不銹鋼化學著黑色溶液(ye)成分(fen)和工藝條件(jian)見表(biao)7-1和表(biao)7-2.
一(yi)、配方1 (見(jian)表7-1)
1. 重(zhong)鉻酸(suan)鉀
含(han)量(liang)太(tai)高，加熱后不能全部溶解(jie)，易發生(sheng)色澤不勻的現象(xiang)，含(han)量(liang)太(tai)低，氧(yang)化(hua)力弱，膜層色淺。最佳(jia)含(han)量(liang)為355g/L。
2. 硫酸
含(han)量太高，反(fan)(fan)應較(jiao)慢(man)(man)，易使零件表面光潔度(du)降(jiang)低(di)。含(han)量太低(di)，反(fan)(fan)應速(su)率很(hen)慢(man)(man)，最佳(jia)含(han)量為347mL/L.
3. 溫度
低于90℃,反應(ying)進(jin)行(xing)很(hen)慢，膜層(ceng)會(hui)產生(sheng)玫紅、翠綠、淺棕等不規則的干(gan)涉色(se)。溫(wen)度(du)太高，反應(ying)進(jin)行(xing)很(hen)快，終點不易控(kong)制，膜層(ceng)質量(liang)欠佳。
4. 時間
在(zai)(zai)開始大(da)半時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)內顏(yan)色(se)(se)(se)無變(bian)化(hua)，中途取出(chu)察看一直是本(ben)色(se)(se)(se)，色(se)(se)(se)膜(mo)是在(zai)(zai)今(jin)過程的(de)(de)(de)(de)最后10%~20%的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)內方才出(chu)現(xian)的(de)(de)(de)(de)，且只持續1~2分(fen)鐘(zhong)。在(zai)(zai)嚴格(ge)控制溫度的(de)(de)(de)(de)情況下，要掌(zhang)握好最佳出(chu)槽(cao)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)，否則無法達(da)到黑(hei)(hei)色(se)(se)(se)氧(yang)化(hua)膜(mo)色(se)(se)(se)澤一致(zhi)。在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)過程中，膜(mo)層顏(yan)色(se)(se)(se)有一個從本(ben)色(se)(se)(se)→淺棕(zong)→深(shen)(shen)棕(zong)→淺藍(lan)（或(huo)淺黑(hei)(hei)）→深(shen)(shen)藍(lan)（或(huo)深(shen)(shen)黑(hei)(hei)）的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)過程。而從淺藍(lan)至深(shen)(shen)藍(lan)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)間(jian)(jian)隔(ge)僅0.5~1 分(fen)鐘(zhong)。如果錯(cuo)過這(zhe)最佳點，就(jiu)會(hui)又從深(shen)(shen)藍(lan)色(se)(se)(se)回復到淺棕(zong)色(se)(se)(se)，再(zai)也不會(hui)變(bian)黑(hei)(hei)。此(ci)時(shi)(shi)(shi)只能取出(chu)零件退除(chu)膜(mo)層后，重新氧(yang)化(hua)著色(se)(se)(se)。因此(ci)，在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)過程中，應嚴格(ge)控制時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)，經常取出(chu)零件水洗后察看色(se)(se)(se)澤，這(zhe)樣做不會(hui)影響氧(yang)化(hua)發黑(hei)(hei)質量，當顏(yan)色(se)(se)(se)達(da)到后及時(shi)(shi)(shi)中止氧(yang)化(hua)發黑(hei)(hei)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)。正確掌(zhang)握時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)是本(ben)工序(xu)成敗的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)。
配方3和配方4與配方1基本是同(tong)一(yi)類型，可相互參照。
二、配方(fang)2 (見表7-1)
1. 硫酸錳
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(de)酸(suan)性溶(rong)液中，每(mei)兩個高錳酸(suan)離子放出5個新生(sheng)(sheng)態氧(yang)原(yuan)子，其活性大，能與(yu)鎳、鉻、鐵等元(yuan)素發(fa)生(sheng)(sheng)化學反應，生(sheng)(sheng)成黑(hei)(hei)色氧(yang)化膜(mo)，故錳是(shi)發(fa)黑(hei)(hei)劑。它能加速膜(mo)的(de)生(sheng)(sheng)成，含量(liang)太低或無錳離子存在(zai)，氧(yang)化膜(mo)便不能變黑(hei)(hei)。
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(guo)程中是氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑。氧(yang)化(hua)(hua)(hua)后本(ben)身(shen)變成三(san)價(jia)鉻，當(dang)三(san)價(jia)鉻濃度達(da)到鉻的(de)尖晶型(xing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)時，形成錳(meng)、鎳、鐵、鉻等系列化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)，從而得到黑(hei)色(se)(se)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜。其含量偏高、偏低均不(bu)能獲得有彈(dan)性有硬度的(de)黑(hei)色(se)(se)膜，而且使膜變薄、變脆(cui)、疏松(song)。
4. 硫酸銨(an)
在溶(rong)(rong)液中(zhong)通過(guo)絡合(he)作(zuo)用(yong)，控(kong)制反(fan)應速率。偏(pian)低(di)(di)時，絡合(he)不了溶(rong)(rong)解(jie)下來的鎳、鉻等離子，使(shi)溶(rong)(rong)液惡化，成(cheng)膜(mo)速率變(bian)慢。含量偏(pian)高，膜(mo)成(cheng)型快。工件溶(rong)(rong)解(jie)過(guo)快，造成(cheng)過(guo)腐(fu)蝕，膜(mo)層變(bian)薄，性能低(di)(di)劣(lie)。
5. 硫(liu)酸
使溶(rong)液(ye)保持一定的(de)(de)酸度(du)，可以增加溶(rong)液(ye)的(de)(de)活性。
6. 溫度與時間
溶(rong)液溫度低(di)于95℃,溶(rong)液活性不夠(gou)，基本沒有反(fan)應(ying)，成膜速(su)率非常緩慢。溫度過(guo)高，超過(guo)115℃,表面溶(rong)解過(guo)快(kuai)，造(zao)成過(guo)腐(fu)蝕。時間與溫度應(ying)配(pei)合適(shi)當(dang)，溫度取(qu)上限，時間取(qu)下限。對(dui)高合金不銹(xiu)鋼比較合適(shi)的(de)(de)溫度是98℃,時間為80分鐘。掌(zhang)握(wo)好發黑(hei)的(de)(de)最佳時間與配(pei)方1中對(dui)時間所述的(de)(de)控(kong)制同樣重要。
三、 配方5 (見表7-1)
工藝流程：水(shui)(shui)(shui)洗(xi)（除(chu)去不銹鋼(gang)表(biao)面的污(wu)物）→化學(xue)除(chu)油(you)（氫氧化鈉(na)80g/L,碳酸(suan)鈉(na)20g/L,磷(lin)酸(suan)鈉(na)40g/L,十二(er)烷(wan)基硫(liu)酸(suan)鈉(na)2g/L,溫(wen)度(du)50~60℃,時(shi)(shi)間15~20min)→熱水(shui)(shui)(shui)洗(xi)→冷水(shui)(shui)(shui)洗(xi)→化學(xue)拋(pao)光［硫(liu)酸(suan)（d=1.84)230mL/L,鹽(yan)酸(suan)（36%~38%)70mL/L,硝酸(suan)（65%~68%)40ml/L,溫(wen)度(du)50~80℃,時(shi)(shi)間3~20min]→水(shui)(shui)(shui)洗(xi)→活化［磷(lin)酸(suan)（≥85%)60mL/L、溫(wen)度(du)室溫(wen)，時(shi)(shi)間1~2min]→水(shui)(shui)(shui)洗(xi)→發黑（配方5 的發黑液(ye)加熱到(dao)95~100℃,零件(jian)之(zhi)間、與容器之(zhi)間不得接觸，經常(chang)攪拌，補充蒸餾(liu)水(shui)(shui)(shui)，保持溶(rong)液(ye)濃度(du)，時(shi)(shi)間是要不時(shi)(shi)取出試件(jian)，用水(shui)(shui)(shui)沖洗(xi)干凈后觀(guan)察(cha)其顏色(se)(se)變(bian)化，達(da)到(dao)純黑色(se)(se)膜即時(shi)(shi)出槽(cao)）→水(shui)(shui)(shui)洗(xi)→固(gu)化［使黑膜耐(nai)磨硬化：鉻(ge)酐250g/L,硫(liu)酸(suan)（d=1.84)2.5g/L,溫(wen)度(du)40℃,時(shi)(shi)間5~15min]→水(shui)(shui)(shui)洗(xi)→浸脫水(shui)(shui)(shui)防銹油(you)（3~5 分鐘)。
四、 配方7、8(見表(biao)7-2)
為無鉻型著(zhu)色工藝。配方8著(zhu)黑色時分(fen)兩步走，第(di)一(yi)步先在草(cao)酸(suan)中(zhong)浸若干時間，然后在硫代硫酸(suan)鈉溶液(ye)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環保型不銹鋼化學拋光(guang)工藝。
但配方(fang)(fang)12、13含硝酸和磷(lin)酸鹽(yan)，對人(ren)和環境還存在(zai)危害，且溫度都是(shi)50℃,而以下(xia)配方(fang)(fang)14、15則較為實用。
配方14 ： 草酸 150~200g/L 、硫脲 8~10g/L 、乙醇 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。
配方15 ：雙(shuang)氧(yang)水 20~30mL/L 、鹽酸 20~30mL/L 、添加劑 20~30mL/L(易(yi)溶于水、無機物，可絡合鎳、鐵、鉻離子(zi)） 、水 20~30mL/L 、 溫度 常溫 。
配(pei)方15更(geng)為實(shi)用(yong)。添加劑可(ke)用(yong)氟化銨(an)或硫酸銨(an)。
環保型(xing)不銹鋼(gang)電解拋(pao)光(guang)液(ye)組成(cheng)及工藝條件見表(biao)7-4。
配方18溶液(ye)導電率高，拋(pao)光光澤(ze)度提高15%,處理成本低(di)，拋(pao)光中無(wu)異味(wei)，毒(du)性小。
五、配方9 (見表(biao)7-2)
本配方適(shi)用于18Cr-8Ni不(bu)銹鋼(gang)。硫酸鉻(ge)要(yao)先溶(rong)(rong)解(jie)(jie)于少(shao)量(liang)水溶(rong)(rong)液中形(xing)成飽和溶(rong)(rong)液，再加入硫酸－磷(lin)酸溶(rong)(rong)液中，當溫度到200℃時，不(bu)銹鋼(gang)表面(mian)先發生溶(rong)(rong)解(jie)(jie)，氫(qing)氧停(ting)止析出(chu)，表面(mian)形(xing)成不(bu)溶(rong)(rong)性黑色薄膜。
六、配(pei)方10 (見表7-2)
配方10是用少(shao)量(liang)水將(jiang)鉻酐完(wan)全溶(rong)解，然后(hou)在攪拌下加(jia)(jia)入(ru)硫酸，均(jun)勻后(hou)加(jia)(jia)熱到80~100℃后(hou)即(ji)可(ke)使用。水量(liang)要(yao)適(shi)(shi)量(liang)，才能成為黑化工藝。如果黑化未達到要(yao)求，可(ke)適(shi)(shi)量(liang)加(jia)(jia)入(ru)少(shao)量(liang)水即(ji)可(ke)達到黑化作(zuo)用。
七、配方11 (見(jian)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。
