字計可以測出不銹鋼存在的電位。
在電(dian)化學(xue)著(zhu)色法中,在不銹鋼(gang)上施加可控制的電(dian)流信號,強(qiang)制不銹鋼(gang)發生氧化,從而(er)生成著(zhu)色膜。施加的電(dian)信號以電(dian)流法表(biao)示(shi)或電(dian)壓法表(biao)示(shi)。
1. 電流法(fa)
又可分(fen)為:
①. 恒定直流電流法,電流大(da)小不變;
②. 脈(mo)沖(chong)(chong)電流法,施加的(de)電流信號是以脈(mo)沖(chong)(chong)的(de)形式不(bu)斷發生變化的(de)。
2. 電位法
又可分為:
①. 脈沖(chong)電位法;
②.恒定(ding)電位法(fa)。
二、不銹(xiu)鋼電化學(xue)著色法的特點(dian)
電化(hua)學著色法的優點:
①. 顏色可控性很好,時(shi)間(jian)范圍寬并縮短;
②. 顏色的重現性好;
③. 受不銹(xiu)鋼表面(mian)狀況(kuang)的影響較(jiao)小;
④. 處理溫度(du)較低,有些工藝可(ke)在室溫下進行,改善了工作(zuo)環境,溶液成分(fen)波動較小;
⑤. 溶液成分(fen)含量較(jiao)低,因而污染程度較(jiao)輕;
⑥. 用脈沖電流法(fa)著色,溶液工作壽(shou)命比化(hua)學法(fa)的(de)長(chang)。
電化(hua)學著色法的缺點(dian)主(zhu)要有兩(liang)點(dian):一是(shi)(shi)(shi)電力線分布不(bu)均(jun)勻(yun),這(zhe)是(shi)(shi)(shi)由不(bu)銹鋼工件(jian)形狀(zhuang)太復雜所引起的,電化(hua)學著色法最(zui)適合(he)簡單(dan)的,如(ru)平(ping)板、帶狀(zhuang)物的著色;二(er)是(shi)(shi)(shi)顏色不(bu)均(jun)勻(yun),這(zhe)是(shi)(shi)(shi)由電流分布不(bu)均(jun)勻(yun)所致,最(zui)好是(shi)(shi)(shi)使用恒電位法來(lai)克服這(zhe)一缺點(dian)。
三、不銹(xiu)鋼電(dian)化(hua)學著色成膜機理(li)
1. 陽極電流(電位)反(fan)應
電化(hua)學著色(se)(se)液的(de)主要成分基(ji)本上是鉻(ge)酐(gan)(CrO3)和(he)硫酸(suan)(H2SO4),不銹(xiu)鋼浸人(ren)著色(se)(se)液并(bing)施加陽極電流(電位(wei))后,在電化(hua)學著色(se)(se)的(de)過(guo)程中陽極發生的(de)反(fan)應為:
M = Mn+ +ne(9-1)
式中(zhong)M表(biao)示不銹(xiu)鋼成分(fen),如鉻(ge)、鎳、鐵等,由于陽(yang)極電(dian)流的作用(yong),金屬成分(fen)以離子態進入著色液(ye)與(yu)金屬的界(jie)面層(ceng)中(zhong)。
2. 陰極電流反應
不銹鋼上(shang)施(shi)加陰極(ji)電(dian)流(電(dian)位)時發生的反應可能是:
HCrO-4+7H++3e = Cr3++4H2O (9-2) 或 Cr2O2-7 +14H++6e = 2Cr3++7H2O
同時伴有水(shui)解反應:
H2O+H++2e = H2+OH- (9-3)
3. 著色膜的形成
當電化學反應(ying)一段時間后,在金屬-溶液界面(mian)上,陽極和陰極電流生成(cheng)的金屬離(li)子在表面(mian)發生水(shui)解反應(ying)如下:
pMn++qCr3++rH2O = MpCrqOr+2rH+ (9-4)
式中,p、q、r為正整數,且(qie)有(you)np+3q=2r的關系。
在溶液-金屬界面上,Mn+、Cr3+的濃度達到臨界值,超過富鉻的尖晶石氧化物的溶解度,水解反應形成著色膜MpCrqOr.
Mn+、Cr3+的擴散乃是著色膜形成的關鍵步驟。陽極反應生成的Mn+通過膜中的孔隙擴散到膜的表面,與陰極反應生成的Cr3+絡合,使著色膜不斷地生長增厚。