一、常温发黑工艺简介

 

钢铁常温发黑工艺流程主要包括前处理、发黑和后处理3个部分，其工艺流程为：

 

化学除油→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→冷水洗→发黑(可2次发黑)→水洗→水洗→中和→水洗→浸油封闭。

 

1.除油

 

除油是关键，如果工件上油未除净，就会直接影响黑化的质量，出现花斑或发黑膜结合力差，甚至不能上色。在此推荐一个除油配方。

 

氢氧化钠　　　　　　80～100g/L

磷酸三钠　　　　　　50～60g/L

洗衣粉　　　　　　　3～5g/L

温度　　　　　　　　80℃以上

时间　　　　　　　　1～10min

 

对于油污比较严重的工件：可以先用有机溶剂清洗后再化学除油，还可再增加一道电化学除油工序。

 

化学除油后必须先用热水洗。

 

2.酸洗

 

对于锈蚀不太严重的工件，可采用常规的盐酸液除锈、再水洗，对于锈层和氧化皮较厚的工件，推荐采用以下配方：

 

盐酸　　　　　　　　300～350g/L

硫酸　　　　　　　　150～200g/L

OP-10乳化剂　　　 　3～5g/L

十二烷基硫酸钠　　　0.02～0．05　g/L

时间　　　　　　　　至锈除尽为止

 

酸洗应注意防止工件过腐蚀，可向酸洗液中加入硫脲等缓蚀剂。

 

3.发黑

 

将经过前处理的工件直接浸入发黑液中，当工件完全发黑时，即可取出。必须注意：时间不能过长，否则，发黑膜疏松，结合力差。为了获得最佳发黑效果，可将工件抖动数次，以便着色均匀。

 

发黑时间可根据实际情况进行适当调整。例如：随着发黑量的增多，发黑剂有效成分不断消耗，发黑速度逐渐变慢，需适当延长发黑时间。另外，冬季发黑时间应长一些，夏季发黑时间应短一些。

 

工件从发黑液中取出后，应空留几分钟，以继续成膜反应，增加结合力。因成膜反应缓慢，随发黑件存放时间延长，其外观会更黑，耐蚀性和结合力也会越来越好。

 

工件取出后若发现局部着色不均匀，可漂洗后放回发黑液中继续着色，直到满意为止。

 

为得到效果最佳的常温发黑膜，可采用2次发黑工艺，即工件先后在两个发黑槽中发黑，两个发黑槽液成分一致、浓度不同。一般第2槽浓度较低，约为第1槽浓度的1/4左右，其它操作条件一致。应注意：工件经第一次发黑后，应充分水洗再进行第Ⅱ次发黑。

 

4.中和

 

中和处理是用3%～5％碳酸钠溶液刷洗或浸渍1 min，其目的是为了中和发黑液残液，并填充膜层孔隙，否则残留的酸性发黑液将降低膜层耐蚀性。

 

5.封闭处理

 

工件发黑后常用防锈油进行封闭处理，可采用以下3种方式：

 

①工件经中和水洗后，再热水洗，甩干，彻底干燥后，浸热防锈油(80～90℃)进行封闭处理，时间约2 min。

 

②工件经热水清洗、甩干后直接浸入脱水防锈油中进行封闭处理，时间在3～5 min，取出后自然晾干。

 

③工件发黑后先在80～90℃的1%肥皂溶液中填充处理，取出干燥后可以直接浸普通机油或防锈油。

 

二、工艺参数的影响

 

1.发黑液浓度的影响

 

常温发黑剂浓度过高时，成膜速度过快，膜层较疏松，结合力不好；浓度过低，发黑速度慢。然而，不同材料由于表面活性不同溶液含量也应不同。

 

2.pH值的影响

 

pH值是影响发黑效果的一个最重要的参数。若pH值过高，成膜速度慢，甚至不能发黑成膜，pH值过低，则反应速度过快，结合力不好，而且随pH值的进一步降低会溶解生成的膜层。pH一般制在1.5～2.5之间，必要时可用硝酸或氨水调整。

 

3.温度的影响

 

温度低于10℃时，反应速度较慢，黑度和均匀性差，此时应延长反应时间。当温度大于40℃时，反应速度过快，结合力差，温度一般控制在15～35℃。

 

4.时间的影响

 

黑化时间需根据基体成分和温度而定，一般在3～10 min。若时间过短，则膜成长不完全，膜层过薄，有花斑；若发黑时间过长，则表面会过多地为黑色氧化物，多余部分疏松，结合力不好。

 

 

三、常温发黑配方

 

配方一：

硫酸铜　　　　　　4～8 g/L

二氧化硒　　　　　4～8 g/L

磷酸盐　　　　　　7～15 g/L

硝酸盐　　　　　　2～4 g/L

柠檬酸盐　　　　　2～4 g/L

稳定剂　　　　　　20 ml/L

pH　　　　　　　　2.0～2.5

时间　　　　　　　3～5 min

 

配方二(武汉水运工程学院提供)：

硫酸铜　　　　　　1～3 g/L

亚硒酸　　　　　　2～3 g/L

磷酸　　　　　　　2～4 g/L

有机酸　　　　　　1.0～1.5 g/L

十二烷基硫酸钠　　0.1～0.3 g/L

复合添加剂　　　　10～15 g/L

pH　　　　　　　　2～3

时间　　　　　　　2～6 min

 

配方三(贵州航空发动机公司提供)：

硫酸铜　　　　　　3～7 g/L

硫酸镍　　　　　　2～3 g/L

乙二胺四乙酸二钠　4～5 g/L

亚硒酸　　　　　　4～5 g/L

磷酸盐　　　　　　2.0～3.0 g/L

pH值　　　　　　　2.0～3.0

时间　　　　　　　30～60 s

 

配方四(大庆石油学院提供)：

硫酸铜　　　　　　2.0～2.5 g/L

硝酸　　　　　　　1.0～2.0 ml/L

二氧化硒　　　　　2.5～3.0 g/L

磷酸　　　　　　　1.0～1.5 ml/L

对苯二酚　　　　　0.8～1.2 g/L

发黑促进剂　　　　1.5～2.0 g/L

乙二胺四乙酸二钠　0.5～0.8 g/L

OP-10乳化剂　　　　适量

 

配方五(南方轻工研究所提供)：

硝酸铜　　　　　　4～6 g/L

亚硒酸　　　　　　5～10 g/L

磷酸　　　　　　　5～10 ml/L

氯化钠　　　　　　1～2 g/L

pH　　　　　　　　1.1～1.2

 

配方六(河南中原机械厂提供)：

硫酸铜　　　　　　2～4 g/L

二氧化硒　　　　　4 g/L

磷酸　　　　　　　10～15 g/L

氯化镍　　　　　　10～15 g/L

酒石酸钾钠　　　　2 g/L

柠檬酸钾　　　　　2 g/L

时间　　　　　　　3～6 min

 

配方七(杭州大学化学系提供)：

硫酸铜(CuSO4.5H2O）　　　　3 g/L

磷酸缓冲液(H3PO4.KH2PO4）　4 g/L

亚硒酸(H2SeO3）　　　　　　1 g/L

添加剂　　　　　　　　　 　3 g/L

时间　　　　　　　　　　 　1～3 min

 

配方八：

硫酸铜　　　　　4 g/L

硫酸镍　　　　　1 g/L

亚硒酸　　　　　4 g/L

磷酸二氢锌　　　2 g/L

硼酸　　　　　　4 g/L

DPE-Ⅲ　　　　　1～2 ml/L

pH　　　　　　　2.5～3.5

时间　　　　　　10～60 s

 

配方九：

硫酸铜　　　　　3～5 g/L

亚硒酸　　　　　3～5 g/L

磷酸二氢锌　　　4～5 g/L

柠檬酸　　　　　2～3 g/L

硝酸钾　　　　　1 g/L

添加剂　　　　　20 ml/L

 

配方十：

硫酸铜　　　　　4～5 g/L

二氧化硒　　　　4～5 g/L

硫酸镍　　　　　3～4 g/L

氧化锌　　　　　2～3 g/L

磷酸　　　　　　10～15 g/L

TX-10乳化剂　 　10 g/L

稳定剂　　　　　5～10 g/L

时间　　　　　　3～8 min

 

配方十一：

硫酸铜　　　　　4～6 g/L

二氧化硒　　　　1.5～3 g/L

硫酸镍　　　　　0.5～2 g/L

柠檬酸钾　　　　2 g/L

对苯二酚　　　　1～1.5 g/L

时间　　　　　　1～5 min

 

配方十二：

硫酸铜　　　　　2 g/L

亚硒酸　　　　　4 g/L

钼酸钠　　　　　2 g/L

硫代硫酸钠　　　1 g/L

硫酸镍　　　　　4 g/L

pH　　　　　　　1.5～2.5

时间　　　　　　5～8 min

 

配方十三：

二氧化硒　　　　5 g/L

硫酸铜　　　　　4 g/L

硫酸镍　　　　　4 g/L

硝酸锌　　　　　10 g/L

磷酸　　　　　　10 g/L

TX-10乳化剂　　 5 g/L

络合剂　　　　　10 ml/L

时间　　　　　　2～5 min