一、不銹鋼電化學(xué)著色法使用的電信號


  在化學(xué)著色法中沒有施加外在的電流。所需的電流、電位,皆發(fā)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(shù)字計可以測出不銹鋼存在的電位。


  在電化學(xué)著色法中,在不銹鋼上施加可控制的電流信號,強制不銹鋼發(fā)生氧化,從而生成著色膜。施加的電信號以電流法表示或電壓法表示。


1. 電流法


 又可分為:


①. 恒定直流電流法,電流大小不變;


 ②. 脈沖電流法,施加的電流信號是以脈沖的形式不斷發(fā)生變化的。


 2. 電位法


 又可分為:


  ①. 脈沖電位法;


  ②.恒定電位法。




二、不銹鋼電化學(xué)著色法的特點


 電化學(xué)著色法的優(yōu)點:


  ①. 顏色可控性很好,時間范圍寬并縮短;


  ②. 顏色的重現(xiàn)性好;


  ③. 受不銹鋼表面狀況的影響較??;


  ④. 處理溫度較低,有些工藝可在室溫下進(jìn)行,改善了工作環(huán)境,溶液成分波動較??;


  ⑤. 溶液成分含量較低,因而污染程度較輕;


  ⑥. 用脈沖電流法著色,溶液工作壽命比化學(xué)法的長。


  電化學(xué)著色法的缺點主要有兩點:一是電力線分布不均勻,這是由不銹鋼工件形狀太復(fù)雜所引起的,電化學(xué)著色法最適合簡單的,如平板、帶狀物的著色;二是顏色不均勻,這是由電流分布不均勻所致,最好是使用恒電位法來克服這一缺點。




三、不銹鋼電化學(xué)著色成膜機理


1. 陽極電流(電位)反應(yīng)


  電化學(xué)著色液的主要成分基本上是鉻酐(CrO3)和硫酸(H2SO4),不銹鋼浸人著色液并施加陽極電流(電位)后,在電化學(xué)著色的過程中陽極發(fā)生的反應(yīng)為:


M = Mn+ +ne(9-1)


 式中M表示不銹鋼成分,如鉻、鎳、鐵等,由于陽極電流的作用,金屬成分以離子態(tài)進(jìn)入著色液與金屬的界面層中。


2. 陰極電流反應(yīng)


 不銹鋼上施加陰極電流(電位)時發(fā)生的反應(yīng)可能是:


 HCrO-4+7H++3e = Cr3++4H2O  (9-2)  或  Cr2O2-7 +14H++6e = 2Cr3++7H2O


 同時伴有水解反應(yīng):


H2O+H++2e = H2+OH- (9-3)


3. 著色膜的形成


 當(dāng)電化學(xué)反應(yīng)一段時間后,在金屬-溶液界面上,陽極和陰極電流生成的金屬離子在表面發(fā)生水解反應(yīng)如下:


  pMn++qCr3++rH2O = MpCrqOr+2rH+ (9-4)


  式中,p、q、r為正整數(shù),且有np+3q=2r的關(guān)系。


  在溶液-金屬界面上,Mn+、Cr3+的濃度達(dá)到臨界值,超過富鉻的尖晶石氧化物的溶解度,水解反應(yīng)形成著色膜MpCrqOr.


  Mn+、Cr3+的擴(kuò)散乃是著色膜形成的關(guān)鍵步驟。陽極反應(yīng)生成的Mn+通過膜中的孔隙擴(kuò)散到膜的表面,與陰極反應(yīng)生成的Cr3+絡(luò)合,使著色膜不斷地生長增厚。