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宁波精密铸造:不锈钢电化学着绿色技术的研究

发布日期:2017-11-08 08:59:42 浏览次数:649

    随着经济的发展,人们生活水平的提高,对不锈钢单一的外观色调越来越不满足,不锈钢着色技术的开发获得了各种不同的鲜艳色彩。不锈钢彩色化目前主要有离子沉积氮化物或氧化物法、电化学着色法、气相裂解法、高温氧化法及化学着色法等,其中INCO法最为成熟。虽然INCO法工艺成熟、配方简单、使用广泛,但由于使用CrO3和H2SO4,给环境带来污染。各国表面精饰学者一直在寻找在其它介质中使不锈钢色彩化的研究方法。

  本文将1Cr18Ni9Ti不锈钢置于还原性质的硼酸缓冲液中进行电化学氧化,使其表面形成彩色膜。所得绿色膜层比较稳定,重现性好。此法关键是摒弃了对环境和健康有害的含铬配方,对环境污染较INCO法更具明显的改善,应用前景十分广阔。

  连接,不锈钢试样作为工作电极,饱和甘汞电极作为参比电极,铂电极作为辅助电极。将三电极置于含有硼酸、硫酸亚铁铵、柠檬酸三铵、添加剂ZH~L1(氨类化合物)电解液中,用LK98微机电化学分析系统,将奥氏不锈钢试样在溶液中采用单电位阶跃计时法进行钝化。工艺条件如下:控制电位-700mV,阶跃电位1mV,等待时间1s,采样间隔时间1. 000s,采样点数240点,自动调节极化电流,使研究电极(不锈钢试样)的电位(相对于参比电极)随给定电位发生线性变化,得到钝化曲线,如所示。

  正交实验影响不锈钢彩色化的主要因素有:阳极极化电位温度e,缓冲溶液体积v,柠檬酸三铵溶液体积V柠以及硫酸亚铁铵和添加剂ZH~L1的体积。

  我们把ZH~L1的量固定在1. 0mL,硫酸亚铁铵溶液的量固定在150mL.设计电位、温度、硼酸缓冲溶液、柠檬酸三铵溶液的因素和水平表,通过正交实验,确定不锈钢着绿色的工艺配方。

  预处理对着色的影响试验中发现,不锈钢着色膜的色彩随着膜的厚度有较大的变化,而预处理的好坏又是决定膜厚和表面质量的关键因素。如果预处理不当,则会引起色彩不均匀、颜色不同、色彩暗淡或表面不平整,甚至不能着色。预处理工艺中电解抛光是关键工序。

    添加剂的影响实验表明,采用添加剂ZE-L1的溶液作为本试验的着色电解液。该系列溶液具有色彩稳定性好、易控制、成本低等优点。相关资料表明,随ZH~L1浓度升高,试样的腐蚀和氧化速率增加较快,氧化膜膜厚增加,耐蚀性和耐磨性提高。但用量超过2.0mL后出现轻微过蚀,引起表面光泽和粗糙度变差,所以ZH~L1用量应严格控制。

  着色温度的影响试验结果表明,随着温度的上升,着色膜色调加深,膜厚增加。温度的升高加速了氧化成膜,同时膜的耐蚀性、耐磨性均提高,但光泽和粗糙度变差,这是由于高温下轻微过蚀所致。对于绿色膜,最佳着色温度为60°C,见表1.表1温度对着色效果的影响色彩粗糙度点蚀时间/min金黄较差浅绿较好绿色好绿色好浅蓝差蓝色较差3.4着色时间的影响表明!随着时间的延长1色膜的耐蚀性及耐增加,而6min后,即使时间再延长,着色膜的耐蚀性及耐磨性基本保持不变,其色调保持为棕褐色;但时间太长,如30min,反而引起过蚀,导致表面光泽度和粗糙度变差。对于绿色膜,最佳着色时间为3min. 

    不锈钢着绿色配方及工艺条件:0.15mol/L硼酸缓冲液0.15mol/L硫酸亚铁铵0.1mol/L柠檬酸三铵添加剂ZfrL1蒸馏水本工艺试验结果基本令人满意,可以通过增加阴极处理使其耐蚀性增强。本工艺主要从环保的角度采用了不含铬的配方,对环境污染较IN⑴法有明显的改善,有其广阔的应用前景。




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