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隨著社會的發(fā)展，鋼鐵材料在工業(yè)、建筑、裝飾、家居生活中扮演著越來越重要的角色。伴隨鋼鐵的使用，鋼鐵的腐蝕也是一個困擾人們的問題，迫使人們不斷尋找保護金屬的方法。
無論用哪種方法來保護金屬免受腐蝕，都不如改變金屬材料的組成和結構來得經(jīng)濟和有效。不銹鋼就是人們在對金屬防護的探索中應運而生的產(chǎn)物。由于不銹鋼不怕酸、堿腐蝕，永遠閃爍著銀白色的光芒，越來越受到人們的青睞。從20世紀初至今不足100年的時間里，不銹鋼生產(chǎn)技術逐漸成熟，產(chǎn)量大幅度增加，適應不同需要的品種也越來越多，在化工、醫(yī)療、建筑、裝飾、食品機械、藝術品、家用電器、日常生活各個方面得到了廣泛的應用。
1、不銹鋼
不銹鋼就是在鋼鐵冶煉時加入鉻、鎳、鉬、鈦等元素制成的鐵合金。
鋼鐵中單純加入鎳元素，并不能起到不銹效果，它必須與鉻元素同時存在。鎳元素的作用在于使高鉻鋼組織發(fā)生變化，促使含碳量較低的鋼能夠形成奧氏體結構，所以能改善不銹鋼的耐蝕性及工藝性能[4]。由于鎳元素資源相對匱乏，也可以用錳元素來替代鎳。
2、彩色不銹鋼
不銹鋼耐蝕性雖然很好，但色彩畢竟過于單調。無論鏡面不銹鋼還是磨砂亞光不銹鋼，都是一片銀白，給人以千篇一律冷冰冰的感覺，使人產(chǎn)生審美疲勞。彩色不銹鋼進入工業(yè)化生產(chǎn)和廣泛應用階段雖然只有短短的20多年，但它的出現(xiàn)，滿足了現(xiàn)代社會人們對色彩多樣化的要求。
彩色不銹鋼，既不是通過在鋼鐵上噴刷油漆或噴塑來獲得色彩，也不是像彩鋁一樣通過染料染色來獲得色彩。彩色不銹鋼本身是無色的，色彩的獲得是由于表面有一層無色透明的致密的氧化物薄膜，當光線照射到薄膜上時，其反射光與通過薄膜的折射光發(fā)生光的干涉現(xiàn)象的結果。
這個現(xiàn)象與水面油膜的七彩效應的道理是一樣的。彩色不銹鋼表面呈現(xiàn)什么顏色取決于表面氧化膜的化學成分、組織結構、光潔度、膜的厚度以及入射光線等。其中起決定作用的是膜的厚度。氧化膜的厚度一般在200～400nm。氧化膜較薄，呈現(xiàn)藍色或棕色；中等厚度的氧化膜，呈現(xiàn)金黃色或紅色；較厚的氧化膜，呈現(xiàn)綠色甚至是黑色。
彩色不銹鋼的出現(xiàn)，大大增強了不銹鋼的應用范圍。比如美國德克薩斯州休斯敦市一幢21層的大樓，用彩色不銹鋼裝飾外墻和窗框，由于陽光的照射角度不同，呈現(xiàn)出五彩斑斕的顏色。太陽在一天之中升起又落下，更使得整幢大樓的色彩處于不斷變化之中。人們觀察欣賞的角度迥異，又會獲得不同的色彩感受。
3、彩色不銹鋼的氧化著色
彩色不銹鋼的著色工藝一般分為氧化成膜(又稱為著色處理)、電解固化、封閉處理3個階段。
彩色不銹鋼化學著色工藝流程：
不銹鋼制品→機械拋光→清洗→堿性除油→清洗→電解拋光→清洗→活化→清洗→化學著色→著色膜固化處理→清洗→封閉→清洗→干燥→成品。
不銹鋼著黑色可以采用硫酸錳、硝酸鉀、重鉻酸鉀、硫酸銨、硫酸等組成的溶液，溫度98℃左右，5～15min，進行化學著黑。硫酸錳起著黑劑的作用，硝酸鉀、重鉻酸鉀起氧化劑的作用，硫酸銨在溶液中通過絡合作用控制反應速度，硫酸、硼酸用來調節(jié)pH。
3.1、氧化成膜
氧化成膜是生產(chǎn)彩色不銹鋼的最關鍵環(huán)節(jié)。是利用氧化反應，在不銹鋼的表面生成氧化膜，通過控制浸漬氧化時間來調節(jié)氧化膜的厚度，以獲得理想的色彩效果。
3.2、電解固化
著色處理后的不銹鋼氧化膜比較柔軟是一層不夠致密的疏松結構，存在微小的孔隙，不耐磨且易剝落易被沾污。因此還需要進行硬膜處理，以提高氧化膜的耐磨性、耐蝕性和耐熱性。
經(jīng)固膜處理后，顏色會有一定程度的改變。因此在著色階段應該考慮到這一點，通過浸漬的時間來進行調整，同時盡量縮短固膜處理的時間。在固膜液中適當加入鉬酸鈉(Na2MoO4)，可提高著色層的光亮度而且不會對顏色產(chǎn)生影響。
3.3、封閉處理
經(jīng)過電解固化處理的著色膜仍然有少量孔隙存在。還需要對其進行封閉處理。一般可以采用水蒸氣、水玻璃或重鉻酸鉀等方法對膜進行封閉。
4、結語
彩色不銹鋼由于是在不銹鋼表面形成的無色透明氧化膜對光干涉的作用，因此色澤經(jīng)久耐用不會脫落。彩色不銹鋼所呈現(xiàn)的顏色與其氧化膜的成分、結構、光潔度、膜厚度以及入射光有關，其中膜的厚度是主要因素。加上溶液的濃度、溫度、時間、電流以及設備等因素的影響，因此彩色不銹鋼生產(chǎn)過程中最大的難題是色彩的重現(xiàn)性較差，大規(guī)模生產(chǎn)和處理大面積板材有一定的困難。