1. 不銹鋼電化學(xué)著色膜的形態(tài)
304不銹鋼和1Cr13Al不銹鋼放在以硫酸錳為主鹽的介質(zhì)中，用1~5mA/c㎡電流電解10~30min,著色膜用掃描電鏡及MeF3大型金相顯微鏡下觀察其表面膜的微觀形貌，可見(jiàn)到兩種不銹鋼表面上的著色膜比較疏松，都存在著連續(xù)的網(wǎng)狀。這種顯微網(wǎng)狀裂縫經(jīng)40~80℃溫水處理后可以消除，氧化膜表面形貌變得較為致密。
2. 著色膜的成分
為了研究上述兩種不銹鋼在以硫酸錳為主鹽直流電解著色膜組成物質(zhì)以及不銹鋼基體合金元素在膜中的分布，用TN-5400能譜儀和電子探針對(duì)氧化膜成分進(jìn)行了分析。通過(guò)膜的成分分析可見(jiàn)，兩種不銹鋼著色膜的主要成分都是錳，這說(shuō)明著色液中主鹽的金屬元素錳進(jìn)人膜，構(gòu)成膜的主要物質(zhì)。同時(shí)，不銹鋼中的鉻亦參與膜的構(gòu)成。但1Cr18Ni9Ti不銹鋼著色膜中的鎳沒(méi)有參與，而1Cr13Al不銹鋼著色膜中除鉻外還有鐵。為了進(jìn)一步研究電解著色膜顯微組織中的網(wǎng)狀裂縫，分別在這兩種不銹鋼著色膜的顯微網(wǎng)縫及其邊緣作了定點(diǎn)能譜分析，其結(jié)果顯示，兩種不銹鋼著色膜網(wǎng)縫中是兩種完全不同的不銹鋼的基本成分，但沒(méi)有錳，而在網(wǎng)縫邊緣位置的成分除不銹鋼基體外，還有較高含量的錳，結(jié)果說(shuō)明網(wǎng)縫是不銹鋼著色膜中存在的不連續(xù)區(qū)域，即微小的顯微網(wǎng)狀裂縫。其在40~80℃溫水中處理一段時(shí)間后，氧化膜吸水生成含水分較多的氧化物結(jié)構(gòu)，使膜的體積發(fā)生膨脹，網(wǎng)狀裂縫消失。從上述分析可以初步斷定，著色膜的成分主要由錳含水化合物 MnO2、MnO·nH2O組成，膜中還含有鉻和鐵。
3. 膜的結(jié)構(gòu)分析
為了進(jìn)一步探明不銹鋼在直流電解過(guò)程中著色膜的結(jié)構(gòu)，分別對(duì)二氧化錳粉末和采用特殊的剝離方法將氧化膜與基體分離，進(jìn)行X射線衍射結(jié)構(gòu)分析，衍射分析結(jié)果表明，二氧化錳粉末屬于四方晶系。從不銹鋼表面剝離出來(lái)的氧化膜中沒(méi)有金屬錳、鉻或鐵的衍射峰，但在20為36.739°和65.945°兩處出現(xiàn)了通間距分別為0.24442nm和0.14153nm的衍射峰，見(jiàn)圖9-2(1Cr13Al不銹鋼在15g/L硫酸錳溶液中形成氧化膜的X射線衍射圖）。分析證實(shí)兩處衍射峰是屬于二氧化錳晶體的次生結(jié)構(gòu)產(chǎn)物－MnO2、MnO·nH2O物質(zhì)。
