常温发黑处理工艺

常温发黑处理工艺
本发明主要是涉及一种常温发黑处理工艺，主要由以下工艺步骤
完成：1）清洗；2）脱脂：工件必须完全浸入脱脂液中；脱脂液浓度ph 值12-14,处理时间10-30min,每过3-5分钟上下抖动几次，药液浓度低于ph12时补充脱脂粉；3）水洗；4）酸洗：酸洗液浓度ph值2-4, 处理时间5-10min; 5）水洗；6）发黑：池液浓度ph值2.5-3.5，处理时间10-12min; 7）水洗；8）吹干；9）上油。

本发明有益的效果是：1•发
黑安全不用电，用碱性高温发黑需100%用电。

2•提高工效：共需1-2 分钟。

3•发黑成本低，设备简单，操作方便；对发黑时间作了严格的控制。

4.工艺适应性强：
金属材料发黑工艺
钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。

发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温
发黑两种。

但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。

A3钢用碱性发黑好一些。

碱性发黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑的区别。

发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。

发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已。

实际操作中，需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量，以及发黑后的钝化浸油。

发黑质量的好坏往往因这些工序而变化。

金属“发蓝”药液
采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。

黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧
化三铁，内层为氧化亚铁。

一、碱性氧化法“发蓝”药液
1. 配方：硝酸钠50〜100克氢氧化钠600〜700克亚硝酸钠100〜200克水1000克
2. 制法：按配方计量后，在搅拌条件下，依次把各料加入其中，溶解，混合均匀即可。

3. 说明：
(1)金属表面务必洗净和干燥以后，才能进行“发篮”处理。

(2)金属器件进行“发蓝”处理条件与金属中的含碳量有关，“发蓝” 药液温度及金属器件在其中的处理时间可参考下表。

金属中含碳量%工作温度(C )处理时间(分)开始终止>0.0-300.5-0.0-50<0.4142-145153- 15540-60 合金钢
142-145153-15560-90
(3)每隔一星期左右按期分析溶液中硝酸钠、亚硝酸钠和氢氧化钠
的含量，以便及时补充有关成分。

一般使用半年后就应更换全部溶液。

(4)金属“发蓝”处理后，最好用热肥皂水漂洗数分钟，再用冷水
冲洗。

然后，又用热水冲洗，吹于。

、酸性氧化法“发蓝”药液
1. 配方：磷酸3~ 10克硝酸钙80~ 100克过氧化锰10~ 15克水
1000 克
2. 制法：按配方计量后，在不断搅拌条件下，依次把磷酸、过氧化锰和硝酸钙加入其中，溶解，混合均匀即可。

3. 说明：
(1)金属器件先经洗净和干燥后才能进行“发蓝”处理。

(2)此法所得保护膜呈黑色，其主要成分是由磷酸钙和铁的氧化物所组成，其耐腐能力和机械强度均超过碱性氧化法所得的保护膜。

4•“发蓝”工作温度为100C，处理时间为40〜45分钟。

在处理碳素钢时，药液中磷酸含量控制在3〜5克/升；处理合金钢或铸钢时，磷酸含量控制在5〜10克/升。

应注意定期分析药液磷酸的含量。

5•“发蓝”处理后金属器件的清洗方法同上。

再论钢铁常温发黑工艺应用
湖南常德纺织机械厂(湖南常德415004)张文辉
Rediscussi on on Applicati on about Blacke ning Tech nique
for Iron an dSteel Parts at Room Temperature
Zhang Wenhui
1 前言
钢铁常温发黑具有节能、高效、设备简单、操作方便和基本无环境污染等特点。

从小件到面积较大、形状复杂、不同钢种的工件均可应用。

但由于前处理难，各类发黑剂都存在不同弊病，该项技术推广
很不平衡。

笔者结合多年生产实践，谈谈生产应用中的工艺控制和改进措施，供同行参考。

2工艺控制和改进措施
2.1工艺流程
一般为化学除油T热水洗T清水洗T强腐蚀T二次清水洗T化学除油-热水洗-清水洗-弱腐蚀-二次清水洗-常温发黑-二次清水洗T浸脱水油T 送验。

2.2前处理
钢铁常温发黑前处理主要是除油和除锈，一般采用化学除油、盐酸腐蚀，也有应用湿法喷砂的］1］。

具体工艺笔者以前做过详细介绍［2］。

常温发黑液呈酸性，发黑前工件表面要求全润水，才能有效地保证黑膜的牢固度，否则再好的发黑剂也不能出合格产品。

多年实践证明，无论是单独用除油剂，还是低浓度三大碱添加除油剂的除油槽，都要在50C左右加热，以加快除油速度。

操作时如果采用短时间（3〜
5min）除油、除锈交叉作业，工效明显提高。

2.3常温发黑
钢铁常温发黑剂自80年代中期国内开发以来，市场商品逐渐增
多。

生产应用效果大体都是膜的结合力不如高温发黑的，溶液稳定差等］3］。

HH902钢铁常温发黑剂在这两方面有较大突破。

笔者所在厂几年生产实践证实，膜的牢固度无需等待24h的后效，就能获得结合力良好的黑色膜层，完全可同高温发黑媲美。

溶液稳定性方面，工作液产
生白色沉淀少，也不易影响膜层质量，不需经常调整；母液存放两年以上无沉淀，效果不变。

ZT发黑剂将丙烯酸类涂料添加在发黑剂内，两工序合二为一，
简化生产。

膜的结合力、耐蚀性良好，只是黑膜黑度偏淡蓝颜色。

溶液维护与调整常温发黑时，钢铁表面活化产生Fe2 +,过量Fe2 +与Se2-反应生成白色沉淀；在氧化剂存在的条件下，Fe2 +氧化为Fe3+反应也生成沉淀，均无谓消耗溶液内Se2—,缩短使用寿命，生产中应采取如下措施：
(1)生产线设计发黑槽前两只清水槽要用硬塑板或钢板槽
内衬软塑料板制作，以防铁槽生锈污染清水，在生产中将Fe2+带入发黑槽。

(2)发黑用器皿小批量生产用塑料篮，批量生产用钛篮、
钛框、钛滚桶等，杜绝发黑时产生Fe2+和消耗发黑剂。

钛器皿虽一次性投入资金较多，但耐酸碱，又与发黑剂不起反应，使用寿命10年以上，综合计算还显著降低生产成本。

(3)发黑槽加盖停工时将溶液用塑料盖盖严，防止空气中氧气入内，减慢Fe3 +生成速度而减少沉淀物的形成。

定期用精密试纸检查溶液pH值，高于2.6以上就要加以调整。

比较简单的办法是，先将溶液自然沉淀过滤，补加母液使工作液恢复到PH2.4范围即可继续发黑。

如果不是批量生产，发黑液配制以每批零件量计算，一次性发黑药液用完为原则，这样不但保证黑膜均匀，结合力好，还能避免由于溶液存放时自我消耗
2.4后处理
(1)常规技术要求改用脱水油封闭。

(2)膜层耐蚀性要求较高，可加钝化处理，再浸脱水油。

(3)耐蚀性、耐磨性要求都高于常规发黑膜层标准，发黑后浸丙烯酸酯乳液固化剂，略自然干燥后浸脱水油。

(4)膜层要求耐温400C的不油封，可浸强力封闭剂，表面光亮度好、硬度高。

生产中为了降低生产成本，可根据发黑件的表面技术要求，尽量采用简单的后处理工艺。

2.5生产中注意要点
(1)前处理必须达到工件全润水，不允许有残留油污、锈点和氧
化皮等。

(2)发黑前用清水洗时，要严格清洗掉工件内外盐酸液，否
则易产生沉淀。

(3)新配槽液常温发黑时间控制为2~ 3min,老槽液可延长至5〜10min。

一般视工件黑灰色出槽为佳(随时间延长转为黑色)，出槽时黑色，膜层较疏松，结合力不理想。

(4)有机膜的封闭应选用水溶性丙烯酸酯乳液，发黑后清洗干净可直接浸涂，工艺较简单。

溶液配制按说明，乳液与水一定要搅拌均匀，调整至工件膜层无流痕，方可投入生产。

(5)浸脱水油要摆脱传统浸油习惯(入槽略浸一下就出槽)，
封闭有一个先脱水并使油相浸润工件的过程，时间控制在3〜8min。

3生产成本
笔者就所在厂批量生产用HH902发黑剂，几年来做了详细统计结果表明，配槽费加设备投资，常温发黑低于高温发黑。

日生产费用常温发黑为1.93元/m2,高温发黑为4.17元/m2,降低54%,考虑到后处理部分工件需钝化或丙烯酸酯乳液等圭封闭，总成本也要降低30%以上。

4膜层质量讨论
从成膜机理可以看出，钢铁常温发黑是在钢铁表面形成CuSe Cu2O等的覆盖层，这种覆盖层不同于成熟的化学镀镍、镀铜的质量。

由于成膜机理不成熟，工艺参数多凭经验，生产商品发黑剂就不可能完
善，存在膜层疏松多孔，结合力和耐磨性比高温差。

因此为了保证常温发黑膜层质量，发黑前必须彻底去除工件的油和锈蚀，结合力才有保证。

发黑后处理也不能沿用高温发黑的工艺，改用能脱掉膜层内水份又具有防锈等作用的脱水油，润湿封闭可达高温发黑膜层的耐蚀性效果。

市售发黑剂耐磨性还是不尽人意。

发黑后增加一道有机膜的封闭层［4］，可满足其耐磨性要求，同时也提高膜层的耐蚀性。