不銹(xiu)鋼化學(xue)著(zhu)黑色(se)溶液(ye)成分和(he)工(gong)藝條件見表(biao)7-1和(he)表(biao)7-2.
一、配方1 (見表(biao)7-1)
1. 重鉻(ge)酸鉀
含(han)量(liang)太高，加熱后不(bu)能全部溶解，易發(fa)生色澤不(bu)勻的(de)現象，含(han)量(liang)太低，氧化力弱，膜層色淺。最(zui)佳含(han)量(liang)為355g/L。
2. 硫酸
含量太高，反應(ying)較慢，易(yi)使零件(jian)表面(mian)光潔度(du)降低(di)(di)。含量太低(di)(di)，反應(ying)速率(lv)很慢，最佳含量為347mL/L.
3. 溫度
低于(yu)90℃,反應進(jin)行(xing)很慢，膜(mo)(mo)層(ceng)會產(chan)生玫(mei)紅、翠綠、淺棕等不規則的干涉色。溫度(du)太(tai)高(gao)，反應進(jin)行(xing)很快，終點(dian)不易控(kong)制，膜(mo)(mo)層(ceng)質(zhi)量欠佳。
4. 時間
在開(kai)始大半時(shi)間(jian)內顏色(se)(se)無變化(hua)(hua)，中(zhong)(zhong)途取出(chu)(chu)(chu)察(cha)看一(yi)(yi)(yi)直是(shi)本(ben)色(se)(se)，色(se)(se)膜(mo)是(shi)在今過(guo)程的(de)最(zui)后(hou)10%~20%的(de)時(shi)間(jian)內方(fang)才(cai)出(chu)(chu)(chu)現的(de)，且只持續1~2分鐘。在嚴格控(kong)制(zhi)溫度的(de)情況下，要掌(zhang)握好最(zui)佳(jia)出(chu)(chu)(chu)槽時(shi)間(jian)，否則無法達(da)到(dao)黑(hei)(hei)(hei)色(se)(se)氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)色(se)(se)澤一(yi)(yi)(yi)致。在氧(yang)化(hua)(hua)過(guo)程中(zhong)(zhong)，膜(mo)層顏色(se)(se)有(you)一(yi)(yi)(yi)個從(cong)本(ben)色(se)(se)→淺(qian)棕(zong)→深(shen)(shen)棕(zong)→淺(qian)藍（或(huo)淺(qian)黑(hei)(hei)(hei)）→深(shen)(shen)藍（或(huo)深(shen)(shen)黑(hei)(hei)(hei)）的(de)變化(hua)(hua)過(guo)程。而從(cong)淺(qian)藍至深(shen)(shen)藍的(de)時(shi)間(jian)間(jian)隔僅0.5~1 分鐘。如果錯(cuo)過(guo)這(zhe)最(zui)佳(jia)點，就會(hui)又從(cong)深(shen)(shen)藍色(se)(se)回復到(dao)淺(qian)棕(zong)色(se)(se)，再也不會(hui)變黑(hei)(hei)(hei)。此時(shi)只能取出(chu)(chu)(chu)零件(jian)退除膜(mo)層后(hou)，重新(xin)氧(yang)化(hua)(hua)著色(se)(se)。因此，在氧(yang)化(hua)(hua)過(guo)程中(zhong)(zhong)，應嚴格控(kong)制(zhi)時(shi)間(jian)，經常取出(chu)(chu)(chu)零件(jian)水洗后(hou)察(cha)看色(se)(se)澤，這(zhe)樣做不會(hui)影(ying)響氧(yang)化(hua)(hua)發黑(hei)(hei)(hei)質(zhi)量，當顏色(se)(se)達(da)到(dao)后(hou)及時(shi)中(zhong)(zhong)止氧(yang)化(hua)(hua)發黑(hei)(hei)(hei)時(shi)間(jian)。正確掌(zhang)握時(shi)間(jian)是(shi)本(ben)工序(xu)成(cheng)敗的(de)關鍵。
配方(fang)3和(he)配方(fang)4與(yu)配方(fang)1基本(ben)是同一(yi)類型，可相互參照。
二、配方2 (見表(biao)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+
在加熱(re)的酸性溶液中，每兩(liang)個高錳酸離(li)子(zi)放出5個新生態(tai)氧(yang)原子(zi)，其活(huo)性大，能與鎳、鉻、鐵等元(yuan)素發生化學反應，生成黑(hei)(hei)色(se)氧(yang)化膜，故(gu)錳是發黑(hei)(hei)劑。它能加速膜的生成，含量太低(di)或無錳離(li)子(zi)存在，氧(yang)化膜便不能變(bian)黑(hei)(hei)。
2. 硝酸鉀(jia)
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(suan)鉀
在(zai)發黑(hei)過程中是(shi)氧(yang)化(hua)(hua)劑。氧(yang)化(hua)(hua)后(hou)本身變(bian)成三價(jia)(jia)鉻，當三價(jia)(jia)鉻濃度(du)達到鉻的(de)尖(jian)晶型(xing)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)時(shi)，形成錳、鎳、鐵、鉻等(deng)系列化(hua)(hua)合物(wu)，從(cong)而得到黑(hei)色氧(yang)化(hua)(hua)膜。其含量偏高(gao)、偏低均不能獲得有(you)彈性有(you)硬(ying)度(du)的(de)黑(hei)色膜，而且(qie)使膜變(bian)薄、變(bian)脆、疏松。
4. 硫酸(suan)銨
在(zai)溶(rong)液(ye)中通過絡(luo)合作用，控制反(fan)應(ying)速率。偏低時，絡(luo)合不(bu)了溶(rong)解下來的(de)鎳、鉻等離子，使溶(rong)液(ye)惡化，成膜速率變慢(man)。含量偏高，膜成型快。工件溶(rong)解過快，造成過腐蝕，膜層(ceng)變薄(bo)，性能低劣(lie)。
5. 硫酸
使溶液(ye)保持一定的(de)酸度，可以增加溶液(ye)的(de)活性。
6. 溫度與時間
溶(rong)液(ye)溫(wen)度(du)低于95℃,溶(rong)液(ye)活性不夠，基本沒有反(fan)應(ying)(ying)，成膜速率非(fei)常(chang)緩慢(man)。溫(wen)度(du)過(guo)高，超過(guo)115℃,表面溶(rong)解過(guo)快，造(zao)成過(guo)腐(fu)蝕(shi)。時間(jian)與溫(wen)度(du)應(ying)(ying)配(pei)合適當，溫(wen)度(du)取上限(xian)，時間(jian)取下限(xian)。對高合金不銹鋼比較合適的(de)溫(wen)度(du)是98℃,時間(jian)為80分鐘。掌(zhang)握好(hao)發黑的(de)最佳時間(jian)與配(pei)方1中對時間(jian)所述的(de)控制同樣重要(yao)。
三、 配(pei)方5 (見表7-1)
工藝流程(cheng)：水洗(xi)(xi)(xi)（除(chu)去不(bu)(bu)銹鋼表(biao)面的污物）→化學(xue)除(chu)油（氫氧化鈉80g/L,碳酸(suan)鈉20g/L,磷酸(suan)鈉40g/L,十二烷(wan)基硫(liu)酸(suan)鈉2g/L,溫(wen)(wen)度(du)50~60℃,時(shi)間(jian)(jian)15~20min)→熱水洗(xi)(xi)(xi)→冷(leng)水洗(xi)(xi)(xi)→化學(xue)拋光［硫(liu)酸(suan)（d=1.84)230mL/L,鹽酸(suan)（36%~38%)70mL/L,硝(xiao)酸(suan)（65%~68%)40ml/L,溫(wen)(wen)度(du)50~80℃,時(shi)間(jian)(jian)3~20min]→水洗(xi)(xi)(xi)→活化［磷酸(suan)（≥85%)60mL/L、溫(wen)(wen)度(du)室溫(wen)(wen)，時(shi)間(jian)(jian)1~2min]→水洗(xi)(xi)(xi)→發黑(hei)（配(pei)方(fang)5 的發黑(hei)液加熱到95~100℃,零件之(zhi)間(jian)(jian)、與容器之(zhi)間(jian)(jian)不(bu)(bu)得接觸，經常攪拌，補充蒸(zheng)餾(liu)水，保持溶液濃度(du)，時(shi)間(jian)(jian)是要不(bu)(bu)時(shi)取(qu)出試件，用水沖(chong)洗(xi)(xi)(xi)干凈(jing)后(hou)觀察(cha)其顏色(se)變化，達到純黑(hei)色(se)膜即時(shi)出槽(cao)）→水洗(xi)(xi)(xi)→固(gu)化［使黑(hei)膜耐磨硬化：鉻酐250g/L,硫(liu)酸(suan)（d=1.84)2.5g/L,溫(wen)(wen)度(du)40℃,時(shi)間(jian)(jian)5~15min]→水洗(xi)(xi)(xi)→浸脫(tuo)水防銹油（3~5 分鐘)。
四、 配方(fang)7、8(見表7-2)
為無鉻型著(zhu)色工(gong)藝。配(pei)方8著(zhu)黑色時(shi)分兩步走，第(di)一步先在(zai)草酸中浸若干時(shi)間，然后在(zai)硫代(dai)硫酸鈉(na)溶液中浸黑為止。
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環保型不銹鋼化學拋(pao)光(guang)工藝。
但配方(fang)12、13含硝(xiao)酸(suan)和磷酸(suan)鹽，對人和環境還存在(zai)危(wei)害(hai)，且(qie)溫(wen)度都是(shi)50℃,而以下(xia)配方(fang)14、15則較為實用。
配方(fang)14 ： 草酸 150~200g/L 、硫脲 8~10g/L 、乙醇(chun) 6~10mL/L 、OP或無(wu)磷海鷗洗滌劑 5~10mL/L 、溫度 50~60℃ 、時間 3~5 分鐘。
配(pei)方15 ：雙氧水 20~30mL/L 、鹽(yan)酸 20~30mL/L 、添加劑 20~30mL/L(易(yi)溶于水、無機物，可絡(luo)合(he)鎳、鐵、鉻離子） 、水 20~30mL/L 、 溫度(du) 常(chang)溫 。
配方15更為實用(yong)(yong)。添(tian)加劑可用(yong)(yong)氟化(hua)銨(an)或硫(liu)酸銨(an)。
環保(bao)型不銹鋼電解拋(pao)光液組成及工藝條件見表7-4。
配方(fang)18溶液導(dao)電率高，拋光(guang)光(guang)澤(ze)度提高15%,處(chu)理成本低，拋光(guang)中無異味，毒(du)性小(xiao)。
五、配方9 (見表7-2)
本配方適(shi)用于18Cr-8Ni不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。硫酸(suan)鉻要先溶(rong)(rong)(rong)解(jie)于少量水(shui)溶(rong)(rong)(rong)液中(zhong)形(xing)(xing)成(cheng)飽和溶(rong)(rong)(rong)液，再加入硫酸(suan)－磷酸(suan)溶(rong)(rong)(rong)液中(zhong)，當溫度(du)到200℃時(shi)，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面先發生溶(rong)(rong)(rong)解(jie)，氫氧停止析出，表(biao)面形(xing)(xing)成(cheng)不(bu)溶(rong)(rong)(rong)性黑色薄膜(mo)。
六、配方10 (見表(biao)7-2)
配方(fang)10是用(yong)(yong)少量(liang)水將(jiang)鉻酐完全溶解，然后(hou)(hou)在攪拌下加入硫酸，均勻后(hou)(hou)加熱到(dao)80~100℃后(hou)(hou)即可(ke)使用(yong)(yong)。水量(liang)要適量(liang)，才能成為黑化(hua)工(gong)藝。如(ru)果(guo)黑化(hua)未達到(dao)要求，可(ke)適量(liang)加入少量(liang)水即可(ke)達到(dao)黑化(hua)作用(yong)(yong)。
七、配方(fang)11 (見表7-2)
本配方在304不(bu)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。
