五彩缤纷的不锈钢

五彩缤纷的不锈钢

人们常习惯于将钢铁称之为“黑色金属”。其实钢铁本身不是黑色的，而是亮白色的，当然不包括灰口铸铁。那么，为什么把钢铁称为“黑色金属”呢？原因在于铁在空气中极易生锈，在潮湿的环境下与空气中的氧气结合为棕褐色的三氧化二铁和黑色的四氧化三铁，表面呈现黑色，给人一种黑糊糊的感觉，因而得名。别小看这层铁锈，据统计每年生产钢铁的三分之一将要被它腐蚀掉。为了对抗生修，科学工作者们想尽千方万法，终于制造出了不怕酸、碱腐蚀，永远亮晶晶的不锈钢。然而，随着科技的发展和物质生活的提高，生活用品、建筑装潢用品都要求“多样化、高级化、个性化”，色彩鲜艳，具有艺术魅力。各国科学家在不懈的努力，紧锣密鼓的研制彩色不锈钢。目前已初具成效。

你可千万别以为彩色不锈钢，就是在不锈钢表面涂上一层五彩缤纷的油漆，假如这样做不但会失去不锈钢固有的金属光泽，而且油漆不耐磨，天长日久还会一块块剥落下来。

先让我们来看一下薄膜干涉吧：一束光照射到薄膜上，一部分光线射入薄膜，另一部分光线被薄膜反射回来，再从下表面反射回来，共同形成干涉光。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，光波的振动会得到加强；相反，如果波峰与波谷相遇，光波的振动便会减弱。白光产生上述干涉现象后，究竟何种颜色的光波被加强，这主要取决于薄膜的厚度。因为白光中每种色光的波长不同，白光通过某一厚度的薄膜反射，使某一波长的色光振动加强，就出现了这种颜色的光；白光通过另一厚度的薄膜反射，另一波长的色光振动得到加强，就呈现出另一种色光。水面上油膜一般是厚薄不匀的，于是我们就看到了油膜反射出来的“七色彩虹”。科学家们根据上述光的干涉原理，设法在不锈钢表面形成一层无色透明的致密薄膜，研制成功了彩色不锈钢，所用的方法为酸性液氧化着色法。这种酸性液氧化着色法主要包括着色处理和硬膜处理两个步骤。对着色的不锈钢的合金含量也有一定的要求：含铬量应大于13%，含铁量应大于50%。为了获得理想的着色效果，不锈钢表面应光洁，无油垢，一般要预先进行抛光加工。

将不锈钢浸渍在热铬硫酸溶液中，不锈钢表面就会生成一层薄薄的无色透明氧化膜，其厚度只有头发丝直径几百分之一。随着浸渍时间的延长，氧化膜厚度增加，不锈钢表面就呈现出了不同的颜色。例如，氧化膜厚度从0．2微米增加到0．4微米时，将产生以下的色序：蓝色→金色→红色→绿色。按照所要求的表面色彩，可通过试验来确定浸渍时间，不必具体测定氧化膜的厚度。

刚刚经过着色的不锈钢应立刻用清水清洗，除去不锈钢表皮上的着色液。但是只经着色处理的氧化膜比较柔软，存在微小的孔隙，不够致密，所以必须接着进行下一步的硬膜处理。

硬膜处理主要是为了提高氧化膜的耐磨性、耐蚀性和耐热性。在含磷酸和三氧化铬的水溶液中，将已经着色处理过的不锈钢作为阴极，铅板作为阳极，通以一定的电流，经过10分钟左右，就可以在阴极上生成三氧化二铬、氢氧化铬等稳定化合物，它们填塞了氧化膜中的微小孔隙。应该指出的是，经硬膜处理后，不锈钢的颜色有所变化，故在着色处理时必须预先考虑到这一情况，才能获得理想的效果。经硬膜处理后的不锈钢，要立即清洗和干燥，以免影响彩色不锈钢的色调和光泽。

这种酸性液氧化着色法是1927年由英国国际镍公司首先提出并获得专利的，其工业产品于1972年投放市场。近年来，美国、日本、印度等国家积极研制和推广彩色不锈钢，使其从实用化走向商业化，市场前景一片看好。在我国台湾的台北市，耸立着金碧辉煌、气派豪华的亚洲信托大楼，其外壁和窗框都是采用金色不锈钢制成的。在美国华盛顿的国立宇航博物馆，矗立着一座30米高的金属结构塔，它也是采用彩色不锈钢建造的。更值得一提的是，美国得克萨斯州休斯敦市的一幢用彩色不锈钢装潢的21层大楼，由于阳光照射角度不同，从旭日东升到日落黄昏，大楼的色调显示出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的连续变化，交相辉映，十分壮观，深受人们的喜爱。

彩色不锈钢可以在保持固有金属光泽的前提下，显得色调艳丽、柔和高雅，使人感到美的享受，而且这种颜色经长时间紫外线照射也不会褪去。除此之外，它还具有以下几方面优点：

1、彩色不锈钢的耐蚀性比未经着色的原材料强。它对光照、气候变化和时间效应不敏感，长期暴露在恶劣环境中，色膜也不会破裂。

2、彩色不锈钢还具有良好的耐热性。在高温下，它仍然可以保持原有的色调和光泽。

3、彩色不锈钢还经受了不同的磨损试验，证明它确实具有较好的耐磨性。

4、彩色不锈钢的着色氧化膜致密度高，吸附力强。在采用适当的表面保护措施的情况下，可对彩色不锈钢进行冲压、弯曲、拉伸、冷作、轧制等变形加工，制成螺钉、螺母、铆钉等彩色不锈钢机械紧固件。

5、彩色不锈钢不仅可用于高层建筑、桥梁结构、室内外装潢、商品广告、橱窗陈列、体育用品、工艺美术品，还可以制成机械零部件，适合于机器造型设计和包装，小轿车、摩托车、自行车、照相机、钟表和各种家用电器都可以用彩色不锈钢来装饰。

彩色不锈钢对阳光具有高度的吸收性，它能吸收可见太阳光光谱中90%的入射光线，使光能高效率地转换成热能，因而又是一种优秀的太阳能吸收材料，可用于制造太阳能吸收装置，为缓解世界能源问题也有不可磨灭的作用。