彩色不锈钢具有极好的装饰性、耐磨性、耐腐蚀性和易加工性等性能,应用前景非常广阔。酸性化学着色法和电化学着色法是制备彩色不锈钢的两种主要方法,但是目前国内外这两种着色方法还存在着色膜均匀性不好、膜层性能不够理想等共性关键技术难题,严重制约着彩色不锈钢的推广与应用。为了解决上述问题,本文主要对以下内容进行了研究:(1)首次提出了一种提高不锈钢着色膜均匀性的着色方法-超声波化学着色法,研究了超声波的频率、功率及着色温度对不锈钢酸性化学着色的影响:采用着色电位考察了超声波的频率、功率对化学着色曲线的影响规律;采用偏光显微镜和扫描电镜(SEM)研究了超声波的频率和功率对着色膜的宏观和微观均匀性的影响;用中性盐雾试验(NSS试验)和Tafel极化曲线测试了膜层的耐腐蚀性;用X射线光电子能谱(XPS)和X射线色散能谱(EDS)测定了着色膜的表面成分;并且还考察了超声波化学着色条件对着色膜的耐磨性、耐热性、耐污性、耐紫外光老化性能、耐冲击性及机械加工性能的影响。(2)建立了一种控制电化学着色膜颜色的新方法一三电极控制法,在传统电化学着色装置的基础上,以铂电极为测量电极,不锈钢试样为工作电极,铅板为对电极,并且与万用表组成不锈钢电位测量装置,考察了电位与着色膜颜色的关系,依据不锈钢电位的变化来控制着色膜颜色。(3)在三电极控制着色的基础上,研究了电化学着色的工艺条件,考察了超声波对其着色颜色和均匀性的影响。研究结果表明:(1)超声波对不锈钢化学着色影响显著:首先,超声波能够显著增加彩色膜的均匀性,无论在宏观还是微观上着色膜层均表现出优异的均匀性;其次,超声波能够加快化学着色过程,显著降低化学着色的温度,附加超声波以后,化学着色的最低着色温度由55℃可下降到40℃以下,大大降低了着色过程的能耗;第三,超声波对着色膜的元素和成分无影响,化学着色彩色膜主要组成元素是O、Fe、Cr、Ni,主要成分为FeO、Fe203和Cr2O3的混合物,及少量的Ni(OH)2;第四,超声波能够增加着色膜的耐磨性和附着力,但对不锈钢彩色膜的耐腐蚀性、耐紫外光老化性能、耐污性、耐热性和机械加工等性能无影响。(2)本文提出的电化学着色的三电极控制法在电化学着色控制中是可行的,在固定的电流密度下能够通过着色电位差准确的控制着色膜的颜色,显著提高着色膜颜色的重现性。(3)超声波对不锈钢电化学着色也有很大影响,可显著提高电化学着色膜层的均匀性,但着色时间有所延长。总之,超声波化学着色法能够解决目前彩色不锈钢生产中存在的着色膜均匀性差的共性关键技术难题,并且能够降低不锈钢着色的能耗和显著提高不锈钢着色膜的一些其它性能,具有工业化应用前景。