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不銹鋼工業腳輪著色
發表時間:2012/8/19 22:59:47
不銹鋼腳輪主要用于工業設備、儀器儀表、醫療器械、高級工業品、軍工產品等。隨著不銹鋼腳輪應用的普及，不銹鋼腳輪著色工藝也得到進一步重視和發展，在不銹鋼腳輪上不僅可以著黑色，而且還可以得到藍、綠、褐、橙等色彩。
一、不銹鋼腳輪著黑色
不銹鋼腳輪著黑色主要用于光學儀器的消光處理?；瘜W著黑色的方法有鉻酸氧化法、鉻酸鹽黑色化學氧化法和硫化法等。
鉻酸氧化法又稱鉻酸浴熔融法。即在重鉻酸鹽（Na2Cr2O7)的高溫熔融鹽中浸漬強制氧化。重鉻酸鹽在320℃開始熔化，至400℃放出氧氣而分解：
新生的氧活性強，不銹鋼腳輪浸入后表面開始氧化。其氧化物是Fe、Ni及Cr的氧化物(Fe3O4)。
氧化的操作過程是：除油→清洗→硫酸浸蝕去鈍化膜。經浸蝕干燥后的零件，在溫度450℃～500℃的熔融鹽中處理l5min～30min，就能生成黑色的氧化膜。
這種方法因在操作溫度下，熔融鹽的黏度大，攪拌操作困難，難以得到均勻的色澤。這種方法不宜用于裝飾零件的著色。
還有一種鉻酸鹽黑色化學氧化法，是在低溫水溶性的溶液中進行的。本法與前一種方法前處理有別，不銹鋼腳輪零件經除油清洗后，在鈍態狀況下可直接人槽進行著色處理，著色膜是在自然氧化膜上再生長的氧化膜，其成分與熔融法基本相同。這種方法膜層顏色變化的過程是：
本色→淺棕→深棕→淺藍(或淺黑) →深藍(或純黑)，而從淺藍→深藍(或純黑)時間間隔僅0．5min～1min，如果錯過最佳點，就會又回到淺棕色，只能退除后重新著色。
顏色的變化與零件的加工方法也有關系，一般車銑加工零件為藍色、深藍色、藏青色，磨床加工零件為深藍色或黑色，而經噴砂、研磨和電解拋光處理的零件，氧化后則均為黑色。
硫化法能獲得美觀的黑色膜。膜的主要成分是鐵的硫化物(Fe2S3)，鎳、鉻等金屬鹽也可能存在。如在以氫氧化鈉為基礎的溶液中硫化著色，其反應如下：
這種方法前處理按常規除油后，需用硫酸或王水進行浸蝕，以除去自然鈍化膜使表面活化，隨即浸入著色液即可。
鉻酸鹽黑色化學氧化法和硫化法的工藝規范，如表8—1一l所列，電化學著黑色工藝規范，如表8—1—2所列。
表8—1—1 不銹鋼腳輪化學著黑色工藝規范
電化學著黑色操作注意事項：
(1)零件應帶電進出槽；
(2)用鋁絲夾具裝卡零件，保證導電良好；
(3)操作時，初始電壓用下限，氧化過程逐步升高至上限值，以保持電流穩定，氧化終止前5min左右，使電壓恒定不變。
表8—1—2 不銹鋼腳輪電化學著黑色工藝規范[飛步腳輪原創]
二、不銹鋼腳輪著彩色
不銹鋼腳輪著彩色應用較廣，不銹鋼腳輪表面去除氧化膜之后，采用鉻酸．硫酸等溶液處理，可以得到不同的顏色。其膜的顏色隨膜的厚度變化而變化，同時與材料的成分及表面加工方法也有一定關系。著色用的不銹鋼腳輪基本的化學成分是：Fe>50％，Cr l3％～l8％。其他合金元素的成分為：Ni12％，Mn l0％，Nb、Ti、Cu 3％，Si 2％，C 0．12％。
常用不銹鋼腳輪中，奧氏體不銹鋼腳輪是最適合著色的材料，能得到令人滿意的彩色外觀；而鐵素體不銹鋼腳輪，由于在著色溶液中有腐蝕傾向，得到的色彩不如奧氏體不銹鋼腳輪鮮艷；而低鉻高碳馬氏體不銹鋼腳輪，由于其耐腐蝕性能更差，則只能得到灰暗的色彩，或者得到黑色的表面。 +
不銹鋼腳輪著色與其表面加工狀態也有很大關系，當不銹鋼腳輪經過冷加工變形后(例如彎曲、拉拔、深沖、冷軋)，表面晶粒的完整性受到破壞，形成的著色膜色澤紊亂、不均勻。冷加工后，耐蝕性也下降，形成的著色膜失去原有的光澤，但這些都可以通過退火處理恢復原來的顯微組織得到良好的彩色膜。
(一)不銹鋼腳輪著彩色工藝(表8—1—3)
表8—1—3 不銹鋼腳輪著彩色工藝規范
采用電解著色法(也稱陽極氧化法)也能得到不同色彩的膜層。其工藝規范如下：
氫氧化鈉(NaOH) 50％ 陰極 鐵板
溫度 l20℃ 直流電源電壓 20V
陽極電流密度 5A／dm2—10A／dm2
這種方法再現性差，只適用于小批量生產。
(二)工藝難點的控制(以表8—1—3工藝為例)
不銹鋼腳輪著彩色工藝有兩個控制難點：一是顏色的控制，二是難使色彩得到重現。
用控制時間的方法，可以得到不同的顏色，如在溶液濃度和溫度一定的條件下，在80℃～90℃，處理l5min～17min，可以獲得均勻的深藍色；如果處理時間延至20min～25min，即變化為以紫紅色為主的彩虹干涉色；再延長時間，可以獲得比較均勻的鮮綠色膜層。
但是在實際生產過程中，用控制著色時間的方法很難使色澤得到重現，因為材料的化學成分、表面狀態和著色液的濃度，均對著色時間有影響，特別是溫度對成色時間非常敏感。一般情況下，溫度升高，成色時間相應縮短；溫度降低，成色時間相應延長。但是，溫度低于70℃就難以獲得有效的彩色膜；而太高的溫度則會使溶液蒸發加劇，溶液的濃度變化大，使成膜時間難控制。
要得到色彩良好的重現性，采用控制著色電位可從得到較好的效果，著色電位曲線如圖8—1—1所示。
圖8—1—1中，E點為起始著色電位，B點為某種顏色的著色電位，B-E=△φ為著色電位差。每種色澤的著色電位差(△φ)是不同的，根據實驗得知：藍色的△φ=6mV；藍灰色的△φ=12mV；黃色的△φ=14mV；紫色的△φ=16mV；綠色的△φ=21mV。所以，只要測出起始電位E，根據公式E+△φ=B，就可以得知著色電位B，這樣就可控制得到不同的色澤。但對于粗糙度較高或前處理不當的不銹鋼腳輪，難以得到其著色電位的起始點。
(三)工藝維護
1．溶液的維護
著色溶液在使用過程中，由于水分的不斷蒸發，Cr6+的還原以及不銹鋼腳輪的溶解，會使溶液的濃度和組分不斷地發生變化，著色液會逐漸趨向老化。著色液老化的標志是著色電位曲線上的彎曲點電位升高，著色時間延長，最后使著色膜變得灰霧，
圖8—1—1著色電位曲線甚至變成暗黑色。
促使著色液老化的重要原因是Cr3+、Fe3+濃度增加，當Cr3+含量達到20g／L，Fe3+含量達到l2g／L時，彎曲點電位會上升到-l70mV以上，此時，著色液就需要重新配制或再生。
2．不銹鋼腳輪著色用的掛具
必須是電位與不銹鋼腳輪接近或正于不銹鋼腳輪的材料，且抗化學腐蝕性好，如不銹鋼腳輪絲或鎳鉻絲等。
3．著色膜的減薄和退除
不銹鋼腳輪著色過程中，有時會偏離欲控制的色澤，然而在一定范圍內，未經固膜處理的著色膜，可以進行校正。
(1)對于著色膜偏薄，成色不足，可以重新回到著色液中加深。
(2)若著色膜偏厚，需要減薄，可在還原性介質中處理，常用的試劑有：次亞磷酸鈉、硝酸鈉、亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉等。采用硫代硫酸鈉作為還原性介質減薄的工藝規范是：
硫代硫酸鈉(Na2S203•5H2O) 8％(質量)
處理溫度 80℃
時間 視要求減薄程度而定
(3)對于著色后，表面由于沾污或操作不當引起色澤不均勻等次品，可以退除著色膜后重新著色。退除著色膜時，要避免基體發生腐蝕。
18—8型不銹鋼腳輪著色膜可在下列配方中退除：
磷酸(H3P04) 10％～20％(質量) 陽極電流密度 2A／dm2-3A／dm2
光亮劑 少量 陰極材料 鉛板
溫度 室溫 時間 5min-15min
電壓 l2V
此法除可退除色膜外，還可用來生產帶有套花、圖案等多種色彩的不銹鋼腳輪制品。
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