不锈钢电化学着黑色研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

不锈钢具有强度高、可加工性好、耐腐、耐磨等特点，目前已在航天、海洋、军工和化工等领域具有广泛的应用【1-2】。不锈钢从金相组织结构可分为：奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢。然而单一色彩的不锈钢已然满足不了现今人类的需求，人类急切的需要各类颜色的不锈钢。着色处理在提高不锈钢使用价值的同时还增加了其美感。【3】其成膜物质主要是cr3 【4】

不锈钢表面着色主要包括：化学着色法、电化学着色【5】、离子沉积氧化物着色、高温氧化着色和气相裂解等。化学着色法可分为铬酸盐黑色氧化法、铬酸氧化法和硫化法等。化学着色法不受工件形状的限制，且着色较为均匀。但化学着色法均具有操作温度要求较高，着色最佳点不易控制，危险性大，槽液易分解等缺点，操作受到限制。其中电化学着色研究最为多，即inco法。此方法已广泛应用于实际生产中。电化学着色法相比化学着色法具有良好的可控制性和重现性，但电力线容易分布不均从而影响颜色的均匀性【6】。离子沉积氧化物着色、高温氧化着色和气相裂解均有技术复杂，成本较高，工艺条件苛刻的难题，故在工业生产中应用较少【7】。

不锈钢着色起源于英国伯明翰国际镍公司的欧洲研究开发中心。他们在1927年发明了第一项不锈钢着色技术，并取得专利。该专利主要是把不锈钢制成黑色。随后，随着研究的深入，许多专利相继问世。从1939年到1941年，c.batcheller相继申请了3项专利，这些专利报道了在硫酸和铬酸盐溶液中，使不锈钢产生黑色、深蓝色、青铜色、黄色乃至获得巧克力色等多种颜色的方法。后来，人们又陆续提出多种在不锈钢表面形成不同色彩的方法，以及提高着色反应速度，增强染色膜光泽，使疏松的着色膜硬化的方法。但由于着色膜疏松，耐污性和耐蚀性差等多种缺限的限制，这些方法一直未能推广应用。直到1972年国际镍公司发明了inco法【8-9】才使不锈钢着色技术进入商品化生产。不久，日新铁法和电化学着色法【10】相继产生。目前，多采用酸性浴化学氧化着色法。该方法能使不锈钢的表面生成一层透明的铬氧化物薄膜。当光线照到其膜上，会因薄膜厚度不同而产生不同的颜色。对不锈钢进行彩色加工的整个过程包括着色处理和硬膜处理两个步骤。着色处理是在热硫酸铬溶液槽中进行，不锈钢浸入之后，就会在表面生成一层只有一根头发丝直径的百分之一厚的氧化膜。随着时间的延长和氧化膜厚度的增加，不锈钢表面的颜色也在不断发生改变。当氧化膜厚度从0.2μm增加到0.4μm时，不锈钢表面的颜色会依次呈现蓝、金、红、绿色。人们通过控制浸渍时间，就可以得到所需要的彩色不锈钢。再经过硬膜处理后，就可以在阴极上生成三氧化二铬、氢氧化铬等稳定化合物。既填塞了氧化膜中的微小孔隙，又提高了氧化膜的耐磨性、耐蚀性和耐热性，使材料的整体性能大为提高。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

2.1.1对不锈钢电化学着色的工艺进行研究,对着色液的浓度、着色时间、电流密度和温度等各项参数采用正交试验的方法进行优化,确定着黑色最佳的工艺参数。

2.1.2对不锈钢着色膜的性质进行研究，检测着色膜的厚度、耐腐蚀性、耐磨性、附着力。

3. 研究计划与安排

第1——3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需各相知识。确定方案，完成开题报告；

第4——10周：准备实验药品，仪器，进行不锈钢的电化学着黑色实验，并进行各项性能的测定；

第11——13周：进行实验结果处理与分析，对问题进行评估及整理；

4. 参考文献（12篇以上）

1.参考文献

【1】ogurak;louw;nakayamamcolorationofstainlesssteelatroomtemperaturebytriangularcurrentscanmethod

【2】takaharit;ohtsukasdevelopmentofcontinuouscoloringmethodforstainlesssteels1989(06）