书城科普读物探索未知丛书-化学天地一
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第57章 氧化膜为什么能使不锈钢呈现不同色彩

现代建筑装饰和生活用品要实现“多样化、高级化、个性化”,需要色彩鲜艳,具有艺术魅力的不锈钢。为了适应广大群众对美化生活的需要,各国科学家正在打破传统观念,探索研究钢铁彩色化。彩色不锈钢的问世给人们带来希望。

彩色不锈钢并非喷上一层油漆,因为这样会丧失不锈钢的固有金属光泽,而且油漆容易脱落。目前主要采用酸性浴氧化着色法,主要包括着色处理和硬膜处理两个工序,在不锈钢表面形成一层无色透明的氧化膜。无色透明的氧化膜何以使不锈钢呈现不同色彩呢?其原理如肥皂泡在水上油膜可呈现出彩虹似的颜色那样,是光的一种干涉现象。

原来,白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色组成的复色光。当一束平等光线照射到氧化膜表面,一部分光线I1进入氧化膜,再从下表面反射回来,共同形成干涉光I。如果干涉光中两列光波正好是波峰与波峰或波谷与波谷相遇,则使光波的振动加强;相反,如果波峰与波谷相遇,则使光波的振动减弱。白光产生上述干涉现象后,究竟哪种颜色的光波被加强了,主要取决于氧化膜的厚度。当氧化膜的厚度从02微米增加到0.4微米,则相应显示蓝色→金色→红色→绿色。

彩色不锈钢在保持其固定有金属光泽前提下,具有色调艳丽、柔和、自然的特点,在长时间紫外线照射下会褪色。

彩色不锈钢在工业污染的环境中和海水里进行长达6年的暴露试验,几乎未被腐蚀。实践证明,彩色不锈钢的耐腐蚀性超过了未着色的不锈钢。

彩色不锈钢能在沸水中浸泡28天,在150℃干燥条件下暴露35天,在200℃以上直至300℃的短时间内,仍能保持原有的色调和光泽,说明彩色不锈钢具有良好的耐热性。

彩色不锈钢的耐磨试验目前还没有一种标准方法,通常可进行橡皮摩擦试验和钢针刻痕试验。试验表明,着色氧化膜能经受带500克负荷的橡皮摩擦200次以上而未被擦穿;能经受带50~120克负荷的钢针刻划而不划穿。家用烟灰缸经两年以上的使用试验,没有明显的磨损现象。

彩色不锈钢的氧化膜非常致密,吸附力强。它能经受180℃的疲劳弯曲试验,直至不锈钢产生断裂,而氧化膜仍未剥落,故可进行冲压成型。但在变形程度大的加工中,在延伸部分产生变色现象。应先压制成型再进行着色处理,或采取其他保护氧化膜的措施。

酸性浴氧化着色工艺,是1972年由英国际镍公司首先提出专利权,其工业产品于1972年投放市场。近年来,彩色不锈钢的应用日益广泛。

在我国台湾省台北市的亚洲信托大楼,其外壁和窗框均采用金色不锈钢制成;在美国华盛顿的国立宇航博物馆,高耸着一座30米高的钢铁结构塔,也是采用彩色不锈钢建造的;在美国得克萨斯州休斯敦市的21层彩色不锈钢大楼,由于阳光入射角的改变,从早到晚可以显示七种颜色的连续变化和相互辉映,十分壮观,深受人们的喜爱。

彩色不锈钢不仅可用于高层建筑、商品广告、陈列橱窗、家用器具、体育用品、工艺美术,还可用于太阳能吸收装置、照相机、钟表、车辆和精密机械等零部件,被广泛作为理想的消费材料和生产材料。