无锡不锈钢着色处理技术
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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近年来，随着无锡不锈钢用途的多样化、高级化，着色的要求就成为很迫切的事。对着色技术进行了种种研究，促进了实用化。本文将就不锈钢着色技术中的因科法彩色无锡不锈钢板、涂覆不锈钢板、镀铜不锈钢板，以其制造技术和产品性能为中心。
一、前言
无锡不锈钢，由于有优良的耐腐蚀性和机械性能等，在建筑材料、厨房器具、浴槽、家用电器、车辆、汽车等广泛范围得以应用。不锈钢的表面，有美丽和洁净的外观。但是，另一方面，其银白色的金属光泽，又给人以寒冷、锐利的感觉，用于某生产品上，会给人带来冷漠感，使人感到不快。
人们在使用不锈钢时，对其外表、形态十分重视，对它的表面的加工，下了不少工夫，诸如研磨加工多样化，腐蚀或喷砂论理，压花处理等。为了给人以温暖、柔和的感觉，还对不锈钢进行着色，使它的用途更广。
人们早就对不锈钢表面加工着色技术进行研究，并且小规模地用于照相机、精密机器和工艺品等产品上。近年来，随着不锈钢用途的多样化、高级化，对着色技术的要求就更加迫切。着色技术研究工作的发展，促进了它的实用化。目前因科法的彩色不锈钢板或涂覆无锡不锈钢板，以及镀铜无锡不锈钢板等的制造技术已被确立，并得到大量使用。本文将就不锈钢着色技术中这三个着色不锈钢板，以其制造技术和产品性能为中心，谈论一下日本的现状。
二、无锡不锈钢的着色技术①②
不锈钢的着色技术有很多种，大致有以下四种类别:
(1)采用化学处理着色
(a)高温着色法
(b)低温着色法
(2)采用有机物涂覆着色
(a)涂刷法
(b)薄膜法
(3)采用搪瓷或景泰蓝着色
(4)采用镀有色金属着色
无锡不锈钢的高温着色法，早被人们知晓，采用回火色法或重铬酸盐得到黑色的熔融盐法，为其代表。采用化学处理液的低温着色法有很多种，较多的是在不锈钢表面上令其形成氧化膜，利用光的干涉现象而得到彩色的方法。但彩色的再现性或氧化膜耐磨耗性等有问题，不太实用。自从因科法的技术开发以来，上述问题得到了解决，在多方面得到应用。
在无锡不锈钢上进行涂覆的方法，是使用不透明着色途料与使用透明着色涂料的方法。过去，对不锈钢的涂覆，由于钢板与涂料的密着性不好而使其在用途上受到限制。近几年来，随着涂覆技术的提高，卷板的涂覆已成为可能，因而，涂覆不锈钢板和着色镀锌铁板、彩色铝板一样，在建筑材料等方面得到广泛应用。
无锡不锈钢的搪瓷或景泰蓝着色③，能产生与玻璃相似的平滑、光泽性的硬质表面。但涂层与不锈钢的密着性问题，需要高度的技术水平才能解决，所以主要是用于工艺品。
镀复有色金属的着色法如镀金、镀黑铬、镀铜等，特别是连续镀铜法，已在工业上得到应用，在建筑材料上，应用更广。
三、采用因科法的彩色不锈钢板④⑤
所谓因科法是一种着色处理技术。这种技术的着色控制容易，着色膜的耐磨耗性较高，可以大规模进行生产。作为彩色不锈钢板，被广泛应用于建筑材料或浴槽的装饰板等。
3.1 制法
因科法着色是先将不锈钢板的表面充分进行脱脂之后，在含有铬酸与硫酸的温水溶液中进行浸渍。使用的原材料板，主要有SUS304。
着色条件:
CrO3 250g/L
H2SO4 490g/L
温度 80～85℃
随着浸渍时间的增长，形成其氧化膜的厚度在变化，便依次着成蓝色、金黄色、红色、绿色。
因科法着色装置的模式图
着色液浸渍时间与薄膜形成电位、颜色(着色电位曲线)
因科法，其氧化膜的厚度，即颜色的控制，可用测定氧化膜的形成电位来进行。这是该法的第一个特点。图1示出着色的模式图。图2示出将不锈钢板浸渍到着色液中的浸渍时间，与形成薄膜的电位及氧化膜颜色的关系。把图2着色电位曲线上的A点称作着色开始点，与此相对应的电位差，为薄膜形成电位。对不锈钢SUS 304BA加工时，6mυ着成蓝色，13mv着成金黄色，16.5mv着成红色，19.5mv着成绿色。当电位达到30mv时，薄膜迅速产生溶解，得不到均匀的着色薄膜。
着色的控制是以着色开始点为基准进行的，因此必须正确掌握这一点。但是，由于进行着色的不锈钢板的表面状态不同，这个着色开始点不是很明瞭的。为此，已经研究出用电子计算机来掌握着色开始点⑥的办法，并已得到实际应用
对于铁素体不锈钢的看法，有文献述说了采用的种种方法⑦。
着色后的不锈钢，还要接着进行硬膜处理。就在含有少量磷酸的铬酸水溶液中，以不锈钢作为阴极，用电解处理方法进行。
电解处理条件:
CrO3 250g/l
H3PO4 25g/l
温度 常温
电流密度 0.2～0.4A/d㎡
电解时间 5～10分钟
通过处理，在阴极上的析出物有提高着色膜耐磨耗性的作用。这一硬膜处理，是因科法的第二个特点。
3.2 着色膜的特性
彩色无锡不锈钢板的颜色，是氧化膜的干涉色造成的。为此，氧化膜的厚度不同，会呈现出不同的颜色。由于视角度不同，也会呈现出不同颜色。
各种分析的结果认为，着色膜是不锈钢的不动态化薄膜的一种。不锈钢SUS304的着色膜为(Cr，Fe)2O3•(Fe，Ni)O•XH2O。
但是，在着色液中被强制氧化的薄膜，不是在普通不锈钢上生成的不动态薄膜那样致密的薄膜，而是分布有无数个大小约为100～200 细孔的多孔薄膜，因此，其耐磨耗性是不好的。采用硬膜处理，在阴极侧不锈钢表面上发生的氢，将细孔中残留的六价铬还原为三价铬，Cr2O3，Cr(OH)3等成为沉淀物，埋入细孔中，能够改善其耐磨耗性能。
彩色无锡不锈钢板着色薄膜的构成与不动态薄膜同。而且，因为厚得多，耐蚀性比原不锈钢优越。
0.2N HCl溶液中的彩色不锈钢板表面电位的经时变化
图3示出在0.2N HCl水溶液中的表面电位，而彩色无锡不锈钢板，与原SUS 304 BA 不锈钢相比较，尽管长时间浸渍后，也能维持不动态领域的电位，且稳定。图4示出在0.1N NaCl水溶液中的阳极曲线，并示出这时也是稳定状态，尽管在电化学作用下，也比原不锈钢的耐蚀性好。另外，经抛弃试验(JIS D0201)240小时，也几乎不发生锈蚀。
一、前言
无锡不锈钢，由于有优良的耐腐蚀性和机械性能等，在建筑材料、厨房器具、浴槽、家用电器、车辆、汽车等广泛范围得以应用。不锈钢的表面，有美丽和洁净的外观。但是，另一方面，其银白色的金属光泽，又给人以寒冷、锐利的感觉，用于某生产品上，会给人带来冷漠感，使人感到不快。
人们在使用不锈钢时，对其外表、形态十分重视，对它的表面的加工，下了不少工夫，诸如研磨加工多样化，腐蚀或喷砂论理，压花处理等。为了给人以温暖、柔和的感觉，还对不锈钢进行着色，使它的用途更广。
人们早就对不锈钢表面加工着色技术进行研究，并且小规模地用于照相机、精密机器和工艺品等产品上。近年来，随着不锈钢用途的多样化、高级化，对着色技术的要求就更加迫切。着色技术研究工作的发展，促进了它的实用化。目前因科法的彩色不锈钢板或涂覆无锡不锈钢板，以及镀铜无锡不锈钢板等的制造技术已被确立，并得到大量使用。本文将就不锈钢着色技术中这三个着色不锈钢板，以其制造技术和产品性能为中心，谈论一下日本的现状。
二、无锡不锈钢的着色技术①②
不锈钢的着色技术有很多种，大致有以下四种类别:
(1)采用化学处理着色
(a)高温着色法
(b)低温着色法
(2)采用有机物涂覆着色
(a)涂刷法
(b)薄膜法
(3)采用搪瓷或景泰蓝着色
(4)采用镀有色金属着色
无锡不锈钢的高温着色法，早被人们知晓，采用回火色法或重铬酸盐得到黑色的熔融盐法，为其代表。采用化学处理液的低温着色法有很多种，较多的是在不锈钢表面上令其形成氧化膜，利用光的干涉现象而得到彩色的方法。但彩色的再现性或氧化膜耐磨耗性等有问题，不太实用。自从因科法的技术开发以来，上述问题得到了解决，在多方面得到应用。
在无锡不锈钢上进行涂覆的方法，是使用不透明着色途料与使用透明着色涂料的方法。过去，对不锈钢的涂覆，由于钢板与涂料的密着性不好而使其在用途上受到限制。近几年来，随着涂覆技术的提高，卷板的涂覆已成为可能，因而，涂覆不锈钢板和着色镀锌铁板、彩色铝板一样，在建筑材料等方面得到广泛应用。
无锡不锈钢的搪瓷或景泰蓝着色③，能产生与玻璃相似的平滑、光泽性的硬质表面。但涂层与不锈钢的密着性问题，需要高度的技术水平才能解决，所以主要是用于工艺品。
镀复有色金属的着色法如镀金、镀黑铬、镀铜等，特别是连续镀铜法，已在工业上得到应用，在建筑材料上，应用更广。
三、采用因科法的彩色不锈钢板④⑤
所谓因科法是一种着色处理技术。这种技术的着色控制容易，着色膜的耐磨耗性较高，可以大规模进行生产。作为彩色不锈钢板，被广泛应用于建筑材料或浴槽的装饰板等。
3.1 制法
因科法着色是先将不锈钢板的表面充分进行脱脂之后，在含有铬酸与硫酸的温水溶液中进行浸渍。使用的原材料板，主要有SUS304。
着色条件:
CrO3 250g/L
H2SO4 490g/L
温度 80～85℃
随着浸渍时间的增长，形成其氧化膜的厚度在变化，便依次着成蓝色、金黄色、红色、绿色。
因科法着色装置的模式图
着色液浸渍时间与薄膜形成电位、颜色(着色电位曲线)
因科法，其氧化膜的厚度，即颜色的控制，可用测定氧化膜的形成电位来进行。这是该法的第一个特点。图1示出着色的模式图。图2示出将不锈钢板浸渍到着色液中的浸渍时间，与形成薄膜的电位及氧化膜颜色的关系。把图2着色电位曲线上的A点称作着色开始点，与此相对应的电位差，为薄膜形成电位。对不锈钢SUS 304BA加工时，6mυ着成蓝色，13mv着成金黄色，16.5mv着成红色，19.5mv着成绿色。当电位达到30mv时，薄膜迅速产生溶解，得不到均匀的着色薄膜。
着色的控制是以着色开始点为基准进行的，因此必须正确掌握这一点。但是，由于进行着色的不锈钢板的表面状态不同，这个着色开始点不是很明瞭的。为此，已经研究出用电子计算机来掌握着色开始点⑥的办法，并已得到实际应用
对于铁素体不锈钢的看法，有文献述说了采用的种种方法⑦。
着色后的不锈钢，还要接着进行硬膜处理。就在含有少量磷酸的铬酸水溶液中，以不锈钢作为阴极，用电解处理方法进行。
电解处理条件:
CrO3 250g/l
H3PO4 25g/l
温度 常温
电流密度 0.2～0.4A/d㎡
电解时间 5～10分钟
通过处理，在阴极上的析出物有提高着色膜耐磨耗性的作用。这一硬膜处理，是因科法的第二个特点。
3.2 着色膜的特性
彩色无锡不锈钢板的颜色，是氧化膜的干涉色造成的。为此，氧化膜的厚度不同，会呈现出不同的颜色。由于视角度不同，也会呈现出不同颜色。
各种分析的结果认为，着色膜是不锈钢的不动态化薄膜的一种。不锈钢SUS304的着色膜为(Cr，Fe)2O3•(Fe，Ni)O•XH2O。
但是，在着色液中被强制氧化的薄膜，不是在普通不锈钢上生成的不动态薄膜那样致密的薄膜，而是分布有无数个大小约为100～200 细孔的多孔薄膜，因此，其耐磨耗性是不好的。采用硬膜处理，在阴极侧不锈钢表面上发生的氢，将细孔中残留的六价铬还原为三价铬，Cr2O3，Cr(OH)3等成为沉淀物，埋入细孔中，能够改善其耐磨耗性能。
彩色无锡不锈钢板着色薄膜的构成与不动态薄膜同。而且，因为厚得多，耐蚀性比原不锈钢优越。
0.2N HCl溶液中的彩色不锈钢板表面电位的经时变化
图3示出在0.2N HCl水溶液中的表面电位，而彩色无锡不锈钢板，与原SUS 304 BA 不锈钢相比较，尽管长时间浸渍后，也能维持不动态领域的电位，且稳定。图4示出在0.1N NaCl水溶液中的阳极曲线，并示出这时也是稳定状态，尽管在电化学作用下，也比原不锈钢的耐蚀性好。另外，经抛弃试验(JIS D0201)240小时，也几乎不发生锈蚀。