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不锈钢工业脚轮着色

发表时间:16:06:01

不锈钢脚轮主要用于工业设备、仪器仪表、医疗器械、高级工业品、军工产品等。随着不锈钢脚轮应用的普及，不锈钢脚轮着色工艺也得到进一步重视和发展，在不锈钢脚轮上不仅可以着黑色，而且还可以得到蓝、绿、褐、橙等色彩。
一、不锈钢脚轮着黑色
不锈钢脚轮着黑色主要用于光学仪器的消光处理。化学着黑色的方法有铬酸氧化法、铬酸盐黑色化学氧化法和硫化法等。
铬酸氧化法又称铬酸浴熔融法。即在重铬酸盐（na2cr2o7)的高温熔融盐中浸渍强制氧化。重铬酸盐在320℃开始熔化，至400℃放出氧气而分解：
 
新生的氧活性强，不锈钢脚轮浸入后表面开始氧化。其氧化物是fe、ni及cr的氧化物(fe3o4)。
氧化的操作过程是：除油→清洗→硫酸浸蚀去钝化膜。经浸蚀干燥后的零件，在温度450℃～500℃的熔融盐中处理l5min～30min，就能生成黑色的氧化膜。
这种方法因在操作温度下，熔融盐的黏度大，搅拌操作困难，难以得到均匀的色泽。这种方法不宜用于装饰零件的着色。
还有一种铬酸盐黑色化学氧化法，是在低温水溶性的溶液中进行的。本法与前一种方法前处理有别，不锈钢脚轮零件经除油清洗后，在钝态状况下可直接人槽进行着色处理，着色膜是在自然氧化膜上再生长的氧化膜，其成分与熔融法基本相同。这种方法膜层颜色变化的过程是：
本色→浅棕→深棕→浅蓝(或浅黑) →深蓝(或纯黑)，而从浅蓝→深蓝(或纯黑)时间间隔仅0．5min～1min，如果错过最佳点，就会又回到浅棕色，只能退除后重新着色。
颜色的变化与零件的加工方法也有关系，一般车铣加工零件为蓝色、深蓝色、藏青色，磨床加工零件为深蓝色或黑色，而经喷砂、研磨和电解抛光处理的零件，氧化后则均为黑色。
硫化法能获得美观的黑色膜。膜的主要成分是铁的硫化物(fe2s3)，镍、铬等金属盐也可能存在。如在以氢氧化钠为基础的溶液中硫化着色，其反应如下：
 
 
这种方法前处理按常规除油后，需用硫酸或王水进行浸蚀，以除去自然钝化膜使表面活化，随即浸入着色液即可。
铬酸盐黑色化学氧化法和硫化法的工艺规范，如表8—1一l所列，电化学着黑色工艺规范，如表8—1—2所列。
表8—1—1  不锈钢脚轮化学着黑色工艺规范
 
电化学着黑色操作注意事项：
(1)零件应带电进出槽；
(2)用铝丝夹具装卡零件，保证导电良好；
(3)操作时，初始电压用下限，氧化过程逐步升高至上限值，以保持电流稳定，氧化终止前5min左右，使电压恒定不变。
表8—1—2  不锈钢脚轮电化学着黑色工艺规范[飞步脚轮原创]
 
二、不锈钢脚轮着彩色
不锈钢脚轮着彩色应用较广，不锈钢脚轮表面去除氧化膜之后，采用铬酸．硫酸等溶液处理，可以得到不同的颜色。其膜的颜色随膜的厚度变化而变化，同时与材料的成分及表面加工方法也有一定关系。着色用的不锈钢脚轮基本的化学成分是：fe>50％，cr l3％～l8％。其他合金元素的成分为：ni12％，mn l0％，nb、ti、cu 3％，si 2％，c 0．12％。
常用不锈钢脚轮中，奥氏体不锈钢脚轮是最适合着色的材料，能得到令人满意的彩色外观；而铁素体不锈钢脚轮，由于在着色溶液中有腐蚀倾向，得到的色彩不如奥氏体不锈钢脚轮鲜艳；而低铬高碳马氏体不锈钢脚轮，由于其耐腐蚀性能更差，则只能得到灰暗的色彩，或者得到黑色的表面。   
不锈钢脚轮着色与其表面加工状态也有很大关系，当不锈钢脚轮经过冷加工变形后(例如弯曲、拉拔、深冲、冷轧)，表面晶粒的完整性受到破坏，形成的着色膜色泽紊乱、不均匀。冷加工后，耐蚀性也下降，形成的着色膜失去原有的光泽，但这些都可以通过退火处理恢复原来的显微组织得到良好的彩色膜。
(一)不锈钢脚轮着彩色工艺(表8—1—3)
表8—1—3  不锈钢脚轮着彩色工艺规范
 
 
采用电解着色法(也称阳极氧化法)也能得到不同色彩的膜层。其工艺规范如下：
氢氧化钠(naoh)            50％           阴极                铁板
温度                      l20℃          直流电源电压        20v
阳极电流密度    5a／dm2—10a／dm2
这种方法再现性差，只适用于小批量生产。
(二)工艺难点的控制(以表8—1—3工艺为例)
不锈钢脚轮着彩色工艺有两个控制难点：一是颜色的控制，二是难使色彩得到重现。
用控制时间的方法，可以得到不同的颜色，如在溶液浓度和温度一定的条件下，在80℃～90℃，处理l5min～17min，可以获得均匀的深蓝色；如果处理时间延至20min～25min，即变化为以紫红色为主的彩虹干涉色；再延长时间，可以获得比较均匀的鲜绿色膜层。
但是在实际生产过程中，用控制着色时间的方法很难使色泽得到重现，因为材料的化学成分、表面状态和着色液的浓度，均对着色时间有影响，特别是温度对成色时间非常敏感。一般情况下，温度升高，成色时间相应缩短；温度降低，成色时间相应延长。但是，温度低于70℃就难以获得有效的彩色膜；而太高的温度则会使溶液蒸发加剧，溶液的浓度变化大，使成膜时间难控制。
要得到色彩良好的重现性，采用控制着色电位可从得到较好的效果，着色电位曲线如图8—1—1所示。
图8—1—1中，e点为起始着色电位，b点为某种颜色的着色电位，b-e=△φ为着色电位差。每种色泽的着色电位差(△φ)是不同的，根据实验得知：蓝色的△φ=6mv；蓝灰色的△φ=12mv；黄色的△φ=14mv；紫色的△φ=16mv；绿色的△φ=21mv。所以，只要测出起始电位e，根据公式e △φ=b，就可以得知着色电位b，这样就可控制得到不同的色泽。但对于粗糙度较高或前处理不当的不锈钢脚轮，难以得到其着色电位的起始点。
(三)工艺维护
1．溶液的维护
着色溶液在使用过程中，由于水分的不断蒸发，cr6 的还原以及不锈钢脚轮的溶解，会使溶液的浓度和组分不断地发生变化，着色液会逐渐趋向老化。着色液老化的标志是着色电位曲线上的弯曲点电位升高，着色时间延长，最后使着色膜变得灰雾，
 
 
图8—1—1着色电位曲线甚至变成暗黑色。
促使着色液老化的重要原因是cr3 、fe3 浓度增加，当cr3 含量达到20g／l，fe3 含量达到l2g／l时，弯曲点电位会上升到-l70mv以上，此时，着色液就需要重新配制或再生。  
2．不锈钢脚轮着色用的挂具
必须是电位与不锈钢脚轮接近或正于不锈钢脚轮的材料，且抗化学腐蚀性好，如不锈钢脚轮丝或镍铬丝等。
3．着色膜的减薄和退除
不锈钢脚轮着色过程中，有时会偏离欲控制的色泽，然而在一定范围内，未经固膜处理的着色膜，可以进行校正。
(1)对于着色膜偏薄，成色不足，可以重新回到着色液中加深。
(2)若着色膜偏厚，需要减薄，可在还原性介质中处理，常用的试剂有：次亚磷酸钠、硝酸钠、亚硫酸钠和硫代硫酸钠等。采用硫代硫酸钠作为还原性介质减薄的工艺规范是：
硫代硫酸钠(na2s203•5h2o)       8％(质量)
处理温度                      80℃
时间                          视要求减薄程度而定
(3)对于着色后，表面由于沾污或操作不当引起色泽不均匀等次品，可以退除着色膜后重新着色。退除着色膜时，要避免基体发生腐蚀。  
18—8型不锈钢脚轮着色膜可在下列配方中退除：
磷酸(h3p04)      10％～20％(质量)    阳极电流密度    2a／dm2-3a／dm2
光亮剂           少量                阴极材料        铅板
温度             室温                时间            5min-15min
电压             l2v
此法除可退除色膜外，还可用来生产带有套花、图案等多种色彩的不锈钢脚轮制品。