無錫不銹鋼著色處理技術
時間：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。對著色技術進行了種種研究，促進了實用化。本文將就不銹鋼著色技術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，以其制造技術和產品性能為中心。
一、前言
無錫不銹鋼，由于有優良的耐腐蝕性和機械性能等，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，對其外表、形態十分重視，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進行研究，并且小規模地用于照相機、精密機器和工藝品等產品上。近年來，隨著不銹鋼用途的多樣化、高級化，對著色技術的要求就更加迫切。著色技術研究工作的發展，促進了它的實用化。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已被確立，并得到大量使用。本文將就不銹鋼著色技術中這三個著色不銹鋼板，以其制造技術和產品性能為中心，談論一下日本的現狀。
二、無錫不銹鋼的著色技術①②
不銹鋼的著色技術有很多種，大致有以下四種類別:
(1)采用化學處理著色
(a)高溫著色法
(b)低溫著色法
(2)采用有機物涂覆著色
(a)涂刷法
(b)薄膜法
(3)采用搪瓷或景泰藍著色
(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，利用光的干涉現象而得到彩色的方法。但彩色的再現性或氧化膜耐磨耗性等有問題，不太實用。自從因科法的技術開發以來，上述問題得到了解決，在多方面得到應用。
在無錫不銹鋼上進行涂覆的方法，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用。
無錫不銹鋼的搪瓷或景泰藍著色③，能產生與玻璃相似的平滑、光澤性的硬質表面。但涂層與不銹鋼的密著性問題，需要高度的技術水平才能解決，所以主要是用于工藝品。
鍍復有色金屬的著色法如鍍金、鍍黑鉻、鍍銅等，特別是連續鍍銅法，已在工業上得到應用，在建筑材料上，應用更廣。
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。這種技術的著色控制容易，著色膜的耐磨耗性較高，可以大規模進行生產。作為彩色不銹鋼板，被廣泛應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行脫脂之后，在含有鉻酸與硫酸的溫水溶液中進行浸漬。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℃
隨著浸漬時間的增長，形成其氧化膜的厚度在變化，便依次著成藍色、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行。這是該法的第一個特點。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間，與形成薄膜的電位及氧化膜顏色的關系。把圖2著色電位曲線上的A點稱作著色開始點，與此相對應的電位差，為薄膜形成電位。對不銹鋼SUS 304BA加工時，6mυ著成藍色，13mv著成金黃色，16.5mv著成紅色，19.5mv著成綠色。當電位達到30mv時，薄膜迅速產生溶解，得不到均勻的著色薄膜。
著色的控制是以著色開始點為基準進行的，因此必須正確掌握這一點。但是，由于進行著色的不銹鋼板的表面狀態不同，這個著色開始點不是很明瞭的。為此，已經研究出用電子計算機來掌握著色開始點⑥的辦法，并已得到實際應用
對于鐵素體不銹鋼的看法，有文獻述說了采用的種種方法⑦。
著色后的不銹鋼，還要接著進行硬膜處理。就在含有少量磷酸的鉻酸水溶液中，以不銹鋼作為陰極，用電解處理方法進行。
電解處理條件:
CrO3 250g/l
H3PO4 25g/l
溫度 常溫
電流密度 0.2～0.4A/d㎡
電解時間 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，是因科法的第二個特點。
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，會呈現出不同的顏色。由于視角度不同，也會呈現出不同顏色。
各種分析的結果認為，著色膜是不銹鋼的不動態化薄膜的一種。不銹鋼SUS304的著色膜為(Cr，Fe)2O3?(Fe，Ni)O?XH2O。
但是，在著色液中被強制氧化的薄膜，不是在普通不銹鋼上生成的不動態薄膜那樣致密的薄膜，而是分布有無數個大小約為100～200 細孔的多孔薄膜，因此，其耐磨耗性是不好的。采用硬膜處理，在陰極側不銹鋼表面上發生的氫，將細孔中殘留的六價鉻還原為三價鉻，Cr2O3，Cr(OH)3等成為沉淀物，埋入細孔中，能夠改善其耐磨耗性能。
彩色無錫不銹鋼板著色薄膜的構成與不動態薄膜同。而且，因為厚得多，耐蝕性比原不銹鋼優越。
0.2N HCl溶液中的彩色不銹鋼板表面電位的經時變化
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，盡管長時間浸漬后，也能維持不動態領域的電位，且穩定。圖4示出在0.1N NaCl水溶液中的陽極曲線，并示出這時也是穩定狀態，盡管在電化學作用下，也比原不銹鋼的耐蝕性好。另外，經拋棄試驗(JIS D0201)240小時，也幾乎不發生銹蝕。
一、前言
無錫不銹鋼，由于有優良的耐腐蝕性和機械性能等，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，對其外表、形態十分重視，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進行研究，并且小規模地用于照相機、精密機器和工藝品等產品上。近年來，隨著不銹鋼用途的多樣化、高級化，對著色技術的要求就更加迫切。著色技術研究工作的發展，促進了它的實用化。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已被確立，并得到大量使用。本文將就不銹鋼著色技術中這三個著色不銹鋼板，以其制造技術和產品性能為中心，談論一下日本的現狀。
二、無錫不銹鋼的著色技術①②
不銹鋼的著色技術有很多種，大致有以下四種類別:
(1)采用化學處理著色
(a)高溫著色法
(b)低溫著色法
(2)采用有機物涂覆著色
(a)涂刷法
(b)薄膜法
(3)采用搪瓷或景泰藍著色
(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，利用光的干涉現象而得到彩色的方法。但彩色的再現性或氧化膜耐磨耗性等有問題，不太實用。自從因科法的技術開發以來，上述問題得到了解決，在多方面得到應用。
在無錫不銹鋼上進行涂覆的方法，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用。
無錫不銹鋼的搪瓷或景泰藍著色③，能產生與玻璃相似的平滑、光澤性的硬質表面。但涂層與不銹鋼的密著性問題，需要高度的技術水平才能解決，所以主要是用于工藝品。
鍍復有色金屬的著色法如鍍金、鍍黑鉻、鍍銅等，特別是連續鍍銅法，已在工業上得到應用，在建筑材料上，應用更廣。
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。這種技術的著色控制容易，著色膜的耐磨耗性較高，可以大規模進行生產。作為彩色不銹鋼板，被廣泛應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行脫脂之后，在含有鉻酸與硫酸的溫水溶液中進行浸漬。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℃
隨著浸漬時間的增長，形成其氧化膜的厚度在變化，便依次著成藍色、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行。這是該法的第一個特點。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間，與形成薄膜的電位及氧化膜顏色的關系。把圖2著色電位曲線上的A點稱作著色開始點，與此相對應的電位差，為薄膜形成電位。對不銹鋼SUS 304BA加工時，6mυ著成藍色，13mv著成金黃色，16.5mv著成紅色，19.5mv著成綠色。當電位達到30mv時，薄膜迅速產生溶解，得不到均勻的著色薄膜。
著色的控制是以著色開始點為基準進行的，因此必須正確掌握這一點。但是，由于進行著色的不銹鋼板的表面狀態不同，這個著色開始點不是很明瞭的。為此，已經研究出用電子計算機來掌握著色開始點⑥的辦法，并已得到實際應用
對于鐵素體不銹鋼的看法，有文獻述說了采用的種種方法⑦。
著色后的不銹鋼，還要接著進行硬膜處理。就在含有少量磷酸的鉻酸水溶液中，以不銹鋼作為陰極，用電解處理方法進行。
電解處理條件:
CrO3 250g/l
H3PO4 25g/l
溫度 常溫
電流密度 0.2～0.4A/d㎡
電解時間 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，是因科法的第二個特點。
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，會呈現出不同的顏色。由于視角度不同，也會呈現出不同顏色。
各種分析的結果認為，著色膜是不銹鋼的不動態化薄膜的一種。不銹鋼SUS304的著色膜為(Cr，Fe)2O3?(Fe，Ni)O?XH2O。
但是，在著色液中被強制氧化的薄膜，不是在普通不銹鋼上生成的不動態薄膜那樣致密的薄膜，而是分布有無數個大小約為100～200 細孔的多孔薄膜，因此，其耐磨耗性是不好的。采用硬膜處理，在陰極側不銹鋼表面上發生的氫，將細孔中殘留的六價鉻還原為三價鉻，Cr2O3，Cr(OH)3等成為沉淀物，埋入細孔中，能夠改善其耐磨耗性能。
彩色無錫不銹鋼板著色薄膜的構成與不動態薄膜同。而且，因為厚得多，耐蝕性比原不銹鋼優越。
0.2N HCl溶液中的彩色不銹鋼板表面電位的經時變化
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，盡管長時間浸漬后，也能維持不動態領域的電位，且穩定。圖4示出在0.1N NaCl水溶液中的陽極曲線，并示出這時也是穩定狀態，盡管在電化學作用下，也比原不銹鋼的耐蝕性好。另外，經拋棄試驗(JIS D0201)240小時，也幾乎不發生銹蝕。