循环法制备彩色图案不锈钢的研究

发布时间：2020-06-06 06:52

【摘要】： 彩色不锈钢因其艳丽的色彩和优良的性能，极具市场价值，深受人们青睐。酸性化学着色法是彩色不锈钢制备方法中研究最多、发展最快、最具工业化的方法，具有条件温和、色泽鲜艳、重现性好且不受工件形状影响等诸多优点。但该法所得彩色不锈钢仍存在色彩单一、缺乏美感，着色膜均匀性不高，以及毒性高、酸性强与组成复杂的着色老化液仍未合理处理等缺陷。针对上述不足，本文主要进行了以下内容的研究： (1)研究了酸性化学着色液老化的主要原因及其杂质离子(Cr~(3+)、Fe~(3+)、Ni~(2+))浓度对不锈钢着色效果的影响；首次提出了耦合超声波着色技术，考察了其对着色膜均匀性的影响。 (2)研究了不锈钢着彩色图案的规律与方法：利用着色电位-时间曲线，首次找出了多重色彩着色的电位规律和考察了着色面积、底色和表面遮盖物等因素的影响；然后采用丝网印刷技术，在不锈钢表面着出了彩色图案。 (3)研究了不锈钢着色老化液循环利用处理的方法与工艺：首先建立了测定着色老化液中主要成分(Cr~(6+)、Cr~(3+)、Fe~(3+)、Ni~(2+)和H_2SO_4)的化学分析方法；然后针对不锈钢着色老化液的特殊性，首次提出了蒸发分离-电化学氧化联合法，对着色老化液进行了循环利用处理实验，并分析和讨论了主要因素的影响。研究结果表明： (1)着色液中杂质离子含量的增加对不锈钢的着色效果有很大影响，且是导致着色液老化的主要原因；随着Cr~(3+)、Fe~(3+)或Ni~(2+)浓度的增大，不锈钢着色起色电位上升、着色速度减慢、着色时间延长、着色膜的色泽变暗、色调偏移；其中Cr~(3+)的影响最大、Ni~(2+)次之、Fe~(3+)相对最小；当[Cr~(3+)]45g／L，或[Fe~(3+)]30g／L，或[Ni~(2+)]8g／L时，着色液均不再适合着色。 (2)利用耦合超声波着色技术，可明显提高着色膜的均匀性，尤其能显著减小着色膜边沿与中间的色彩差异；与传统酸性化学着色法相比，该技术的着色电位-时间曲线整体向右下方偏移，且超声波给出能量越大，曲线下移值越多；超声波频率越高，曲线右移越明显。 (3)不锈钢多重色彩着色的电位规律不同于传统单一色彩着色；获取相同目标色彩，多重色彩着色的电位差加和比单一色彩着色电位差小；多重色彩着色电位-时间曲线呈现先升、后降、再升的变化趋势，且存在驰豫现象；底色电位差决定了多重色彩着色中最终能着色出的色彩种类数，底色电位差越大，，色彩种类数越少；着色面积与表面遮盖物对着色基本无影响，这说明，实验室小试实验的结果可直接用于指导工业化生产；采用丝网印刷技术可在不锈钢表面着色出精细、美观和色彩多样的彩色图案。 (4)采用化学滴定法和分光光度标准加入法，可简便地测定出着色老化液中主要成分的含量：[Cr~(6+)]=85．02g/L、[Cr~(3+)]=28．94g／L、[Fe~(3+)]=20．36g／L、[Ni~(2+)]=2．14g／L、[H_2SO_4]=376．45g／L。 (5)采用蒸发分离-电化学氧化联合法，可实现不锈钢着色老化液的循环利用处理，使着色工艺绿色化；其中，蒸发分离处理，可实现老化液中六价铬的回收和三价铁的去除；所得剩余老化液再经电化学氧化处理，可将Cr~(3+)转变为Cr~(6+)，实现剩余铬和硫酸的循环利用，同时进一步分离Ni~(2+)与剩余的Fe~(3+)，该工序的最佳处理条件为：阳极Pb-PbO_2电极、阳极液为稀释4倍的剩余老化液、阴极液5％H_2SO_4、阳极电流密度200A/m~2、氧化时间3．5h、氧化温度70℃；处理后：Cr~(3+)转化率94．20％、阳极电流效率83．21％、阳极液可循环用于配制新着色液，阴极液可循环用于配制新的阳极液。
【图文】：

示意图,丝网印版,示意图,不锈钢

耐酸抗腐蚀油墨一工业级江苏无锡油墨厂3.3.3实验操作实验中，参照工艺流程图3一l进行操作。不锈钢试样在多重色彩着色工艺中的前处理工序(包括清洗、除油与活化)、着色工序和后处理工序(包括坚膜与封闭)相关操作，以及着色液的配制、条件控制等均与不锈钢传统单一色彩着色工序相同。其中，采用丝网印刷技术在不锈钢试样表面印刷遮盖物的具体操作如下:(l)将未着色或已着底色的不锈钢试样作承印物，水平放置于印刷台上;(2)再将丝网印版(见图3一2)置于不锈钢试样之上，固定一端，另一端用垫片撑起，确保丝网印版与承印物之间有适当空隙;(3)于丝网印版固定端丝网上倒入适量的耐酸抗腐蚀油墨;(4)用刮板与丝网印版成600角，从固定端向撑起端刮压油墨，使油墨从丝网印版
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG142.71

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