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你是否留意过生活中彩色的日常用品，如家用器具、厨房及卫浴设施等，又或者是观察过那些色彩斑斓的建筑外饰，它们不仅具有优美的外观，而且具有优良的使用性能。这些器具及建筑外饰通常使用的是不锈钢材料，而随着不锈钢应用范围的进一步扩大，单一色调的不锈钢已不能满足人们的需求，迫切要求不锈钢色彩的多样性。这就是我们今天要了解的彩色不锈钢。下面小编就带您去探秘彩色不锈钢。 一、彩色不锈钢的发展及特点1927年W.H.Hatifeld和H.Geren将不锈钢着成黑色，并申请了有色不锈钢的第一个专利，这可以被认为是彩色不锈钢的最早追溯。随后，在1939年至1941年，C.Bethener使不锈钢着成蓝色、黄色和棕色，相继申请了三个专利。后来有许多科学家也申请了专利，但由于着色膜是疏松的，其耐污性及耐磨性很差，未能得到应用。直到1972年，英国国际镍公司(INCO)采用化学着色法，首先制备出颜色均匀的彩色不锈钢板，并在商业上得到应用，即著名的“INCO法”。该工艺是将抛光后的不锈钢浸入 80-90℃铬酐—硫酸混合液中，随时间的变化，表面生成不同厚度的氧化膜，由于光干涉作用而产生不同的颜色。由于光的干涉作用而呈现出不同的颜色，这也是彩色不锈钢显色的基本原理。但是该法存在的缺点是，当溶液的组成和温度稍有变化时，就不能得到重现性很好的颜色。所以研究者致力于不锈钢着色的良好重现性研究，诸如采用了控制电位差法研究着色工艺，还有采用添加剂降低着色温度、获得色彩重现性良好的工艺等。 国内对于彩色不锈钢的研究，主要针对“INCO”法进行改进，一是选用适当的添加剂降低铬酐的浓度，降低着色体系温度；二是电化学方法制备彩色不锈钢，可以大幅度地降低着色体系中铬酐的浓度，并且可以通过控制电化学参数很好地控制彩色不锈钢的颜色；三是致力于开发无铬的着色体系，让彩色不锈钢走上真正环保之路。 彩色不锈钢板同时具有抗腐蚀性强、机械性能较高、彩色面层经久不褪色、色泽随光照角度不同会产生色调变幻等特点。而且彩色不锈钢板彩色面层能耐200℃的温度，耐盐雾腐蚀性能比一般不锈钢好。另外，彩色不锈钢板耐磨和耐刻划性能相当于箔层涂金的性能。当对彩色不锈钢板当弯曲90℃时，彩色层不会损坏。 二、彩色不锈钢钢板的制备工艺既然彩色不锈钢具有这么多优点，那么其制备过程是怎样的。彩色不锈钢的制备一般有如下流程：不锈钢试片→除油（汽油除酯，洗衣粉除油）→水洗→抛光（如：硫酸型抛光液加热浸蚀）→水洗→浸酸→着色（如：钼酸铵着色体系阴极电解着色）→水洗→封闭、硬化处理（如：1%硅酸钠溶液煮沸封闭 10～15min）→干燥（烘箱50℃干燥）→褪膜处理（着色膜被沾污或次品）。以上简而言之就是包括：前处理、着色和后处理三个过程。下面分别叙述之。 （1）前处理 前处理主要包括除油、抛光和浸酸等三个步骤，主要目的是去除不锈钢的表面的污垢层和氧化层，提高不锈钢的表面光洁度，进而提高色膜与基体的结合力。 a）除油 一般有碱性除油、乳化剂除油、超声波除油、溶剂除油和电解除油等。如碱性除油是利用碱溶液对动植物油的皂化作用，使不锈钢表面的油分解后脱离不锈钢表面。如果加入一定量的乳化剂、提高温度和施加超声波可使除油时间缩短。 b）抛光 抛光方法有化学抛光、电解抛光和机械抛光三种方法。材料表面光洁度要求不高的可采用化学抛光，要求较高的可采用电解抛光，镜面不锈钢要求的使用机械抛光。 c）活化处理 浸酸过程即活化处理。不锈钢表面在电解抛光后生成一层薄的氧化层，只须将不锈钢浸在稀磷酸或盐酸中，便可除去薄氧化层及使表面裸露，从而提高着色层的结合力和色彩均匀性。 （2）着色 着色是制备彩色不锈钢的关键步骤。制备彩色不锈钢的方法，一般而言，可以分为化学着色方法，电化学着色方法，及离子注入法等其它着色方法。例如，化学着色法中的酸性着色法是将不锈钢浸于含有氧化剂的硫酸溶液中在一定温度下进行着色处理，伴随着色的时间延续氧化膜不断增厚，并且折射率发生变化，不锈钢的色彩变化为：棕色→蓝色→金黄色→红色→绿色。 要获得高质量的彩色不锈钢，着色过程是关键。首先要认真做好前处理，这是获得制品色彩均匀性的前提；其次，处于着色槽中的制品，各部分温度应该相同，保证其着色速度相同；第三，注意在着色时制品各部分表面溶液更换的速度相同。对光洁度要求比较高的制品，除在前处理加强电解抛光还可在着色时加入适量的光亮剂，使制品的光洁度明显地增加。 在常用的原色不锈钢中，奥氏体不锈钢是最合适的着色材料，可以得到令人满意的彩色外观。铁素体不锈钢由于在着色溶液内会增加腐蚀的可能性，得到的色彩不如前者鲜艳。而低铬高碳马氏体不锈钢，由于其耐蚀性能更差，只能得到灰暗的色彩或黑色的表面。 （3）后处理 后处理的主要目的是使色膜致密化，提高色膜的稳定性和抗磨损等性能，达到可以使用的要求。后处理是使彩色不锈钢具备耐磨、耐蚀和耐沾污等性能的重要步骤。它包括坚膜处理和封闭两个主要过程。 a）坚膜处理 不锈钢着色后虽然颜色鲜艳但色膜松软组织多孔，坚膜处理就是使色膜硬化。坚膜方法有化学坚膜和电解坚膜。如，化学坚膜工艺是在重铬酸钾和氢氧化钠溶液中进行，在坚膜过程中不锈钢表面的色膜有少量的变化；电解坚膜是在铬酸硫酸体系中，将制品作阴极，经过电解产生的氢气将彩色膜细孔中的六价铬还原成三价铬，并沉淀埋入细孔中，使膜得到进一步硬化，而且有耐磨和耐蚀性能。 b）封闭 封闭处理是将坚膜处理后的彩色不锈钢浸在沸腾的1%硅酸盐的溶液中5分钟，可使色膜的孔封闭，耐磨性进一步提高。 此外，如果在彩色不锈钢的制备过程的一些工艺过程中加入助剂可使生产成本下降，生产效率提高。如在化学着色过程中加入助剂可使着色温度下降，在坚膜过程中加入助剂可使色膜坚硬。另外光亮剂的加入可使产品表面更加鲜艳。 三、彩色不锈钢的应用通过大量的研究工作，人们己经成功地在不锈钢表面上得到许多不同的颜色，得到各种彩色不锈钢材料。这些制备出的彩色不锈钢，由于外观优美、性能优良，在生活与工业领域得到越来越广泛的应用。 （1）建筑行业的装饰 彩色不锈钢由于其具有比不锈钢更优越的耐腐蚀性、耐磨性、耐热性等特点，因而随彩色不锈钢的研制成功以来，国外出现彩色不锈钢大楼建筑热。据介绍，日本东京的佛教徒会议厅的屋面和天花板，使用彩色不锈钢 30000m2；美国得克萨斯州休斯敦市的21层彩色大楼，用彩色不锈钢作外壁和窗框，从早晨日出到晚上日落，由于阳光入射角的改变，该大楼可显示出天蓝色、绿色、金黄色等7种色彩的连续变化和交相辉映的美妙情景。彩色不锈钢还可作屋顶、楼内外装饰、电梯室内装饰、门面板及合页等建筑材料的装饰。如图1所示。   图1 彩色不锈钢建筑装饰 （2）图纹蚀刻及艺术品装饰 不锈钢经过全面着色处理后，再用印刷原理将相应花样部位涂以耐蚀材料， 而后使用酸处理，使未涂耐蚀涂层部位脱色从而保留住印刷花样，最后用适当方 法清除涂层，就能在不锈钢表面印制成各种图案，可使艺术图象或花纹清晰地浮 现在不锈钢制品表面上。如图2所示。   图2 彩色不锈钢艺术品 （3）太阳能吸收板 使用彩色不锈钢，如黑色、蓝色不锈钢能将太阳光的 90%以上吸收，具有优越的选择吸热特性，使用彩色不锈钢的设备具有耐蚀性好、强度高、韧性好且易加工成型和焊接等优点。如图3所示。 （4）日用生活及其他方面的应用 如大型商场不锈钢制品专柜、家用器具、厨房及浴池等设备，通过浸渍着色法得到的小型不锈钢制件。还有不锈钢发黑材料制造的仪器仪表、医疗器材、机械和枪械零部件等。如图4所示。   图3 彩色不锈钢太阳能吸收板   图4 彩色不锈钢橱柜（左）及发黑材料零件（右） 四、展望相信随着彩色不锈钢制备技术的日臻成熟，人们消费水平、审美观念的提高，彩色不锈钢的应用领域将愈加广泛，必将给我们带来一个多姿多彩的世界。 |
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