彩色不銹鋼著色原理主要有以下幾點(diǎn)：

1. 光的干涉原理

  不銹鋼在酸性化學(xué)著色液中經(jīng)過(guò)表面氧化著色處理后，顯示出各種色彩，并非形成有色的表面覆蓋層。1977年伊文斯最早提出，表面形成的無(wú)色氧化膜的色彩是由于光的干涉所致的。光的干涉原理圖見(jiàn)圖8-1。入射光I從空氣中以入射角i角度照射到氧化膜表面A點(diǎn)，一部分光反射回空氣中成為反射光；另一部分光以人射角γ角度成為折射光在氧化膜中沿AB方向傳播至不銹鋼上B點(diǎn)，當(dāng)遇上不銹鋼基體表面后，就發(fā)生全反射，成為反射光，沿BC方向傳播至C點(diǎn)。在氧化膜C點(diǎn)，一部分經(jīng)折射后進(jìn)入空氣中成為CD光；另一部分在氧化膜內(nèi)反射到不銹鋼基體上。這時(shí)折射光CD與A點(diǎn)的反射光由于存在位相差和光程差，當(dāng)這兩束光相遇就會(huì)發(fā)生光的干涉現(xiàn)象，出現(xiàn)不同的干涉色彩。如果從垂直方向觀察彩色膜時(shí)，入射角為0°,即光束1垂直人射到氧化膜上，見(jiàn)圖8-2所示，其中h為氧化膜厚度，n為氧化膜的折射率，光束2為光束1的反射光，光束3為光束1氧化膜折射后的折射光。反射光2和折射光3為兩相干涉光，總光程差為Δ=2nh.當(dāng)膜層中光程差為該光束光波波長(zhǎng)入的正整數(shù)的k倍，即

通過(guò)光干涉相互加強(qiáng)，對(duì)應(yīng)于該波長(zhǎng)光的色調(diào)被加強(qiáng)而顯示出符合于該波長(zhǎng)的色彩，不同顏色對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)入見(jiàn)表8-2。

2. 膜層厚度與顯示色彩的關(guān)系

  當(dāng)不銹鋼表面氧化膜的折射率 n 一定時(shí)，干涉色主要取決于氧化膜的厚度h 和自然光入射角度i。膜的厚度 h 與顏色的關(guān)系見(jiàn)表8-3。

  實(shí)驗(yàn)證明，在有效著色范圍內(nèi)，膜層厚度隨著著色進(jìn)程的進(jìn)行而持續(xù)增長(zhǎng)，最初薄膜氧化膜顯示藍(lán)色、棕色，進(jìn)而膜為中等厚度顯示金黃色、紅色，后來(lái)膜為厚膜則顯示綠色，共4種主色，加上中間色彩共約十幾種色，但不能顯示日光中的7種彩色。

3. 入射角變化的影響

  當(dāng)氧化膜的厚度h固定時(shí)，入射角的角度i改變，不銹鋼表面的色彩會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，由入射光在折射后的光程差發(fā)生變化所引起。這就是太陽(yáng)光從日出到日落照射在裝飾有彩色不銹鋼的建筑大廈上會(huì)呈現(xiàn)不同色彩的原因。

4. 表面氧化膜的成分改變的影響

  表面氧化膜的成分改變，就會(huì)改變氧化膜的折射率n的大小，即使表面膜的厚度相同，干涉色的色彩也會(huì)發(fā)生變化。根據(jù)氧化膜厚度、膜的色彩對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)入、折射率n的估算值見(jiàn)表8-4[58].試樣3號(hào)與6號(hào)膜層的光程差，從表8-4可見(jiàn)有較好的倍數(shù)關(guān)系。試樣1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)膜層的折射率較接近，但4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)的折射率變化較大，主要原因可能是膜層中的化學(xué)組成不同，含鎳量的差別所造成的。膜層的折射率取決于該氧化膜的結(jié)構(gòu)組成，只有當(dāng)氧化膜的結(jié)構(gòu)一定時(shí)，光程差Δ才能依膜厚h呈線(xiàn)性連續(xù)變化。錢(qián)加權(quán)用俄歇能譜檢測(cè)了6種試樣膜層不同深度的元素相對(duì)含量（原子％），見(jiàn)表8-5。表8-5表明，隨著厚度h的增長(zhǎng)，氧化膜的結(jié)構(gòu)組成出現(xiàn)了較大的改變，膜層的表層和逐層深度中鉻、鎳、鐵、氧等元素的百分含量均發(fā)生了不均衡的變化，光程差Δ不能隨厚度呈線(xiàn)性連續(xù)變化，這是導(dǎo)致其色譜不能呈可見(jiàn)連續(xù)光譜排列的主要原因。假定膜的折射率n不變，光程差Δ為入射光波長(zhǎng)入的整數(shù)倍時(shí)，才能發(fā)生反射光與折射光相干涉而加強(qiáng)，也會(huì)導(dǎo)致彩色不銹鋼彩色色譜不連續(xù)的現(xiàn)象發(fā)生。這由薄膜光學(xué)干涉成色的原理所決定。

5. 不銹鋼固有金屬色澤的影響

  受不銹鋼基體固有金屬色澤的影響，彩色光不能呈現(xiàn)光譜中的任何一種顏色。對(duì)于表面鏡面拋光的和非鏡面拋光的不銹鋼均能獲得富有光澤的鮮艷色彩。由于保持了不銹鋼所固有的反光特性和優(yōu)越的耐蝕性，彩色不銹鋼具有色澤自然、柔和、長(zhǎng)期經(jīng)受紫外線(xiàn)照射而不變色的光學(xué)特性，持久不變。