不銹鋼(gang)化學著黑(hei)色溶液成分和工藝條件見表7-1和表7-2.




一、配方1 (見表(biao)7-1)


1. 重鉻酸鉀


  含(han)量太高，加熱(re)后不能全部溶解(jie)，易(yi)發生色(se)澤(ze)不勻(yun)的現(xian)象，含(han)量太低，氧化力(li)弱(ruo)，膜層色(se)淺(qian)。最(zui)佳含(han)量為355g/L。


 2. 硫酸


 含量太高，反應(ying)較(jiao)慢(man)(man)，易使零(ling)件表面光潔度降低(di)。含量太低(di)，反應(ying)速率很慢(man)(man)，最佳含量為347mL/L.


3. 溫度


  低于(yu)90℃,反應(ying)進行(xing)很慢，膜層會產生玫紅(hong)、翠綠、淺棕(zong)等(deng)不規則的干涉色。溫度(du)太高，反應(ying)進行(xing)很快，終(zhong)點不易(yi)控制，膜層質(zhi)量欠佳。


 4. 時間


  在(zai)開始大半時(shi)(shi)間內(nei)(nei)顏色(se)(se)(se)(se)(se)無變化，中途(tu)取出(chu)察看(kan)一(yi)直(zhi)是本色(se)(se)(se)(se)(se)，色(se)(se)(se)(se)(se)膜是在(zai)今過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)最后10%~20%的(de)時(shi)(shi)間內(nei)(nei)方才(cai)出(chu)現的(de)，且只持(chi)續(xu)1~2分(fen)鐘。在(zai)嚴(yan)格控制(zhi)溫度的(de)情況下，要(yao)掌(zhang)握(wo)好最佳(jia)出(chu)槽時(shi)(shi)間，否(fou)則無法達到(dao)黑(hei)色(se)(se)(se)(se)(se)氧(yang)化膜色(se)(se)(se)(se)(se)澤一(yi)致。在(zai)氧(yang)化過(guo)程(cheng)(cheng)中，膜層顏色(se)(se)(se)(se)(se)有一(yi)個從本色(se)(se)(se)(se)(se)→淺(qian)(qian)棕→深(shen)(shen)棕→淺(qian)(qian)藍(lan)(lan)（或淺(qian)(qian)黑(hei)）→深(shen)(shen)藍(lan)(lan)（或深(shen)(shen)黑(hei)）的(de)變化過(guo)程(cheng)(cheng)。而從淺(qian)(qian)藍(lan)(lan)至深(shen)(shen)藍(lan)(lan)的(de)時(shi)(shi)間間隔僅0.5~1 分(fen)鐘。如果錯過(guo)這(zhe)最佳(jia)點，就(jiu)會又從深(shen)(shen)藍(lan)(lan)色(se)(se)(se)(se)(se)回(hui)復(fu)到(dao)淺(qian)(qian)棕色(se)(se)(se)(se)(se)，再也(ye)不會變黑(hei)。此時(shi)(shi)只能取出(chu)零件退除膜層后，重新氧(yang)化著色(se)(se)(se)(se)(se)。因此，在(zai)氧(yang)化過(guo)程(cheng)(cheng)中，應(ying)嚴(yan)格控制(zhi)時(shi)(shi)間，經常取出(chu)零件水洗后察看(kan)色(se)(se)(se)(se)(se)澤，這(zhe)樣做不會影響氧(yang)化發黑(hei)質量，當(dang)顏色(se)(se)(se)(se)(se)達到(dao)后及時(shi)(shi)中止氧(yang)化發黑(hei)時(shi)(shi)間。正確掌(zhang)握(wo)時(shi)(shi)間是本工(gong)序(xu)成(cheng)敗的(de)關鍵(jian)。


 配方3和配方4與配方1基本(ben)是同一類型，可相(xiang)互參照(zhao)。




二、配(pei)方2 (見表7-1)


1. 硫酸(suan)錳


 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(zai)加熱的酸性溶液(ye)中(zhong)，每兩個高錳酸離子放出5個新生(sheng)(sheng)態(tai)氧(yang)(yang)原子，其(qi)活性大，能與鎳(nie)、鉻、鐵等元素(su)發生(sheng)(sheng)化(hua)學反應，生(sheng)(sheng)成黑色氧(yang)(yang)化(hua)膜，故錳是發黑劑。它能加速膜的生(sheng)(sheng)成，含量太低或無(wu)錳離子存(cun)在(zai)，氧(yang)(yang)化(hua)膜便不能變黑。


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. 重鉻酸鉀


  在發黑(hei)過程中是氧(yang)(yang)化(hua)劑。氧(yang)(yang)化(hua)后本身變(bian)成三價鉻(ge)，當三價鉻(ge)濃度達(da)到(dao)鉻(ge)的(de)(de)尖晶(jing)型氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)時，形(xing)成錳、鎳、鐵、鉻(ge)等系列化(hua)合物(wu)，從而得到(dao)黑(hei)色氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)。其含量偏高(gao)、偏低(di)均不(bu)能獲得有彈性(xing)有硬度的(de)(de)黑(hei)色膜(mo)，而且使膜(mo)變(bian)薄、變(bian)脆、疏(shu)松。


4. 硫酸(suan)銨


 在溶(rong)液中(zhong)通過絡合作(zuo)用，控制反應速率。偏(pian)(pian)低(di)時，絡合不(bu)了溶(rong)解(jie)下(xia)來的(de)鎳、鉻等離子，使溶(rong)液惡(e)化，成膜(mo)速率變(bian)慢。含量偏(pian)(pian)高(gao)，膜(mo)成型快。工件溶(rong)解(jie)過快，造成過腐蝕，膜(mo)層(ceng)變(bian)薄(bo)，性(xing)能低(di)劣。


5. 硫(liu)酸


 使溶液(ye)保持一定的(de)酸度，可以增(zeng)加溶液(ye)的(de)活性。


6. 溫度與(yu)時間


 溶液溫(wen)(wen)度低于(yu)95℃,溶液活性(xing)不夠(gou)，基本沒有反應(ying)，成(cheng)(cheng)膜速(su)率非(fei)常緩(huan)慢。溫(wen)(wen)度過高(gao)，超過115℃,表面溶解(jie)過快，造(zao)成(cheng)(cheng)過腐蝕。時(shi)間(jian)(jian)與溫(wen)(wen)度應(ying)配(pei)合適當(dang)，溫(wen)(wen)度取(qu)(qu)上限，時(shi)間(jian)(jian)取(qu)(qu)下限。對(dui)高(gao)合金不銹鋼比較合適的(de)(de)溫(wen)(wen)度是(shi)98℃,時(shi)間(jian)(jian)為80分鐘。掌(zhang)握好發黑的(de)(de)最佳時(shi)間(jian)(jian)與配(pei)方1中對(dui)時(shi)間(jian)(jian)所述的(de)(de)控制同樣重要(yao)。



三、 配方(fang)5 (見表7-1)


  工藝流(liu)程：水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)（除去不銹鋼表面的污物）→化(hua)(hua)學除油（氫氧化(hua)(hua)鈉(na)80g/L,碳酸鈉(na)20g/L,磷酸鈉(na)40g/L,十二烷基硫(liu)酸鈉(na)2g/L,溫(wen)(wen)度(du)(du)50~60℃,時(shi)間(jian)(jian)15~20min)→熱水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)→冷(leng)水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)→化(hua)(hua)學拋(pao)光［硫(liu)酸（d=1.84)230mL/L,鹽酸（36%~38%)70mL/L,硝酸（65%~68%)40ml/L,溫(wen)(wen)度(du)(du)50~80℃,時(shi)間(jian)(jian)3~20min]→水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)→活化(hua)(hua)［磷酸（≥85%)60mL/L、溫(wen)(wen)度(du)(du)室溫(wen)(wen)，時(shi)間(jian)(jian)1~2min]→水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)→發(fa)黑（配(pei)方5 的發(fa)黑液加熱到95~100℃,零件(jian)之間(jian)(jian)、與(yu)容器之間(jian)(jian)不得接觸，經常(chang)攪拌，補充(chong)蒸餾水(shui)(shui)(shui)(shui)，保持溶液濃度(du)(du)，時(shi)間(jian)(jian)是要不時(shi)取(qu)出(chu)試件(jian)，用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)沖洗(xi)干(gan)凈后觀察其顏色變化(hua)(hua)，達到純黑色膜即時(shi)出(chu)槽(cao)）→水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)→固化(hua)(hua)［使黑膜耐(nai)磨硬化(hua)(hua)：鉻(ge)酐250g/L,硫(liu)酸（d=1.84)2.5g/L,溫(wen)(wen)度(du)(du)40℃,時(shi)間(jian)(jian)5~15min]→水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)→浸脫水(shui)(shui)(shui)(shui)防銹油（3~5 分(fen)鐘(zhong))。



四、 配方(fang)7、8(見表7-2)


 為無鉻型著色(se)工藝。配方(fang)8著黑色(se)時分兩步走(zou)，第一步先在草酸(suan)中(zhong)浸若(ruo)干(gan)時間，然后在硫(liu)代硫(liu)酸(suan)鈉溶液中(zhong)浸黑為止。


 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環保型不銹鋼(gang)化學拋光工藝。


表 3.jpg


 但配方12、13含硝酸(suan)和磷酸(suan)鹽，對(dui)人和環境還存在危害，且(qie)溫度都(dou)是50℃,而以(yi)下(xia)配方14、15則較(jiao)為(wei)實(shi)用。


 配(pei)方14 ： 草酸  150~200g/L 、硫脲   8~10g/L 、乙醇  6~10mL/L 、OP或(huo)無磷海(hai)鷗洗(xi)滌劑  5~10mL/L 、溫度  50~60℃ 、時間  3~5 分鐘。


 配(pei)方15 ：雙氧水(shui)(shui)  20~30mL/L  、鹽酸  20~30mL/L  、添加(jia)劑   20~30mL/L(易溶于水(shui)(shui)、無機物，可絡(luo)合鎳、鐵、鉻離子(zi)） 、水(shui)(shui)  20~30mL/L 、 溫度(du)  常溫 。


 配方15更為實用(yong)。添加劑可(ke)用(yong)氟化銨(an)或硫酸銨(an)。


 環保(bao)型不銹鋼電解(jie)拋(pao)光液組成及(ji)工藝(yi)條(tiao)件(jian)見表7-4。


表 4.jpg


 配方(fang)18溶液導(dao)電(dian)率高，拋光(guang)光(guang)澤度提高15%,處理成本低(di)，拋光(guang)中無異味(wei)，毒(du)性小。



五(wu)、配(pei)方9 (見表7-2)


 本配方適用于18Cr-8Ni不(bu)銹鋼。硫酸鉻(ge)要先溶解于少量水溶液中(zhong)形成(cheng)飽和溶液，再加入硫酸－磷(lin)酸溶液中(zhong)，當溫度到200℃時(shi)，不(bu)銹鋼表面(mian)(mian)先發(fa)生溶解，氫氧停止析出，表面(mian)(mian)形成(cheng)不(bu)溶性黑色薄膜(mo)。



六、配方10 (見表7-2)


 配方10是用(yong)少(shao)量(liang)(liang)水將鉻酐完(wan)全(quan)溶(rong)解，然后(hou)在(zai)攪拌下加(jia)入硫酸，均勻(yun)后(hou)加(jia)熱到80~100℃后(hou)即可使用(yong)。水量(liang)(liang)要適量(liang)(liang)，才能成為黑化工藝。如果黑化未(wei)達(da)到要求，可適量(liang)(liang)加(jia)入少(shao)量(liang)(liang)水即可達(da)到黑化作用(yong)。



七、配(pei)方11 (見表7-2)


  本配方在304不銹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。