不銹鋼化學(xué)著色配方 23 (表8-9)，本配方由南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系 曹榮、樊新民和南京醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院 陳文靜、趙春陽、胡芳于2005年10月提出。

 他們?yōu)榱双@得重現(xiàn)性良好、色彩鮮艷的不銹鋼表面色彩和了解不銹鋼表面著色膜成分，采用電位控制不銹鋼表面著色方法；并利用俄歇能譜分析表面膜層成分。通過利用電位變化曲線能夠控制不銹鋼表面氧化膜的厚度，使著色工藝易于控制。

1. 著色工藝步驟

  除油→清洗→浸酸活化→清洗→控電位浸漬著色→清洗吹干→固膜處理（H₃PO₄ 2.5g/L, CrO3 250g/L, DK 0.2~1A/d㎡,試樣陰極電解5~10min,陽極Pb板）→封閉處理→清洗→吹干。

 著色液見表 8-9 配方23, 著色實(shí)驗(yàn)裝置示意圖見圖8-23。

2. 著色工藝參數(shù)的影響

 ①. 著色時(shí)間

   在溫度、著色液濃度確定的條件下，著色時(shí)間加長，膜層加厚，顏色按藍(lán)、金黃、紅、綠變化。時(shí)間過長，氧化膜變得粗糙，甚至粉化。當(dāng)試樣著色電位與著色起始電位差超過30mV時(shí)，表面氧化膜迅速溶解，著色膜質(zhì)量與時(shí)間的關(guān)系見表 8-28。

  著色時(shí)間長于15min后，色澤變得不均勻，難以區(qū)分具體色調(diào)。

  ②. 著色液溫度

  所用配方在低于55℃時(shí)將不能著色，較好的溫度范圍是80~95℃,高于此范圍，溶液水分蒸發(fā)較快，氧化變強(qiáng)，著色周期縮短，顏色控制困難。較低溫度使著色過程加長，利于色彩控制，著色效果好。圖8-24為不同溫度下顏色－時(shí)間關(guān)系曲線。

 ③. 電位的影響

  氧化膜是多孔膜，隨著膜的增厚，陽極反應(yīng)（M→M²⁺+2e,M為Fe、Cr、Ni等）在氧化膜的孔底部進(jìn)行，陰極反應(yīng)在膜的表面進(jìn)行。陽極反應(yīng)產(chǎn)物通過孔向外擴(kuò)散。在陰極區(qū)，溶液中的六價(jià)鉻離子的電子還原為Cr³⁺(Cr₂O^2-₇+14N⁺+6e → 2Cr³⁺+7H₂O),當(dāng)M²⁺、Cr³⁺達(dá)到一定濃度時(shí)。兩極反應(yīng)產(chǎn)生的金屬離子發(fā)生水解作用，形成表面氧化膜（MpCrqOr): pM²⁺+gCr³⁺+rH₂O →MpCrqOr+2rH⁺.在孔口和孔底之間建立了擴(kuò)散電勢(shì)Δμ,隨著膜的加厚，Δμ增大，試樣與參比Pt電極之間的電位差被削弱，趨于減小，實(shí)驗(yàn)測(cè)定的電位－時(shí)間曲線見圖8-25.圖中曲線所示217mV處為著色起始電位，著色終止電位Eo=191mV,不同電位對(duì)應(yīng)不同的膜層厚度，即對(duì)應(yīng)不同的色彩，和用數(shù)字電壓表測(cè)這一區(qū)間的不同電壓值可得到不同色調(diào)的著色效果。

④. 其他工藝參數(shù)

   除油、浸酸活化的樣品比未活化的樣品著色過程加快，提前0.5~1min到達(dá)著色起始電位。

  固膜使氧化膜的耐蝕性、耐磨性顯著提高，未固膜處理的表面顏色在同等負(fù)荷砂紙（600#)的擦拭下更易于被擦掉。

  固膜過程中，新的膜層在氧化膜孔隙或表面形成、增厚，增厚了的膜層使表面色彩變化，因此，固膜控制著色彩的變化。

3. 著色膜層的成分

  用俄歇電子能譜分析，原子數(shù)分?jǐn)?shù)：2.34% S、53.92% O、31.05% Cr、12.69% Fe。

   質(zhì)量分?jǐn)?shù)：2.3% S、26.45% O、49.52% Cr、21.73% Fe.