不锈钢无铬电解着色膜坚膜工艺及性能的研究
发布时间：2019-09-08 14:31
【摘要】：不锈钢无铬电解着色作为一种新的不锈钢着色技术,由于其装饰性高,环保低毒备受人们青睐。但无铬电解着色膜的耐蚀性、耐磨性低,难以满足实际使用要求。为了提高无铬电解着色膜的性能,本文就电解抛光、电解活化、固膜封闭处理等坚膜工艺进行了系统研究,获得了与钼酸盐无铬电解着色体系配套的前后处理的坚膜工艺。进行的研究和取得的实验结果如下:1.传统电解抛光体系中由于铬酐对环境和人体的污染及伤害导致其使用范围受到限制。本文通过多因素探索实验,运用电化学测试及扫描电镜形态分析等手段,通过测量着色膜光泽度、耐蚀性、微观形貌等性能指标,研究了磷酸-硫酸体系电解抛光效果,胺类添加剂(UP)的作用。结果表明:电解抛光能提高着色膜的光泽度、耐蚀性、耐磨性;UP能有效防止不锈钢在电解抛光过程中发生过腐蚀。2.运用电化学手段分析探讨不锈钢在电解活化液中的活化机理,并测量不锈钢在电解活化液中的阳极极化曲线,获得电解活化的电流范围。结果表明:电解活化过程中生成活化膜,活化膜的生长分为形核、生长、成膜三个生长阶段。不锈钢在小电流密度(0.067A/dm2)下电解活化效果最好。3.在前述实验的基础上,通过对无铬电解着色膜的表面光泽度、耐蚀时间等参数的测量,对电解抛光、电解活化的体系分别进行了四因素三水平的正交实验和单因素实验,研究了电解抛光、电解活化对着色膜的改善作用,并获得了各自最佳的工艺配方。4.实验研究了不锈钢基体表面状态对电解着色膜的性能的影响,通过电化学手段测量着色膜的耐蚀性,结果表明:不锈钢亚面和机械抛光面都经过电解抛光和电解活化后电解着色膜的光泽度、耐蚀性相近,研究获得的前处理工艺对基材表面的适应性强。5.采用电化学方法和耐摩擦磨损试验机检测了5种固膜方法:沸水固膜、硅酸钠固膜、重铬酸钾固膜、镍封闭剂固膜、及硅溶胶固膜对电解着色膜的固膜效果。硅溶胶固膜后表面形成一层透明的有机薄膜覆盖在着色膜,固膜效果最好,不影响着色膜原本色彩,且硅溶胶工艺较成熟,制备简单,环保低毒。其他四种方法固膜效果较硅溶胶差。6.应用SEM和XPS对无铬电解着色膜和含铬电解着色膜的形貌和物相进行了分析。两者表面均存在裂纹,含铬电解着色膜裂纹较深,膜层厚度为15~20μm,着色膜含有O、Cr、Fe及少量的Ni,Cr以六价和三价形式存在,Fe以二价和三价形式存在,其中六价Cr具有自修复性,能提高膜的耐蚀性。无铬电解着色膜厚度2~3μm,着色膜主要含有O、Mo及少量的Fe,其中Mo以六价形式存在,但膜层的裂纹较浅较少且更致密,因此通过前处理、后处理固膜工艺可以使两者着色膜的耐蚀性、耐磨性差异减小。
【图文】：
南昌航空大学硕士学位论文 绪论板采用形状不同的金黄色不锈钢装饰，总共消耗采用 450 吨彩色不锈钢。位于美国休斯顿是的 21 层高楼，其外墙壁和窗框都采用彩色不锈钢，当阳光照射到不锈钢表面，高楼幻变为彩虹景色宜人。由于不锈钢耐蚀性好，适用于恶劣的海洋环境，英国的国家美术馆，其螺旋形楼梯材料为青铜色的不锈钢。英国采用绿色不锈钢作为德比郡太阳金字塔的外饰材料，让整个塔在白天光彩夺目。（2）应用在印刷图案、装饰品和艺术品方面由于不锈钢经过不同的处理（例如采用对不锈钢基体反复光亮抛光，缎面精饰处理，先局部抛光再着色或冲压成型等）能得到不同的效果。如果再结合掩蔽网点印刷、刻蚀和研磨技术可创造出具有很高艺术价值的作品。例如日本用彩色不锈钢去仿制许多著名作家的艺术作品，又如美国的华盛顿新国际航空和宇宙博物馆用彩色不锈钢创作了一副 30 米高的雕刻艺术品。（3）家用器具彩色不锈钢色彩鲜艳、光彩夺目，也广泛用于家具器具，尤其作为轻工业产品制造的材料，例如自行车、汽车、家用电器的镶嵌板、厨房餐具、柜台和盘子
南昌航空大学硕士学位论文 不锈钢无铬电解着色坚膜工艺的机理研究面的钝化程度有差异，因此不锈钢表面凸起部位的电流密度较凹陷部位要大。因此凸起部位的溶解速度相对较快，致使不锈钢表面被整平。3.2.2 不锈钢电解抛光对电解着色膜影响分析（1）无铬电解着色膜光泽度、耐蚀性、耐磨性分析不锈钢经除油后，分别进行电解抛光、电解活化、无铬电解着色和直接电解活化、无铬电解着色，所测光泽度结果如图 3-1（a）。不锈钢经电解抛光后电解着色膜光泽度明显比未经电解抛光后电解着色膜光泽度要好。初始的不锈钢基材表面为亚面，表面不平整，在显微镜下面呈现了沟壑状，凹凸不平；因而不锈钢表面生长的着色膜其表面不平整，，光泽度低；不锈钢试样经电解抛光时，由于不锈钢表面凹凸不平而导致电力线分布不均匀，表面凸出的部位电力线密集，电化学活性高，溶解速度快；表面凹陷的部位电力线稀疏，电化学活性低，溶解速度慢。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG177
本文编号：2533284
【图文】：
南昌航空大学硕士学位论文 绪论板采用形状不同的金黄色不锈钢装饰，总共消耗采用 450 吨彩色不锈钢。位于美国休斯顿是的 21 层高楼，其外墙壁和窗框都采用彩色不锈钢，当阳光照射到不锈钢表面，高楼幻变为彩虹景色宜人。由于不锈钢耐蚀性好，适用于恶劣的海洋环境，英国的国家美术馆，其螺旋形楼梯材料为青铜色的不锈钢。英国采用绿色不锈钢作为德比郡太阳金字塔的外饰材料，让整个塔在白天光彩夺目。（2）应用在印刷图案、装饰品和艺术品方面由于不锈钢经过不同的处理（例如采用对不锈钢基体反复光亮抛光，缎面精饰处理，先局部抛光再着色或冲压成型等）能得到不同的效果。如果再结合掩蔽网点印刷、刻蚀和研磨技术可创造出具有很高艺术价值的作品。例如日本用彩色不锈钢去仿制许多著名作家的艺术作品，又如美国的华盛顿新国际航空和宇宙博物馆用彩色不锈钢创作了一副 30 米高的雕刻艺术品。（3）家用器具彩色不锈钢色彩鲜艳、光彩夺目，也广泛用于家具器具，尤其作为轻工业产品制造的材料，例如自行车、汽车、家用电器的镶嵌板、厨房餐具、柜台和盘子
南昌航空大学硕士学位论文 不锈钢无铬电解着色坚膜工艺的机理研究面的钝化程度有差异，因此不锈钢表面凸起部位的电流密度较凹陷部位要大。因此凸起部位的溶解速度相对较快，致使不锈钢表面被整平。3.2.2 不锈钢电解抛光对电解着色膜影响分析（1）无铬电解着色膜光泽度、耐蚀性、耐磨性分析不锈钢经除油后，分别进行电解抛光、电解活化、无铬电解着色和直接电解活化、无铬电解着色，所测光泽度结果如图 3-1（a）。不锈钢经电解抛光后电解着色膜光泽度明显比未经电解抛光后电解着色膜光泽度要好。初始的不锈钢基材表面为亚面，表面不平整，在显微镜下面呈现了沟壑状，凹凸不平；因而不锈钢表面生长的着色膜其表面不平整，，光泽度低；不锈钢试样经电解抛光时，由于不锈钢表面凹凸不平而导致电力线分布不均匀，表面凸出的部位电力线密集，电化学活性高，溶解速度快；表面凹陷的部位电力线稀疏，电化学活性低，溶解速度慢。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG177
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 崔升;沈晓冬;林本兰;徐娜;;纳米Fe_3O_4表面聚合接枝的XPS分析[J];传感技术学报;2006年05期
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1 程作慧;不锈钢化学着色的新工艺[D];太原理工大学;2007年
本文编号：2533284
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