不銹鋼化學著黑色溶液成分和工(gong)藝條件見(jian)表7-1和表7-2.
一(yi)、配(pei)方1 (見表7-1)
1. 重(zhong)鉻(ge)酸鉀
含量太(tai)高，加熱后不(bu)能全(quan)部溶(rong)解，易發生色(se)澤(ze)不(bu)勻的現象，含量太(tai)低，氧化力(li)弱，膜層色(se)淺。最(zui)佳含量為355g/L。
2. 硫酸
含量(liang)太高，反應(ying)較慢，易使零(ling)件表(biao)面光潔度降低。含量(liang)太低，反應(ying)速(su)率很慢，最佳含量(liang)為(wei)347mL/L.
3. 溫度
低于90℃,反(fan)應進(jin)行很慢，膜層會產生(sheng)玫紅(hong)、翠綠、淺棕等不(bu)規則的干涉(she)色。溫(wen)度(du)太高，反(fan)應進(jin)行很快，終(zhong)點不(bu)易(yi)控制，膜層質量欠佳。
4. 時間
在(zai)(zai)(zai)開始(shi)大半(ban)時(shi)(shi)間內顏(yan)色(se)(se)無變化(hua)(hua)(hua)，中途取出(chu)(chu)(chu)察看一直是本(ben)色(se)(se)，色(se)(se)膜是在(zai)(zai)(zai)今過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)最后10%~20%的(de)時(shi)(shi)間內方才出(chu)(chu)(chu)現的(de)，且只持續1~2分(fen)鐘(zhong)。在(zai)(zai)(zai)嚴(yan)格(ge)控制溫(wen)度的(de)情況下，要掌握(wo)好最佳出(chu)(chu)(chu)槽時(shi)(shi)間，否則無法達(da)到黑(hei)色(se)(se)氧化(hua)(hua)(hua)膜色(se)(se)澤一致(zhi)。在(zai)(zai)(zai)氧化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)中，膜層顏(yan)色(se)(se)有一個從(cong)本(ben)色(se)(se)→淺棕(zong)(zong)→深(shen)棕(zong)(zong)→淺藍(lan)（或(huo)淺黑(hei)）→深(shen)藍(lan)（或(huo)深(shen)黑(hei)）的(de)變化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)。而(er)從(cong)淺藍(lan)至深(shen)藍(lan)的(de)時(shi)(shi)間間隔僅0.5~1 分(fen)鐘(zhong)。如果錯過(guo)這最佳點，就會(hui)又從(cong)深(shen)藍(lan)色(se)(se)回復到淺棕(zong)(zong)色(se)(se)，再也(ye)不會(hui)變黑(hei)。此(ci)時(shi)(shi)只能取出(chu)(chu)(chu)零件(jian)退除(chu)膜層后，重新氧化(hua)(hua)(hua)著色(se)(se)。因此(ci)，在(zai)(zai)(zai)氧化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)中，應嚴(yan)格(ge)控制時(shi)(shi)間，經常取出(chu)(chu)(chu)零件(jian)水(shui)洗(xi)后察看色(se)(se)澤，這樣(yang)做(zuo)不會(hui)影響氧化(hua)(hua)(hua)發(fa)(fa)黑(hei)質(zhi)量(liang)，當(dang)顏(yan)色(se)(se)達(da)到后及(ji)時(shi)(shi)中止氧化(hua)(hua)(hua)發(fa)(fa)黑(hei)時(shi)(shi)間。正確掌握(wo)時(shi)(shi)間是本(ben)工序成敗的(de)關鍵。
配(pei)(pei)方3和配(pei)(pei)方4與配(pei)(pei)方1基本是同一(yi)類型，可相互參(can)照。
二、配方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(re)的酸(suan)性(xing)溶液中，每(mei)兩個高(gao)錳(meng)酸(suan)離子(zi)(zi)放出5個新生態氧原子(zi)(zi)，其(qi)活性(xing)大(da)，能與鎳、鉻、鐵等元素發生化學反(fan)應，生成黑色氧化膜(mo)(mo)，故錳(meng)是(shi)發黑劑。它能加速膜(mo)(mo)的生成，含量太低或(huo)無錳(meng)離子(zi)(zi)存(cun)在，氧化膜(mo)(mo)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
在發黑過(guo)程中是氧化(hua)(hua)劑。氧化(hua)(hua)后本(ben)身(shen)變(bian)成(cheng)三價(jia)鉻，當(dang)三價(jia)鉻濃(nong)度達到鉻的尖(jian)晶型氧化(hua)(hua)物時，形成(cheng)錳、鎳(nie)、鐵、鉻等系列化(hua)(hua)合物，從(cong)而得到黑色(se)氧化(hua)(hua)膜。其含量偏高、偏低均不(bu)能獲得有(you)彈性有(you)硬(ying)度的黑色(se)膜，而且使(shi)膜變(bian)薄、變(bian)脆(cui)、疏松。
4. 硫酸銨
在溶液中通過(guo)絡合作用，控制反應速率。偏低(di)(di)時，絡合不了溶解(jie)(jie)下來的鎳(nie)、鉻等離子，使溶液惡化，成(cheng)(cheng)膜速率變慢。含(han)量偏高，膜成(cheng)(cheng)型快。工件溶解(jie)(jie)過(guo)快，造成(cheng)(cheng)過(guo)腐蝕，膜層變薄，性能低(di)(di)劣。
5. 硫酸(suan)
使溶液保持(chi)一定的酸(suan)度，可以增加溶液的活性。
6. 溫(wen)度與(yu)時間(jian)
溶液(ye)溫(wen)度(du)低于95℃,溶液(ye)活(huo)性不夠(gou)，基本沒有(you)反應(ying)，成(cheng)(cheng)膜速率非常緩(huan)慢。溫(wen)度(du)過高，超(chao)過115℃,表面溶解過快，造(zao)成(cheng)(cheng)過腐蝕。時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)與溫(wen)度(du)應(ying)配合(he)適(shi)當，溫(wen)度(du)取(qu)上限(xian)，時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)取(qu)下限(xian)。對高合(he)金不銹鋼比較(jiao)合(he)適(shi)的(de)溫(wen)度(du)是98℃,時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)為80分(fen)鐘(zhong)。掌(zhang)握好發黑的(de)最佳時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)與配方(fang)1中對時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)所述(shu)的(de)控制同(tong)樣重要。
三、 配(pei)方(fang)5 (見表7-1)
工藝流(liu)程：水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)（除去(qu)不銹鋼表面的污物）→化(hua)(hua)學除油（氫(qing)氧化(hua)(hua)鈉(na)80g/L,碳酸(suan)(suan)(suan)鈉(na)20g/L,磷酸(suan)(suan)(suan)鈉(na)40g/L,十二(er)烷(wan)基硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鈉(na)2g/L,溫(wen)度50~60℃,時(shi)間15~20min)→熱水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)→冷水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)→化(hua)(hua)學拋(pao)光［硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)（d=1.84)230mL/L,鹽酸(suan)(suan)(suan)（36%~38%)70mL/L,硝酸(suan)(suan)(suan)（65%~68%)40ml/L,溫(wen)度50~80℃,時(shi)間3~20min]→水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)→活化(hua)(hua)［磷酸(suan)(suan)(suan)（≥85%)60mL/L、溫(wen)度室溫(wen)，時(shi)間1~2min]→水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)→發黑(hei)(hei)（配方5 的發黑(hei)(hei)液加熱到95~100℃,零件(jian)之間、與容器之間不得接觸，經常攪拌，補(bu)充蒸(zheng)餾水(shui)(shui)(shui)(shui)，保持溶液濃度，時(shi)間是要(yao)不時(shi)取出(chu)(chu)試件(jian)，用水(shui)(shui)(shui)(shui)沖洗(xi)干(gan)凈(jing)后(hou)觀察其顏色(se)變化(hua)(hua)，達(da)到純黑(hei)(hei)色(se)膜即時(shi)出(chu)(chu)槽）→水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)→固(gu)化(hua)(hua)［使黑(hei)(hei)膜耐磨硬(ying)化(hua)(hua)：鉻酐250g/L,硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)（d=1.84)2.5g/L,溫(wen)度40℃,時(shi)間5~15min]→水(shui)(shui)(shui)(shui)洗(xi)→浸脫(tuo)水(shui)(shui)(shui)(shui)防銹油（3~5 分鐘)。
四、 配方7、8(見表(biao)7-2)
為(wei)無(wu)鉻型著色工藝。配方8著黑色時分(fen)兩步(bu)走，第一(yi)步(bu)先在草酸(suan)中浸若干時間，然后在硫代(dai)硫酸(suan)鈉(na)溶(rong)液中浸黑為(wei)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光工藝。
但(dan)配方12、13含硝酸(suan)和磷酸(suan)鹽，對人和環境還存(cun)在危害，且溫度都是(shi)50℃,而以下(xia)配方14、15則較(jiao)為實用(yong)。
配方14 ： 草酸 150~200g/L 、硫脲 8~10g/L 、乙醇(chun) 6~10mL/L 、OP或(huo)無(wu)磷(lin)海鷗洗滌劑 5~10mL/L 、溫度(du) 50~60℃ 、時間 3~5 分鐘。
配方(fang)15 ：雙氧水 20~30mL/L 、鹽酸 20~30mL/L 、添加劑 20~30mL/L(易溶于水、無機(ji)物，可絡合鎳、鐵、鉻離(li)子） 、水 20~30mL/L 、 溫(wen)度 常溫(wen) 。
配方15更為(wei)實(shi)用。添加劑可用氟(fu)化銨或(huo)硫酸銨。
環保型不(bu)銹鋼電(dian)解拋光液(ye)組成及工藝條件見(jian)表7-4。
配方18溶液(ye)導電率(lv)高，拋(pao)光(guang)光(guang)澤度提高15%,處理成本低，拋(pao)光(guang)中無異(yi)味(wei)，毒性小。
五、配方9 (見(jian)表7-2)
本(ben)配方適用于(yu)18Cr-8Ni不(bu)銹鋼(gang)。硫(liu)酸(suan)鉻要先(xian)溶(rong)解(jie)于(yu)少(shao)量水(shui)溶(rong)液(ye)中形成(cheng)飽和溶(rong)液(ye)，再加(jia)入硫(liu)酸(suan)－磷酸(suan)溶(rong)液(ye)中，當(dang)溫度(du)到200℃時，不(bu)銹鋼(gang)表面(mian)先(xian)發生(sheng)溶(rong)解(jie)，氫(qing)氧停止析出，表面(mian)形成(cheng)不(bu)溶(rong)性黑色薄膜。
六、配(pei)方10 (見表7-2)
配(pei)方(fang)10是用(yong)(yong)少(shao)量(liang)水(shui)將鉻酐(gan)完(wan)全(quan)溶(rong)解，然(ran)后(hou)在攪拌下加入硫酸，均勻后(hou)加熱到(dao)(dao)80~100℃后(hou)即可使用(yong)(yong)。水(shui)量(liang)要適(shi)量(liang)，才(cai)能成為黑(hei)化工藝。如果(guo)黑(hei)化未(wei)達(da)到(dao)(dao)要求，可適(shi)量(liang)加入少(shao)量(liang)水(shui)即可達(da)到(dao)(dao)黑(hei)化作用(yong)(yong)。
七、配方11 (見表(biao)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。
