浙江至德鋼業(yè)有限公司利用著色電位-時間曲線，著色液中主要雜質(zhì)離子（Cr³⁺,Fe³⁺,Ni²⁺)濃度對不銹鋼著色的影響，是使著色起色電位分別升高35.0mV、6.5mV、7.0mV;著色時間延長各約20min,10min,12min;著色膜光亮度降低各約10.0%,1.5%,20.0%.研究表明，著色液中雜質(zhì)離子濃度增大對不銹鋼著色效果有顯著影響，是導致著色液老化的主要原因。

1. Cr³⁺、Fe³⁺和Ni²⁺對著色起色電位的影響

圖8-29為著色液中Cr³⁺、Fe³⁺和Ni²⁺濃度變化對不銹鋼著色起色電位的影響曲線。

①. Cr³⁺的影響

 當著色液中Cr³⁺<20g/L時，隨著Cr³⁺濃度的增大，著色起色電位迅速上升，此階段著色起色電位升高約30mV;當Cr³⁺>20g/L時，著色電位上升程度比較緩慢，主要穩(wěn)定在170mV.以前曾報道，著色起色電位上升到170mV的現(xiàn)象，主要是由于Cr³⁺濃度增大所致。

②. Fe³⁺的影響

 當著色液中Fe³⁺由0增加到近30g/L時，起色電位φo僅升高了約6mV,可見著色液中Fe³⁺的濃度變化對著色起色電位的影響不大。當Fe³⁺超過30g/L時，由于有部分三價鐵鹽析出，使得電位數(shù)據(jù)不穩(wěn)，不易控制，不再適合著色。

③. Ni濃度

   當Ni²⁺<3g/L時，隨著Ni²⁺濃度的增大，著色起色電位上升緩慢，而當Ni²⁺>3g/L時，隨著著色液中Ni²⁺濃度的進一步增大，著色起色電位上升較快。

   由上述著色電位－時間曲線可知，著色起色電位升高會使著色膜色彩種類減少，或每種色彩對應(yīng)的電位差范圍變窄，這必定要求著色過程中嚴格控制電位，不利于實際著色操作。

2. Cr³⁺、Fe³⁺、Ni²⁺對著色能力的影響

 圖8-30為著色電位差固定，Cr³⁺、Fe³⁺和Ni²⁺濃度變化對著色時間的影響

 從圖8-30可見，隨著著色液中Cr³⁺、Fe³⁺和Ni²⁺的濃度增加，到達設(shè)定著色電位差所需的時間均延長。Cr³⁺對著色時間的延長程度最大，Cr³⁺由0增加到近40g/L時，對應(yīng)同一著色電位差16mV,著色時間延長近18min,在Cr³⁺超過45g/L后，對應(yīng)相同電位，著色時間延長1倍多，此時著色色液已不再適合著色。

 由圖8-30(b)可知，F(xiàn)e³⁺由0增加到25g/L時，時間延長10min.

由圖8-30(c)可知，Ni²⁺由0增加到6g/L時，對著色時間延長近8min,可見影響程度比較少。

著色液中Cr³⁺、Fe³⁺、Ni²⁺都會延長著色時間，減慢著色速率，減弱著色能力。

3. Cr³⁺、Fe³⁺、Ni²⁺對著色膜色澤與色調(diào)的影響

a. Cr³⁺對著色膜的影響

  在固定著色電位差為16mV下，檢測不同Cr³⁺濃度的著色液對著色膜的影響。實驗用自制的鏡面反射裝置，配合分光光度計，檢測不同Cr³⁺濃度著色液中制得的彩色不銹鋼工件的透光率值和對應(yīng)的波長值，間接反映著色膜的色澤與色調(diào)，檢測結(jié)果見表8-41。

 由表8-41可知，隨著著色液中Cr³⁺濃度的增加，著色膜的最大透光率逐漸降低，呈起初降低慢，隨后降低快的趨勢。當Cr³⁺由0增加到29.715g/L時，最大透光率值僅降低約5%;Cr³⁺由 29.715g/L增加到41.601g/L時，最大透光率降低約4%.這與實際目測到在大濃度Cr³⁺著色液中不銹鋼著色膜的亮度低相吻合。同時，從著色膜最大透光率對應(yīng)的波長值可發(fā)現(xiàn)，色調(diào)由黃色慢慢過渡到橙色，可知Cr³⁺濃度的增加會使色調(diào)向后偏移。

b. Fe³⁺對著色膜色彩的影響。

在固定著色電位差為16mV,表8-42為Fe³⁺對著色膜的影響。

 由表8-42可見，隨著Fe³⁺濃度的增加，著色膜的最大透光率變化很小，當Fe³⁺由0增加到24.25g/L時，著色膜最大透光率僅降低1.1%。Fe3+濃度的增大，使著色膜色調(diào)沿色彩變化規(guī)律略微向后偏移，變化趨勢較小。

c. Ni²⁺對著色膜色調(diào)的影響

  固定著色電位差為18mV,表8-43為Ni²⁺對著色膜的影響。

 從表8-43可見，隨著Ni²⁺濃度由0增大到5.775g/L時，著色膜最大透光率降低近20%,與直接目測表面亮度逐漸變暗是一致的，當Ni²⁺=8g/L時，透光率極低，著色液已不再適合著色，是著色液中允許Ni²⁺存在的最大值，且波長減小，色調(diào)向前偏移。

4. 著色液中Cr³⁺、Fe³⁺或Ni²⁺的極限濃度

著色液中Cr³⁺、Fe³⁺和Ni²⁺的濃度的增大的影響：

①. Cr³⁺=30g/L時是決定著色老化的起色電位快速上升的主要因素；

②. Cr³⁺和Ni²⁺對著色能力減弱的影響大；

③. Cr³⁺、Fe³⁺、Ni²⁺濃度的變化均會影響著色膜的色澤和色調(diào)；

 ④. Cr³⁺>45g/L、Fe³⁺>30g/L,或Ni²⁺>8g/L時，著色液均已不再適合色