循环法制备彩色图案不锈钢的研究-物理化学专业论文.docxVIP

太原理工大学硕士研究生学位论文循环法制备彩色图案不锈钢的研究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(C，、Fe”、Ni2+)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(C，、C，、Fe3+、Ni2+和H2S04)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一电化学氧化联合法，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。太原理工大学硕士研究生学位论文研究结果表明：(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Cr3+、Fe3+或Ni2+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Cr3+的影响最大、Ni2+次之、Fe3+相对最小；当[Cr3+】459／L，或[Fe3+】309／L，或[Ni2+】89／Lt对，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，该技术的着色电位一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●色彩着色电位一时间曲线呈现先升、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：【c一--85．029／L、tCr3+】_28．949／L、[Fe3+】-20．369／L、[Niz+】=2．1 49／L、【H2504】=376．459FL。(5)采用蒸发分离一电化学氧化联合法，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，可实现老化液中太原理工大学硕士研究生学位论文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Cr3+转变为Cr6+，实现剩余铬和硫酸的循环利用，同时进一步分离Ni2+与剩余的Fe3+，该工序的最佳处理条件为：阳极Pb—Pb02电极、阳极液为稀释4倍的剩余老化液、’阴极液5％H2s04、阳极电流密度200A／m2、’氧化时间3．5h、氧化温度70。C；处理后：Cr3+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。关键词：彩色不锈钢，酸性化学着色，超声波，彩色图案，丝网印刷，着色老化液，循环利用，蒸发分离，电化学氧化太原理工大学硕士研究生学位论文RESEARCHONPl迮PARINGCOLOREDSTAINLESSSTEELⅥ厂ITHR岍ERNSBYCYCLICUTILIZAnONTREA_rMENTABSTRACTBecauseoftheirbeautifulcolorsandpredominantcapabilities，coloredstainlesssteelsarehighlywelcomedbypeopleandhavegreatmarketvalue．Amongthemethodsofpreparingcoloredstainlesssteels，theacid—chemicalcoloringistheonethatismostresearching，fastestdevelopingandhighestindustrializing．Althoughthismethodhasmanyadvantagesasmildconditions