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扫描法制备彩色不锈钢的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-15  浏览次数:22 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网透露出的讯息:根据焊接电弧物理理论,药皮中的SiO具有较强的细化熔滴作用, CaF具有粗化熔滴作用。D焊条熔渣中SiO含

中华不锈钢网透露出的讯息:根据焊接电弧物理理论,药皮中的SiO具有较强的细化熔滴作用, CaF具有粗化熔滴作用。D焊条熔渣中SiO含量较少,CaF含量较多,熔滴的R增大,使熔滴变粗。另一方面,A、D焊条熔渣的碱度虽然较接近,然而药皮组成物及其配比不同,也是造成熔滴尺寸较大差异的原因。
  
  D焊条熔渣中(或药皮中)SiO含量少,以及渣的碱度略高,有利控制熔滴阶段的增Si反应,焊缝中Si含量较小(表4)。药皮中一定含量的CaF 2,在熔滴阶段具有去氢作用,有利防止气孔产生。根据文献 ,焊条较粗的熔滴,在熔滴反应区吸收的氢量少,带入熔池的氢总量少,有利于减小气孔倾向。
  
  由表5还可看出,3种焊条熔渣中TiO的含量均较高,但是它对焊条熔滴的细化作用不强。这是由于TiO虽然使熔渣的表面张力γ下降,但TiO十分稳定,在熔滴反应区不使熔滴增氧,不能降低熔滴的界面张力γDS,最终不使熔滴的表面张力γ减小。
  
  熔渣中较多的Cr及对熔滴过渡的影响,与它在焊接冶金过程中的形成及冶金反应有关。首先,它是药皮中的金属Cr在先期脱氧过程中的产物。
  
  三角波电流扫描法制备彩色不锈钢的研究郭稚弧,贾法龙,邱于兵(华中理工大学化学系,武汉430074)色膜耐磨性和颜色均匀性以及重现性的影响,利用正交实验,确定了最佳工艺。
  
  1前言不锈钢经过化学或物理的方法进行处理后,在其表面会形成氧化膜,当光照射在上面时,由于光的干涉会呈现出不同的颜色,从而可以获得彩色不锈钢。从70年代开始,人们就对不锈钢着色工艺进行研究。1972年英考欧洲有限公司发明了酸性化学着色法,即INCO法,才使不锈钢着色得到了工业应用。到目前为止,应用最广泛的也是这一类的化学着色方法。但是这种方法操作温度较高,着色液中铬酸的浓度也相当高,环境污染较严重。现在国外为了解决这一问题,都在研究开发对环境污染程度较低的着色新技术,其中相当多的是采用电化学方法,如阳极极化法、方波电流脉冲法、三角波电流扫描法等等。这些方法其优点主要是可以使着色在低温甚至于室温下进行,而且着色具有较好的重现性。用三角波电流扫描着色法,目前国外仅限于理论研究,并未对着色膜的耐蚀及耐磨等性能进行详细研究,国内尚无这方面的研究。
  
  本文主要研究了用三角波电流扫描法对不锈钢进行着色,通过正交实验探讨了最佳的工艺参数,并且对着色膜的各项性能进行测试。
  
  2实验方法2.着色工艺流程如下:不锈钢机械抛光清洗除油清洗电解抛光清洗着色清洗硬化处理清洗封闭清洗烘干(清洗均用蒸馏水。)2.1前处理电镀与环保电解抛光:H 2 .2着色着色液:CrO 490g L.实验中采用三角波电流,实验装置及其电流波形见图1.
  
  2 .3硬化及封闭硬化采用阴极电解处理:CrO硬化处理后的不锈钢试片放入1Na封闭液中煮沸5min,进行封闭处理。
  
  2 .4性能测试2 .4.1耐磨性用负荷500g的瓶塞橡皮在着色膜表面来回摩擦,接触面积为50mm 2,直到颜色改变为止,记下摩擦次数2 .4.2耐蚀性测试把彩色不锈钢试片和未着色试片放入0.2mol L盐酸中,记下试片自然电位随时间的变化情况,从而比较它们的耐蚀性能。
  
  耐热性300℃下烘烤,观察颜色变化情况。
  
  2 .5正交实验设计根据文献报道的有关影响电化学着色因素的资料,以及我们实际操作中的经验,选取我们认为具有代表性的5个因素,即着色时间、着色温度、最小电流密度、最大电流密度和τ(周期)值,各3个水平(见表1),为了避免这5个因素之间发生交互作用,影响实验的准确性,采用L)正交表进行正交实验。
  
  中华不锈钢网透露出的讯息:水平温度,时间,试片在着色后都进行耐磨性能检验,同时对颜色的外观和重现性进行评价,结果以评分的形式作为数据进行处理。
  
  3结果与讨论3.1实验结果及讨论试验发现,试片未被着色的4组实验中i因子的水平均为1 ,而i因子的水平较分散,这就说明i值过低时,不锈钢成膜较困难。在电化学着色过程中,试片上施加阳极电流时发生的反应为:M代表不锈钢中的成分,如Fe、Cr、Ni等金属。
  
  试片上施加阴极电流时发生的反应可能是:阳极和阴极反应中生成的金属离子在表面发生水解反应形成色膜:所以要在不锈钢表面成膜,则阳极电流密度必须达到一定的值,使其表面发生溶解,产生足够的金属离子。另外,在有着色膜的条件下,耐磨性能很差。这说明阳极电流密度过大会导致膜不耐磨,这可能是因为i较大时,阳极溶解速度过快,形成的膜不致密,同时阳极电流过大又会使已形成的色膜部分溶解。实验表明,耐磨性能和颜色的均匀性及重现性之间并无必然的联系,耐磨性能可能只与色膜的微观组成有关,而温度对颜色和耐磨性影响可忽略。
  
  通过正交实验我们筛选出最佳工艺参数为:i为了验证所选取的工艺参数是否可行,我们在不同时间下对不锈钢试片进行着色,具体结果。
  
  颜色深茶深蓝浅蓝亮黄橙黄紫红表中试片的颜色都是经过电解硬化和封闭后所呈现的颜色,而且颜色的重现性和均匀性较好,耐磨次数均在1000次以上。
  
  3.2着色试片耐蚀性测试着色试片与未着色试片在0 .2mol L盐酸中的自然腐蚀电位比较见图2.该图表明彩色不锈钢片在此盐酸中长期浸泡仍然保持钝态电位,而且很稳定。耐蚀性显然要比未着色的要好。
  
  Ⅰ彩色不锈钢Ⅱ未着色不锈钢自然电位随时间的变化3 .3其它性能测试结果着色试片在300℃的环境下烘烤1h,膜的颜色没有变化,表明其热稳定性较好。把彩色试片来回弯曲180°数十次,表面膜无任何损伤,呈现良好的加工性能。
  
  3 .4弯曲试片的着色情况在以上实验中,所采用的试片表面都很平,着色的区域为平面。为了验证此工艺对于曲面着色也有良好的适应性,我们把试片弯曲90°后进行着色,时间为20min,试片为亮黄色,颜色均匀,而且同样条件下做的两个试片其颜色一样。
  
  3 .5颜色的控制由表2表明,随着通电时间的延长,膜的颜色发生变化。一定的电解时间对应着一定的颜色。因此,可通过控制电解时间来获得所需的颜色。在实验中我们发现,黄色对应的电解时间范围较宽,大约20min,相对来说容易控制。温度对于颜色的控制有着很大的影响,温度越高,着色速度越快。同样通电均得到黄色,只是它们的色度依次加深。在较高温度下,颜色的变化较快,所以严格地控制时间与温度显得尤为重要。
  
  3.6与化学着色法的比较三角波电解着色法与化学着色法相比,其优点是着色的重现性较好,而且容易控制。只要调节好适当的工作参数,就可以获得所需要的颜色。目前,我们利用此方法已经在不锈钢表面得到了多种颜色。另外,由于此工艺可以在较低的温度,甚至室温下进行,因此避免了化学法中由于温度过高而带来的环境污染问题。根据目前所做的工作,我们认为此方法有较好的实用价值,具有广阔的前景。中华不锈钢网透露出的讯息

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