关键词：不锈钢；着色；添加剂

中图分类号：TQl77 文献标志码：A

文章编号：1004—227X(2008)lO一0026—03

Application of additives to the coloring on stainless steel／／WANG Peng—cheng．HAN Wen—sheng

Abstract：The effects of six additives including molybdate．manganese salt,oxide，sulfate，zinc salt and rare earth salt on the colored film of stainless steel were discussed．The optimal contents ofthe additives were determined by uniform design method：6 g／L zinc salt，8 g／L molybdate，5 g／L rare earth salt and 3 g／L manganese salt．珊len the coloring temperature wag decreased to 55 oC．the film became more unifonn and brighter with significantly reduced coloring time and low energy consumption．

Kevwords：stainless steel；coloring；additive  First-author’S address：Public Lab of Electrical  Appliances，China National Electric Apparatus Research  Institute，Guangzhou 5 1 0300，China

1 前言

彩色不锈钢具有美感，且使用、观赏价值比较高，因而受到人们的普遍欢迎。由于彩色不锈钢良好的耐蚀性和耐磨性，除了作为装饰外，也广泛地应用于家用电器、建筑装潢、厨房用具等行业【l】，并且不断向高级化和多样化发展【2】。目前，INCO法为工业生产彩色不锈钢的主要方法之一，但是其着色温度高，着色液浓度变化大，重现性和均匀性都较差。本文通过几种

添加剂的搭配使用，改善了膜层，希望能给生产提供一些参考。

2  实验

2．1 材料与试剂

材料：宝新产1Crl8Ni9Ti与日本产304不锈钢板(镜面度达8 K)。

试剂：浓硫酸，铬酐，钼酸盐，锌盐，氧化物，

硫酸盐，稀土盐，锰盐，铬雾抑制剂(均为分析纯)。

2．2 工艺流程．

化学除油一清洗一电解抛光一清洗一电化学活化一清洗一预热一化学着色一清洗一固膜一清洗一封闭—清洗—烘干一检验一成品。

2．3 化学着色液主要成分

化学着色液的主要成分为：250 g／L Cr03，270 mL／L 浓H2S04。

2．4 工艺控制

将微机(工控机)、数模转换器(ADC和DAC)、传感器(精密直流数字毫伏表)、模拟记录器和参比

电极(均由天津市中环电子仪器公司生产)按图1组装。根据实验室得出的各种颜色的着色电位差编制程序，确定起色电位后，用电位差(△够)控制颜色。在软件界面上，预先设定电位差值，当着色电位达到预定值时，计算机发出指令，通过恒电位仪对不锈钢板施加阴极保护，终止着色反应并取出已着色的不锈钢。以微分曲线的转折点为着色的起点，以不同电位差所代表的着色颜色作为终点，可以准确地控制预期的颜色。

3  结果与讨论

3．1  添加剂的选择

选择过渡族金属氧化物及其盐和表面活性剂作为研究对象。在预定温度下，将不锈钢试样浸入基础液和加入了不同添加剂的着色液的混合溶液中，对不锈钢试样的着色效果进行考察。通过外观质量对比进行初步筛选，然后将筛选出来的效果显著的添加剂复配在一起，考察其着色效果，确定最佳的工艺配方。初步选取了6种添加剂，钼酸盐A、锰盐B、氧化物C、硫酸盐D、锌盐E及稀土盐F，对它们的单独使用和结合使用分别进行了试验，用着色膜形成电位的动态测试法对添加剂的着色效果进行比较和用量筛选。图2为不同添加剂(各2 g／L)着色电位与时间的曲

线。由图2可以看出，对比未加添加剂的着色液，氧化物和硫酸盐的加入对着色时间没有明显的影响；而锌盐、稀土盐和锰盐却加快了整个着色进程，尤其是稀土盐的加入，使得控制时间一电位曲线左移，着色的起始电位推迟，且获得所需颜色对应的时间明显缩短。

3．2．5 铬雾抑制剂的影响

实验中，在气体的搅拌和恒温作用下，着色液的水分蒸发较快，而铬雾抑制剂具有发泡作用，可以在液面生成一层较稳定的泡沫以抑制气泡冒出时带出的酸雾和溶液的飞沫。实验证明，加入2 g／L铬雾抑制剂时，效果较好。

3．3 最佳添加剂含量的确定

均匀设计法是一种全新的试验设计方法，特别适用于多因素多水平的试验，可有效降低试验数目，且得到的结果仍然可反映体系的主要特征【7】o对锌盐、钼酸盐、稀土盐和锰盐4种添加剂采用U5(54)均匀设计表(见表6)来确定最佳工艺配方，着色温度55。C，电位差21 mV(ilt时膜层呈较亮的金黄色，便于观察)。以着色膜色泽均匀，光亮度好，无色差且耐蚀性增强为评价指标。

4  结论

(1)通过对多种添加剂的选择和量化，在温度为55 oC，着色液主要成分为250 g／L Cr03、270 mL／L浓H2S04，添加剂为6 g／L锌盐、8 g／L钼酸盐、5 g／L稀土盐和3 g／L锰盐时，可以生产出茶色、蓝色、黄色、红色和绿色的五大色系彩色不锈钢，膜层的色泽度、光亮度和丰满度都有了很大的改善，同时膜层的强度和抗腐蚀性能也有一定提高。铬雾抑制剂在溶液浓度

的控制方面也起到了很大作用。

(2)多种添加剂的结合使用，使得着色温度由常规的85 oC降低到55 oC，极大地降低了成本和能耗，且工艺维护简便，对产业化发展有着重要意义。

参考文献：

【l】陈天玉．不锈钢表面处理技术【M】．北京：化学工业出版社，2004．

【2】韩文生，工鹏程．不锈钢环保抛光和着色工艺开发现状【J】．电镀与涂饰，2007，26(6)：55—59．

【3】张扣IlI，邵红红，纪嘉明．前处理及添加剂对不锈钢化学着色的影响川．腐蚀与防护，2004，25(11)：494-496．

【4】肖鑫，郭贤烙。钟萍，等．不锈钢低温化学着色工艺棚．材料保护，2001，34(I I)：25-27．

【5】徐桦，柳兰梅．不锈钢着色中的稀土添加剂【盯．稀土，2002，23(3)：67-68．

【6】张俊喜’乔亦男，曹楚南，等．不锈钢载波钝化条件_卜．添加剂的作用机

理研究【J】．腐蚀与防护，2002，23(8)：335．339．

【7】方开泰．均匀设计与均匀设计表【M】．北京：科学出版社，1994．

（来源：《电镀与涂饰》）