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1、摘 要本文综述了不锈钢着色技术的现状及目前国内外的发展动态，分析了现有不锈钢着色技术的优缺点。运用单变量实验法对304不锈钢化学法着金色工艺进行了优化设计，确定了最佳着金色溶液的配方：267ml/L H2SO4、200ml/L HNO3、26g/L MnSO4、153.3g/L Cr2O3、2.67g/L Z-1(添加剂A)、2g/L Z-2(添加剂B)、2g/L Z-3(添加剂C)，着色时间为1719min，着色温度为8793。在分析了不锈钢的显色原理和该着色液着色的反应机理的基础上，着重讨论了该配方中不同添加剂对着色过程和色膜的影响，实验结果表明：该工艺具有着色时间易于掌握、环境污染小、色
2、膜附着力强、光泽性好等特点，同时该膜提高了304不锈钢的耐磨性和耐蚀性。关键词 不锈钢；化学法；着金色；着色机理；影响因素ABSTRACTThis paper generally introduced the present situation. And it also introduced domestic and abroad developing trends of surface treatment of stainless steel at present, analyzed the advantages and disadvantages of existing surface t
3、reatment technologies of stainless steel. The black chemical coloring technology parameters were optimized by designing orthogonal tests in this article. It has been determined that the best technological formulation is 67g/L NaNO3、67g/L NH4NO3、70g/L MnSO4、250ml/L H2SO4、40g/L CrO3、20g/L addition A、4
4、0g/L addition B; the coloring time is 810min and the coloring temperature is 90100. The mechanism of manifestation of color and blackening process of stainless steel was analyzed. All kinds of factors of blackening quality and the function of its components were discussed. And thus parameters and co
5、nditions for blackening process were determined and established. The experiments have proved that oxidizing-blackening film has strong adhesion, excellent luster and decorative properties, uniform color, better corrosion resistance. Key words Stainless steel; Chemical method; Blacking coloring; Colo
6、ring mechanism; Affecting factors 前 言不锈钢，因其有优良的耐蚀性、耐磨性、韧性、加工性能、精美的外观及无毒等特性，在海洋、宇航、石油化工、家用设备、交通车辆等方面的应用日益广泛。随着广大用户对装潢的表面色彩要求的不断提高，且彩色不锈钢及其制品有比普通不锈钢更出色的耐蚀性、耐磨性和优良的装饰性，因此彩色不锈钢逐渐向高档次及多样化装饰性方面发展。在彩色不锈钢的各种颜色中，金色304不锈钢显得高雅华贵，多用于替代仿金材料。本文主要研究的是金色304不锈钢在包装防护与装饰方面的应用，它在工业设备、橱卫用具、餐具、器皿、工艺品等方面具有很大的潜在市场。早在1927年，
7、HATFIELDWH.和GREENH.就将不锈钢的着色工艺申请了专利。此后又有许多学者进行了许多这方面的研究工作，但所得到的色膜是疏松的，其耐磨性及耐蚀性很差。1972年，英国INCO欧州有限公司研究出一种实用的工艺(称为“INCO”法)，对彩色不锈钢的发展起了很大的推动作用。目前对不锈钢着色技术的研究已有不少，主要有化学着色法、电化学着色法、高温氧化法、气相裂解法和离子沉积法等。化学法着色和电化学法着色因其工艺简单、成本较低、流程易于控制等优点而被广泛采纳。彩色不锈钢表面显示出的各种色泽并不是着色过程中形成的有色的表面覆盖层，而是由于表面形成的无色氧化膜对光的干涉所致，其表面色泽主要取决于表
8、面膜的化学成分、组织结构、表面光洁度以及膜的厚度等因素。近年来，我国对不锈钢着色技术已经做了大量的研究，但不锈钢的着色处理还存在着色膜附着力不强、着色不均匀和着色不稳定等问题。本文通过大量实验来研究不锈钢着金色工艺，并利用单变量实验法对不锈钢化学法着金色的工艺参数进行了优化设计，确定了最佳着色液的配方。并在分析了不锈钢的显色原理和着色液着色的反应机理的基础上，着重讨论了该配方中各成分对着色过程和色膜的影响。 目 录一、文献综述 61.1不锈钢着色的意义 61.2不锈钢着色技术的分类6 1.2.1 化学着色法 6 1.2.2 电化学着色法 7二、实验材料和方法 8 2.1 实验材料 82.1.1
9、 实验仪器 82.1.2 化学药品及规格 82.1.3 试样材料及规格 92.2 304不锈钢着金色工艺流程 92.3 着色处理 92.4 后处理 10三、304不锈钢着金色工艺研究 11 3.1不锈钢显色原理 113.2着色液着色机理 123.3发黑液主要组份的作用及其对成膜的影响 133.4添加剂的作用及其影响 163.4.1添加剂A对不锈钢表面颜色的影响 163.4.2添加剂B对不锈钢表面颜色的影响 173.4.3添加剂C对不锈钢表面颜色的影响 173.5不锈钢发金的后处理的影响 183.6温度与时间的影响 183.6.1着色温度的影响 183.6.2着色时间的影响 18四、结论 19五
10、、参考文献 20六、后记 21一、文献综述 1.1不锈钢着色的意义不锈钢，因其有优良的耐蚀性、耐磨性、韧性、加工性能、精美的包装外观及无毒等特性，在海洋、宇航、石油化工、家用设备、交通车辆等方面的应用日益广泛。随着广大用户对包装装潢的表面色彩要求的不断提高，外观单一的铬白色和原不锈钢已经不能满足人们的需求，且着色处理之后的不锈钢及其制品比普通不锈钢有更出色的耐蚀性、耐磨性和优良的装饰性，因此彩色不锈钢逐渐向高档次及多样化装饰性方面发展。由于彩色不锈钢主要应用于包装装潢方面，在彩色不锈钢的各种颜色中，金色不锈钢显得高雅华贵，多用于替代仿金材料。本文主要研究的是金色304不锈钢在包装防护与装饰方面
11、的应用，它在工业设备、橱卫用具、餐具、器皿、工艺品等方面具有很大的潜在市场。因此，研究不锈钢的着色技术以满足市场需求就是不锈钢着色的意义所在。1.2不锈钢着色技术的分类目前对不锈钢着色技术的研究已有不少，不锈钢表面成色法（如图1）主要有气相裂解法、离子沉积法、表面着色法、预涂层不锈钢板法、干式图层法等。其中，表面着色法可分为化学着色法和电化学着色法，且这两种方法因其工艺简单、成本较低等优点而被广泛使用，因此本文在这里着重介绍。不锈钢表面成色法的常用方法如图1所示。不锈钢表面成色法离子沉积氮化法气相裂解氧化法电化学着色法化学着色法电位着色法激光脉冲照射法二步法氧化着色法硫化法重铬酸盐氧化法脉冲电
12、位着色法碱性氧化着色法干式涂层法预涂层不锈钢板法表面着色法电流着色法酸性氧化着色法(INCO法)脉冲电流着色法恒定电流着色法恒定电位着色法 图1 不锈钢表面成色法1.2.1化学着色法化学着色法在国外发展历史悠久，方法较为成熟，应用较为普遍。化学着色法是将不锈钢浸在化学溶液中，基于表面被浸蚀、整平并形成新的无色透明氧化膜， 该膜对光干涉的结果形成各种颜色，根据氧化时间的长短、使用溶液的不同，形成膜的厚度、成分、色泽也不同。由于化学着色法是生产彩色不锈钢的主要工业化生产方法，所以本文研究的方向就是根据这几种工业常用的不锈钢表面处理方法进行比较，选出最合适、最实用的不锈钢着色方法。 1、重铬酸盐氧化法： 将不锈钢置于熔融态的重铬酸钾 （钠） 中进行氧化，获得黑色的氧化膜。然而这一经典方法还是存在不足之处：回流装置占的实验空间大，水、电消耗较大，试剂用量大，操作不便，难以大批量快速测定，固应用较少。 2、 硫化法： 将不锈钢在 10% 的草酸溶液中浸渍， 清洗干燥后再浸在 1% 的硫化钠溶液中， 得到一层 黑色的膜 （由 Fe2 S3 和 Ni、Cr 等金属盐组成） 。此膜美观， 装饰效果好。然而，虽然国内外许多学者都在研究硫化法，但此类研究多集中在实验室规模制备单件样品，大规模生产相关产品存在困难。 3、氧化着
