不銹鋼化學(xue)著(zhu)黑色(se)溶液成(cheng)分和工(gong)藝條件見表7-1和表7-2.
一、配(pei)方1 (見(jian)表7-1)
1. 重鉻酸鉀
含量太高，加熱后(hou)不能全部溶解，易發生色(se)澤不勻的現(xian)象，含量太低，氧化力弱，膜層色(se)淺。最佳含量為355g/L。
2. 硫酸
含量太(tai)高(gao)，反應較慢，易使零件表面光潔度降低。含量太(tai)低，反應速率(lv)很(hen)慢，最佳含量為(wei)347mL/L.
3. 溫(wen)度
低于90℃,反應進(jin)行很(hen)慢(man)，膜層(ceng)會產(chan)生玫紅、翠(cui)綠、淺棕等不(bu)規則(ze)的干涉(she)色。溫度太高(gao)，反應進(jin)行很(hen)快，終點(dian)不(bu)易控制(zhi)，膜層(ceng)質量欠佳。
4. 時間
在開始大半時(shi)(shi)(shi)(shi)間內顏(yan)色(se)(se)(se)無變化(hua)，中(zhong)(zhong)(zhong)途取出察看(kan)一直是本(ben)色(se)(se)(se)，色(se)(se)(se)膜(mo)是在今過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)最(zui)后(hou)(hou)10%~20%的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)間內方才出現的(de)(de)，且只(zhi)持續1~2分(fen)鐘。在嚴(yan)格控制(zhi)溫(wen)度的(de)(de)情(qing)況下，要掌握好(hao)最(zui)佳(jia)(jia)出槽(cao)時(shi)(shi)(shi)(shi)間，否則無法達到黑(hei)(hei)色(se)(se)(se)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜(mo)色(se)(se)(se)澤一致。在氧(yang)(yang)(yang)化(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，膜(mo)層顏(yan)色(se)(se)(se)有一個從(cong)本(ben)色(se)(se)(se)→淺(qian)(qian)棕→深(shen)(shen)棕→淺(qian)(qian)藍(lan)(lan)(lan)（或淺(qian)(qian)黑(hei)(hei)）→深(shen)(shen)藍(lan)(lan)(lan)（或深(shen)(shen)黑(hei)(hei)）的(de)(de)變化(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)。而從(cong)淺(qian)(qian)藍(lan)(lan)(lan)至深(shen)(shen)藍(lan)(lan)(lan)的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)間間隔僅0.5~1 分(fen)鐘。如果錯過(guo)這最(zui)佳(jia)(jia)點，就會又從(cong)深(shen)(shen)藍(lan)(lan)(lan)色(se)(se)(se)回復到淺(qian)(qian)棕色(se)(se)(se)，再也(ye)不(bu)會變黑(hei)(hei)。此時(shi)(shi)(shi)(shi)只(zhi)能取出零(ling)件退除膜(mo)層后(hou)(hou)，重(zhong)新氧(yang)(yang)(yang)化(hua)著色(se)(se)(se)。因此，在氧(yang)(yang)(yang)化(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，應嚴(yan)格控制(zhi)時(shi)(shi)(shi)(shi)間，經常取出零(ling)件水(shui)洗后(hou)(hou)察看(kan)色(se)(se)(se)澤，這樣做不(bu)會影響氧(yang)(yang)(yang)化(hua)發(fa)黑(hei)(hei)質量(liang)，當顏(yan)色(se)(se)(se)達到后(hou)(hou)及時(shi)(shi)(shi)(shi)中(zhong)(zhong)(zhong)止氧(yang)(yang)(yang)化(hua)發(fa)黑(hei)(hei)時(shi)(shi)(shi)(shi)間。正確掌握時(shi)(shi)(shi)(shi)間是本(ben)工(gong)序成敗的(de)(de)關(guan)鍵。
配方3和(he)配方4與配方1基本是(shi)同一類型，可相互參照。
二、配方2 (見表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(zai)加熱的(de)酸(suan)性溶液(ye)中，每兩個高(gao)錳(meng)酸(suan)離(li)子(zi)(zi)放(fang)出5個新生態氧原子(zi)(zi)，其活性大，能與(yu)鎳、鉻、鐵等元素發生化學反應，生成(cheng)黑色氧化膜，故錳(meng)是發黑劑。它(ta)能加速(su)膜的(de)生成(cheng)，含量太低或無(wu)錳(meng)離(li)子(zi)(zi)存在(zai)，氧化膜便不能變黑。
2. 硝酸(suan)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(ge)酸鉀
在發黑(hei)過程中是氧化(hua)劑。氧化(hua)后本身變成三價(jia)鉻(ge)，當三價(jia)鉻(ge)濃(nong)度(du)(du)達(da)到(dao)鉻(ge)的(de)尖晶型氧化(hua)物時(shi)，形成錳、鎳、鐵、鉻(ge)等系列化(hua)合(he)物，從(cong)而得(de)到(dao)黑(hei)色氧化(hua)膜(mo)。其(qi)含量偏高、偏低均不能獲得(de)有彈性有硬度(du)(du)的(de)黑(hei)色膜(mo)，而且使膜(mo)變薄、變脆、疏松(song)。
4. 硫酸(suan)銨
在(zai)溶(rong)液(ye)中通(tong)過(guo)絡合作用，控制反應速率。偏低(di)時，絡合不(bu)了溶(rong)解下(xia)來的(de)鎳、鉻等(deng)離子，使溶(rong)液(ye)惡化，成(cheng)(cheng)膜速率變(bian)慢(man)。含量偏高，膜成(cheng)(cheng)型快(kuai)(kuai)。工件溶(rong)解過(guo)快(kuai)(kuai)，造成(cheng)(cheng)過(guo)腐蝕，膜層變(bian)薄，性能低(di)劣(lie)。
5. 硫酸(suan)
使溶液保持一(yi)定(ding)的酸(suan)度(du)，可以增(zeng)加溶液的活性。
6. 溫度(du)與時間
溶液溫(wen)(wen)度低于95℃,溶液活性(xing)不夠，基(ji)本沒有(you)反應，成膜速率(lv)非常(chang)緩慢(man)。溫(wen)(wen)度過高(gao)，超過115℃,表(biao)面溶解過快(kuai)，造成過腐蝕。時(shi)(shi)間(jian)(jian)與溫(wen)(wen)度應配合(he)(he)適當，溫(wen)(wen)度取(qu)上限，時(shi)(shi)間(jian)(jian)取(qu)下限。對(dui)高(gao)合(he)(he)金不銹(xiu)鋼比較合(he)(he)適的溫(wen)(wen)度是98℃,時(shi)(shi)間(jian)(jian)為80分鐘。掌握好發黑的最佳時(shi)(shi)間(jian)(jian)與配方1中對(dui)時(shi)(shi)間(jian)(jian)所(suo)述的控制同樣重(zhong)要。
三、 配方(fang)5 (見表7-1)
工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)：水(shui)(shui)洗(xi)（除(chu)去(qu)不銹鋼表面的污物）→化(hua)學除(chu)油（氫(qing)氧化(hua)鈉80g/L,碳酸(suan)鈉20g/L,磷酸(suan)鈉40g/L,十二烷基硫酸(suan)鈉2g/L,溫(wen)(wen)(wen)(wen)度50~60℃,時間(jian)(jian)(jian)15~20min)→熱水(shui)(shui)洗(xi)→冷(leng)水(shui)(shui)洗(xi)→化(hua)學拋(pao)光［硫酸(suan)（d=1.84)230mL/L,鹽酸(suan)（36%~38%)70mL/L,硝酸(suan)（65%~68%)40ml/L,溫(wen)(wen)(wen)(wen)度50~80℃,時間(jian)(jian)(jian)3~20min]→水(shui)(shui)洗(xi)→活化(hua)［磷酸(suan)（≥85%)60mL/L、溫(wen)(wen)(wen)(wen)度室溫(wen)(wen)(wen)(wen)，時間(jian)(jian)(jian)1~2min]→水(shui)(shui)洗(xi)→發(fa)黑(hei)（配方5 的發(fa)黑(hei)液加熱到95~100℃,零(ling)件(jian)之間(jian)(jian)(jian)、與容器之間(jian)(jian)(jian)不得接觸，經常(chang)攪拌，補(bu)充(chong)蒸餾水(shui)(shui)，保持溶液濃度，時間(jian)(jian)(jian)是要不時取出(chu)試件(jian)，用水(shui)(shui)沖洗(xi)干凈(jing)后觀察(cha)其顏色變化(hua)，達到純黑(hei)色膜(mo)即時出(chu)槽）→水(shui)(shui)洗(xi)→固化(hua)［使黑(hei)膜(mo)耐磨硬(ying)化(hua)：鉻酐250g/L,硫酸(suan)（d=1.84)2.5g/L,溫(wen)(wen)(wen)(wen)度40℃,時間(jian)(jian)(jian)5~15min]→水(shui)(shui)洗(xi)→浸脫水(shui)(shui)防(fang)銹油（3~5 分鐘)。
四、 配方(fang)7、8(見表7-2)
為(wei)無(wu)鉻型著色工(gong)藝。配(pei)方8著黑(hei)(hei)色時(shi)分兩步走，第一步先在(zai)草酸中浸若干時(shi)間，然后在(zai)硫(liu)代硫(liu)酸鈉溶液(ye)中浸黑(hei)(hei)為(wei)止(zhi)。
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(bu)銹(xiu)鋼化學拋光工藝。
但配方(fang)12、13含(han)硝酸和磷酸鹽，對人和環境還存(cun)在危害，且溫度都是50℃,而以下配方(fang)14、15則較為(wei)實用(yong)。
配方(fang)14 ： 草酸 150~200g/L 、硫脲 8~10g/L 、乙醇 6~10mL/L 、OP或無磷海鷗洗滌劑 5~10mL/L 、溫度 50~60℃ 、時間 3~5 分(fen)鐘。
配方15 ：雙氧(yang)水 20~30mL/L 、鹽酸(suan) 20~30mL/L 、添加(jia)劑 20~30mL/L(易溶(rong)于水、無機物(wu)，可(ke)絡合鎳、鐵、鉻離(li)子） 、水 20~30mL/L 、 溫(wen)度 常溫(wen) 。
配方15更(geng)為(wei)實用(yong)。添加劑(ji)可用(yong)氟(fu)化銨或硫酸銨。
環保型不銹鋼(gang)電(dian)解拋光液(ye)組(zu)成及工藝條件(jian)見(jian)表(biao)7-4。
配方18溶液導電率高，拋(pao)(pao)光(guang)(guang)光(guang)(guang)澤度提高15%,處(chu)理成本低，拋(pao)(pao)光(guang)(guang)中無異味(wei)，毒性小(xiao)。
五(wu)、配方9 (見表7-2)
本配方適用于18Cr-8Ni不銹鋼。硫酸鉻要先(xian)溶(rong)解(jie)于少量水溶(rong)液(ye)中形(xing)成飽和溶(rong)液(ye)，再加入硫酸－磷酸溶(rong)液(ye)中，當溫(wen)度到200℃時，不銹鋼表面(mian)先(xian)發生溶(rong)解(jie)，氫氧停止析出，表面(mian)形(xing)成不溶(rong)性黑色(se)薄膜。
六(liu)、配方10 (見(jian)表7-2)
配(pei)方(fang)10是用(yong)少量(liang)(liang)水將鉻酐完(wan)全溶解，然后(hou)在攪拌下加入硫酸，均勻后(hou)加熱(re)到(dao)80~100℃后(hou)即可使(shi)用(yong)。水量(liang)(liang)要適(shi)量(liang)(liang)，才能成為(wei)黑化工藝。如(ru)果黑化未達到(dao)要求，可適(shi)量(liang)(liang)加入少量(liang)(liang)水即可達到(dao)黑化作用(yong)。
七、配方11 (見表7-2)
本配方在304不銹鋼(gang)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。
