不銹鋼化學著黑色溶液成分和工藝條件見表7-1和表7-2.




一、配方1 (見(jian)表7-1)


1. 重鉻酸鉀


  含量太高，加(jia)熱(re)后不(bu)能全(quan)部溶解(jie)，易(yi)發生色(se)澤(ze)不(bu)勻的現象，含量太低，氧化力弱，膜層色(se)淺。最佳含量為355g/L。


 2. 硫酸


 含(han)量(liang)太(tai)高，反應較慢，易使零件(jian)表(biao)面(mian)光(guang)潔(jie)度降低。含(han)量(liang)太(tai)低，反應速率很慢，最(zui)佳含(han)量(liang)為347mL/L.


3. 溫度


  低于(yu)90℃,反(fan)應進行(xing)很慢(man)，膜(mo)層會產生(sheng)玫紅、翠(cui)綠、淺棕等不規則的干(gan)涉色(se)。溫度太高，反(fan)應進行(xing)很快(kuai)，終點不易控制，膜(mo)層質量欠佳。


 4. 時間


  在(zai)(zai)開(kai)始大半時(shi)(shi)間(jian)內(nei)顏色(se)(se)無(wu)變(bian)化(hua)(hua)(hua)，中(zhong)途取出察看一(yi)直是(shi)(shi)本色(se)(se)，色(se)(se)膜(mo)(mo)是(shi)(shi)在(zai)(zai)今過程(cheng)的(de)(de)(de)最后(hou)10%~20%的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)內(nei)方才出現的(de)(de)(de)，且只持續1~2分(fen)鐘。在(zai)(zai)嚴格(ge)控制(zhi)溫度的(de)(de)(de)情(qing)況下，要掌握(wo)(wo)好最佳出槽時(shi)(shi)間(jian)，否則無(wu)法達到黑(hei)(hei)色(se)(se)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)色(se)(se)澤一(yi)致。在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)中(zhong)，膜(mo)(mo)層(ceng)顏色(se)(se)有一(yi)個從本色(se)(se)→淺(qian)棕(zong)(zong)→深(shen)棕(zong)(zong)→淺(qian)藍(lan)（或淺(qian)黑(hei)(hei)）→深(shen)藍(lan)（或深(shen)黑(hei)(hei)）的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)。而從淺(qian)藍(lan)至深(shen)藍(lan)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)間(jian)隔僅0.5~1 分(fen)鐘。如果錯過這最佳點，就會又從深(shen)藍(lan)色(se)(se)回復到淺(qian)棕(zong)(zong)色(se)(se)，再也不會變(bian)黑(hei)(hei)。此時(shi)(shi)只能(neng)取出零(ling)件(jian)退除(chu)膜(mo)(mo)層(ceng)后(hou)，重新氧(yang)化(hua)(hua)(hua)著色(se)(se)。因此，在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)中(zhong)，應(ying)嚴格(ge)控制(zhi)時(shi)(shi)間(jian)，經常(chang)取出零(ling)件(jian)水洗后(hou)察看色(se)(se)澤，這樣做不會影響氧(yang)化(hua)(hua)(hua)發(fa)黑(hei)(hei)質量，當顏色(se)(se)達到后(hou)及時(shi)(shi)中(zhong)止氧(yang)化(hua)(hua)(hua)發(fa)黑(hei)(hei)時(shi)(shi)間(jian)。正確掌握(wo)(wo)時(shi)(shi)間(jian)是(shi)(shi)本工(gong)序(xu)成敗的(de)(de)(de)關鍵(jian)。


 配(pei)(pei)方3和配(pei)(pei)方4與配(pei)(pei)方1基(ji)本是同一類(lei)型(xing)，可相互參照。




二、配(pei)方2 (見表7-1)


1. 硫酸錳(meng)


 在溶液中硫酸錳解離出來的二價錳離子（Mn2+)被硝酸根離子（NO-3)氧化，轉變成高錳酸離子（MnO-4),反應式如下：


           3Mn2++5NO-3+7H2O → 3MnO-4+5NO2↑+14H+


 在加熱的酸性溶液中，每兩個高錳(meng)酸離(li)子放出5個新生(sheng)態氧原子，其活性大，能與(yu)鎳、鉻(ge)、鐵等元素發(fa)生(sheng)化(hua)學反應(ying)，生(sheng)成(cheng)黑色(se)氧化(hua)膜，故錳(meng)是發(fa)黑劑。它能加速(su)膜的生(sheng)成(cheng)，含量(liang)太低或無錳(meng)離(li)子存(cun)在，氧化(hua)膜便(bian)不能變黑。


2. 硝酸鉀


  在溶液中是氧化劑，能使二價錳離子氧化為高錳酸離子，再起氧化作用，硝酸根（NO-3)在加溫條件下也能直接與鎳、鉻等合金元素反應，生成它們的氧化物。硝酸鉀含量偏低，成膜慢，偏高易造成過腐蝕。


3. 重(zhong)鉻(ge)酸鉀


  在發黑(hei)過程(cheng)中是氧(yang)(yang)化劑。氧(yang)(yang)化后本身變(bian)成(cheng)三(san)價鉻，當三(san)價鉻濃度達到鉻的(de)尖(jian)晶(jing)型氧(yang)(yang)化物時，形成(cheng)錳、鎳、鐵、鉻等系列化合物，從而(er)(er)得(de)到黑(hei)色(se)氧(yang)(yang)化膜(mo)(mo)。其含量偏(pian)高、偏(pian)低均不能(neng)獲得(de)有(you)彈性有(you)硬(ying)度的(de)黑(hei)色(se)膜(mo)(mo)，而(er)(er)且使膜(mo)(mo)變(bian)薄、變(bian)脆、疏松。


4. 硫(liu)酸銨


 在溶(rong)液中(zhong)通過(guo)(guo)(guo)絡合作用，控制反(fan)應速率。偏(pian)低(di)(di)時，絡合不了溶(rong)解下來(lai)的鎳、鉻等離(li)子，使(shi)溶(rong)液惡化，成(cheng)膜速率變慢。含(han)量(liang)偏(pian)高(gao)，膜成(cheng)型快。工件溶(rong)解過(guo)(guo)(guo)快，造(zao)成(cheng)過(guo)(guo)(guo)腐蝕，膜層變薄，性能低(di)(di)劣。


5. 硫(liu)酸(suan)


 使溶(rong)液(ye)保持一定的酸(suan)度，可以增加溶(rong)液(ye)的活性(xing)。


6. 溫度與時間


 溶液(ye)(ye)溫(wen)度低(di)于95℃,溶液(ye)(ye)活性不(bu)夠，基本沒有反應(ying)，成膜(mo)速率(lv)非常緩慢。溫(wen)度過(guo)高(gao)，超過(guo)115℃,表面(mian)溶解過(guo)快，造成過(guo)腐蝕(shi)。時(shi)間(jian)(jian)(jian)與溫(wen)度應(ying)配合(he)適當，溫(wen)度取上(shang)限，時(shi)間(jian)(jian)(jian)取下限。對高(gao)合(he)金(jin)不(bu)銹鋼比較合(he)適的(de)(de)溫(wen)度是98℃,時(shi)間(jian)(jian)(jian)為80分鐘。掌握好發(fa)黑的(de)(de)最佳時(shi)間(jian)(jian)(jian)與配方1中對時(shi)間(jian)(jian)(jian)所述(shu)的(de)(de)控制同樣重(zhong)要。



三、 配方(fang)5 (見(jian)表(biao)7-1)


  工藝流程：水(shui)(shui)(shui)洗(xi)（除去(qu)不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面的(de)污物）→化(hua)學(xue)除油（氫氧化(hua)鈉(na)(na)80g/L,碳酸(suan)鈉(na)(na)20g/L,磷酸(suan)鈉(na)(na)40g/L,十(shi)二烷基(ji)硫酸(suan)鈉(na)(na)2g/L,溫(wen)度50~60℃,時間(jian)15~20min)→熱(re)水(shui)(shui)(shui)洗(xi)→冷水(shui)(shui)(shui)洗(xi)→化(hua)學(xue)拋光［硫酸(suan)（d=1.84)230mL/L,鹽酸(suan)（36%~38%)70mL/L,硝酸(suan)（65%~68%)40ml/L,溫(wen)度50~80℃,時間(jian)3~20min]→水(shui)(shui)(shui)洗(xi)→活(huo)化(hua)［磷酸(suan)（≥85%)60mL/L、溫(wen)度室溫(wen)，時間(jian)1~2min]→水(shui)(shui)(shui)洗(xi)→發(fa)黑（配方5 的(de)發(fa)黑液(ye)加(jia)熱(re)到95~100℃,零件(jian)(jian)之間(jian)、與容(rong)器之間(jian)不(bu)得接觸(chu)，經常攪拌，補充蒸餾水(shui)(shui)(shui)，保持(chi)溶(rong)液(ye)濃度，時間(jian)是要不(bu)時取(qu)出試(shi)件(jian)(jian)，用水(shui)(shui)(shui)沖洗(xi)干凈后觀察其顏色變化(hua)，達到純黑色膜(mo)(mo)即(ji)時出槽）→水(shui)(shui)(shui)洗(xi)→固(gu)化(hua)［使(shi)黑膜(mo)(mo)耐磨硬化(hua)：鉻酐250g/L,硫酸(suan)（d=1.84)2.5g/L,溫(wen)度40℃,時間(jian)5~15min]→水(shui)(shui)(shui)洗(xi)→浸脫水(shui)(shui)(shui)防銹(xiu)油（3~5 分鐘)。



四、 配方7、8(見表7-2)


 為無鉻型著(zhu)色工藝。配方8著(zhu)黑色時(shi)(shi)分兩步走(zou)，第一步先在草酸中(zhong)浸若(ruo)干(gan)時(shi)(shi)間(jian)，然后(hou)在硫(liu)代(dai)硫(liu)酸鈉溶液(ye)中(zhong)浸黑為止(zhi)。


 在前處理中也采用環保型，不含六價鉻，適用于各種不銹鋼的化學拋光，對人和環境污染較小。見表7-3環保型不(bu)銹鋼化(hua)學拋光工藝。


表 3.jpg


 但(dan)配(pei)方12、13含硝(xiao)酸(suan)和磷酸(suan)鹽，對人和環境(jing)還(huan)存在危害，且(qie)溫度都是(shi)50℃,而以下配(pei)方14、15則(ze)較為實用。


 配方14 ： 草酸  150~200g/L 、硫(liu)脲   8~10g/L 、乙(yi)醇  6~10mL/L 、OP或無(wu)磷海鷗洗滌劑(ji)  5~10mL/L 、溫度  50~60℃ 、時間(jian)  3~5 分鐘。


 配(pei)方15 ：雙氧水  20~30mL/L  、鹽酸  20~30mL/L  、添加劑(ji)   20~30mL/L(易溶于水、無機物(wu)，可絡合鎳(nie)、鐵、鉻離子） 、水  20~30mL/L 、 溫(wen)度  常溫(wen) 。


 配(pei)方15更(geng)為(wei)實用。添加劑可用氟化銨或硫(liu)酸銨。


 環(huan)保(bao)型不銹(xiu)鋼電解拋光液組成及工藝條件(jian)見表7-4。


表 4.jpg


 配方18溶液導(dao)電率高(gao)(gao)，拋光(guang)光(guang)澤度提高(gao)(gao)15%,處(chu)理(li)成本低，拋光(guang)中無異味(wei)，毒(du)性(xing)小。



五、配方9 (見表7-2)


 本配方適(shi)用于18Cr-8Ni不(bu)銹(xiu)鋼。硫(liu)酸鉻要先溶解(jie)于少量水溶液(ye)(ye)中(zhong)形(xing)成(cheng)飽和溶液(ye)(ye)，再加入硫(liu)酸－磷酸溶液(ye)(ye)中(zhong)，當溫度到200℃時，不(bu)銹(xiu)鋼表面先發(fa)生(sheng)溶解(jie)，氫氧停止析出(chu)，表面形(xing)成(cheng)不(bu)溶性黑色薄(bo)膜。



六、配方10 (見表7-2)


 配方10是用少(shao)(shao)量(liang)水將(jiang)鉻酐完(wan)全溶解，然后(hou)在(zai)攪拌下加入硫酸，均(jun)勻后(hou)加熱(re)到(dao)80~100℃后(hou)即可(ke)使用。水量(liang)要(yao)適量(liang)，才能成為黑化(hua)工藝。如果(guo)黑化(hua)未(wei)達(da)到(dao)要(yao)求，可(ke)適量(liang)加入少(shao)(shao)量(liang)水即可(ke)達(da)到(dao)黑化(hua)作用。



七、配方11 (見表7-2)


  本配方在304不銹(xiu)鋼表面獲得緊密覆蓋的黑化膜，有效提高基體的裝飾性和防護性。工藝過程為：先將試件堿性除油（NaOH 70g/L,90℃),再進行電化學拋光（磷酸10%,濃硫酸10%,2A/d㎡,35℃).將前處理后的不銹鋼放入恒溫爐中加熱至300℃,之后將試件迅速浸入30%硫代硫酸鈉溶液中，進行5min黑化處理，烘干后即得黑化膜層。