不(bu)銹鋼化(hua)學著黑色(se)溶液成(cheng)分和(he)工藝條(tiao)件見(jian)表(biao)7-1和(he)表(biao)7-2.
一、配方1 (見表(biao)7-1)
1. 重鉻酸鉀(jia)
含量太高，加(jia)熱后(hou)不(bu)能(neng)全部(bu)溶解(jie)，易發(fa)生(sheng)色澤(ze)不(bu)勻的(de)現象，含量太低，氧化力弱(ruo)，膜(mo)層色淺(qian)。最佳(jia)含量為(wei)355g/L。
2. 硫(liu)酸
含(han)量(liang)太高(gao)，反(fan)應較(jiao)慢(man)，易使零件表面(mian)光(guang)潔度降低。含(han)量(liang)太低，反(fan)應速率很慢(man)，最佳含(han)量(liang)為347mL/L.
3. 溫度
低(di)于90℃,反應進(jin)行很(hen)慢，膜層(ceng)會產生玫(mei)紅、翠綠、淺棕等(deng)不規則的干涉色。溫度太(tai)高，反應進(jin)行很(hen)快，終點不易控(kong)制，膜層(ceng)質(zhi)量欠佳。
4. 時(shi)間
在(zai)(zai)開始(shi)大(da)半(ban)時(shi)(shi)(shi)(shi)間內(nei)顏色(se)(se)無變(bian)(bian)化(hua)，中途取出察看一直是本色(se)(se)，色(se)(se)膜(mo)(mo)是在(zai)(zai)今過(guo)(guo)程的(de)最后10%~20%的(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)間內(nei)方才出現的(de)，且只持續1~2分(fen)鐘(zhong)。在(zai)(zai)嚴格控(kong)制溫度的(de)情況下(xia)，要掌握好(hao)最佳(jia)出槽時(shi)(shi)(shi)(shi)間，否(fou)則無法達到(dao)黑(hei)色(se)(se)氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)色(se)(se)澤一致。在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)過(guo)(guo)程中，膜(mo)(mo)層(ceng)顏色(se)(se)有(you)一個從(cong)本色(se)(se)→淺(qian)棕(zong)→深(shen)(shen)棕(zong)→淺(qian)藍(lan)（或(huo)淺(qian)黑(hei)）→深(shen)(shen)藍(lan)（或(huo)深(shen)(shen)黑(hei)）的(de)變(bian)(bian)化(hua)過(guo)(guo)程。而(er)從(cong)淺(qian)藍(lan)至深(shen)(shen)藍(lan)的(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)間間隔僅(jin)0.5~1 分(fen)鐘(zhong)。如(ru)果錯過(guo)(guo)這(zhe)最佳(jia)點，就會(hui)(hui)又(you)從(cong)深(shen)(shen)藍(lan)色(se)(se)回復到(dao)淺(qian)棕(zong)色(se)(se)，再也不會(hui)(hui)變(bian)(bian)黑(hei)。此時(shi)(shi)(shi)(shi)只能取出零件(jian)退除(chu)膜(mo)(mo)層(ceng)后，重新氧(yang)化(hua)著色(se)(se)。因(yin)此，在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)過(guo)(guo)程中，應嚴格控(kong)制時(shi)(shi)(shi)(shi)間，經常取出零件(jian)水洗(xi)后察看色(se)(se)澤，這(zhe)樣做不會(hui)(hui)影響氧(yang)化(hua)發黑(hei)質量，當(dang)顏色(se)(se)達到(dao)后及(ji)時(shi)(shi)(shi)(shi)中止(zhi)氧(yang)化(hua)發黑(hei)時(shi)(shi)(shi)(shi)間。正確掌握時(shi)(shi)(shi)(shi)間是本工(gong)序成(cheng)敗(bai)的(de)關鍵。
配(pei)方(fang)3和配(pei)方(fang)4與配(pei)方(fang)1基本是(shi)同一(yi)類型，可相互參照。
二、配方2 (見(jian)表7-1)
1. 硫(liu)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(re)的(de)酸(suan)性(xing)(xing)溶液中，每兩個(ge)高錳酸(suan)離子放出5個(ge)新生(sheng)態氧原子，其活(huo)性(xing)(xing)大，能與(yu)鎳、鉻、鐵等元(yuan)素(su)發(fa)(fa)生(sheng)化學反應，生(sheng)成黑(hei)色氧化膜，故(gu)錳是發(fa)(fa)黑(hei)劑(ji)。它能加速膜的(de)生(sheng)成，含量太低或無(wu)錳離子存在(zai)，氧化膜便不能變黑(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(fa)黑(hei)過程中(zhong)是(shi)氧化劑。氧化后本(ben)身變(bian)(bian)成(cheng)三價鉻，當(dang)三價鉻濃度達到鉻的尖晶型氧化物時，形成(cheng)錳、鎳、鐵、鉻等系列(lie)化合物，從而得到黑(hei)色(se)氧化膜。其含(han)量偏高、偏低均不能獲得有彈性有硬度的黑(hei)色(se)膜，而且(qie)使膜變(bian)(bian)薄、變(bian)(bian)脆、疏松。
4. 硫酸銨
在溶(rong)(rong)液中通過(guo)(guo)絡合作用(yong)，控制反(fan)應(ying)速(su)率。偏(pian)低時，絡合不(bu)了溶(rong)(rong)解下來(lai)的鎳、鉻等離子，使(shi)溶(rong)(rong)液惡化，成膜(mo)速(su)率變慢(man)。含(han)量偏(pian)高，膜(mo)成型快。工件溶(rong)(rong)解過(guo)(guo)快，造(zao)成過(guo)(guo)腐(fu)蝕，膜(mo)層變薄(bo)，性能低劣(lie)。
5. 硫酸
使(shi)溶(rong)液保持(chi)一定的酸度，可(ke)以(yi)增加(jia)溶(rong)液的活性。
6. 溫度與時間
溶(rong)液溫(wen)度(du)低于95℃,溶(rong)液活性不夠，基(ji)本沒有(you)反應，成膜速率非常緩(huan)慢。溫(wen)度(du)過高，超過115℃,表面溶(rong)解過快，造成過腐蝕。時(shi)(shi)間(jian)與(yu)溫(wen)度(du)應配(pei)(pei)合(he)適(shi)當，溫(wen)度(du)取上(shang)限，時(shi)(shi)間(jian)取下(xia)限。對高合(he)金不銹鋼比較合(he)適(shi)的(de)溫(wen)度(du)是98℃,時(shi)(shi)間(jian)為80分鐘。掌握好發(fa)黑的(de)最(zui)佳時(shi)(shi)間(jian)與(yu)配(pei)(pei)方1中對時(shi)(shi)間(jian)所述的(de)控制同樣重要。
三、 配方5 (見表7-1)
工藝(yi)流程：水洗(xi)（除去(qu)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼表面的(de)污物）→化學(xue)(xue)除油（氫(qing)氧化鈉(na)80g/L,碳酸(suan)(suan)(suan)(suan)鈉(na)20g/L,磷酸(suan)(suan)(suan)(suan)鈉(na)40g/L,十二烷基硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)鈉(na)2g/L,溫(wen)度(du)(du)50~60℃,時間(jian)(jian)(jian)15~20min)→熱水洗(xi)→冷水洗(xi)→化學(xue)(xue)拋光(guang)［硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)（d=1.84)230mL/L,鹽(yan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)（36%~38%)70mL/L,硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)（65%~68%)40ml/L,溫(wen)度(du)(du)50~80℃,時間(jian)(jian)(jian)3~20min]→水洗(xi)→活化［磷酸(suan)(suan)(suan)(suan)（≥85%)60mL/L、溫(wen)度(du)(du)室溫(wen)，時間(jian)(jian)(jian)1~2min]→水洗(xi)→發黑（配方5 的(de)發黑液(ye)加熱到95~100℃,零件(jian)之間(jian)(jian)(jian)、與容器之間(jian)(jian)(jian)不(bu)(bu)(bu)得接觸(chu)，經常(chang)攪拌，補充蒸(zheng)餾(liu)水，保持溶液(ye)濃度(du)(du)，時間(jian)(jian)(jian)是要不(bu)(bu)(bu)時取出試件(jian)，用水沖(chong)洗(xi)干凈后觀察其顏色(se)變化，達到純黑色(se)膜即時出槽）→水洗(xi)→固化［使黑膜耐(nai)磨(mo)硬化：鉻酐(gan)250g/L,硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)（d=1.84)2.5g/L,溫(wen)度(du)(du)40℃,時間(jian)(jian)(jian)5~15min]→水洗(xi)→浸脫水防銹(xiu)油（3~5 分(fen)鐘)。
四、 配方7、8(見表7-2)
為無(wu)鉻型(xing)著(zhu)色工藝。配方(fang)8著(zhu)黑色時分兩步走，第(di)一(yi)步先在(zai)草(cao)酸中浸若干時間(jian)，然后在(zai)硫代硫酸鈉溶液(ye)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光工藝。
但配方12、13含硝酸和磷酸鹽，對人和環(huan)境還存在危害，且溫(wen)度都是50℃,而以下配方14、15則(ze)較為(wei)實用(yong)。
配方14 ： 草酸 150~200g/L 、硫脲 8~10g/L 、乙醇 6~10mL/L 、OP或無磷海(hai)鷗洗滌劑(ji) 5~10mL/L 、溫度 50~60℃ 、時間 3~5 分鐘。
配方(fang)15 ：雙氧水(shui) 20~30mL/L 、鹽酸 20~30mL/L 、添加劑 20~30mL/L(易溶于水(shui)、無機物(wu)，可絡合鎳、鐵、鉻離子） 、水(shui) 20~30mL/L 、 溫度 常溫 。
配方15更為實(shi)用。添加劑可用氟(fu)化(hua)銨或硫酸銨。
環保型不銹鋼電(dian)解拋光液組成及工(gong)藝條件(jian)見表7-4。
配方18溶液導電率(lv)高，拋(pao)光(guang)光(guang)澤(ze)度提(ti)高15%,處理成(cheng)本低，拋(pao)光(guang)中無異(yi)味，毒性(xing)小(xiao)。
五(wu)、配方9 (見表(biao)7-2)
本配(pei)方適用(yong)于(yu)18Cr-8Ni不(bu)銹鋼(gang)。硫酸(suan)鉻要(yao)先溶(rong)(rong)解(jie)于(yu)少量水溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)形(xing)成(cheng)飽和溶(rong)(rong)液(ye)，再加入硫酸(suan)－磷酸(suan)溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)，當溫(wen)度到200℃時(shi)，不(bu)銹鋼(gang)表面先發(fa)生溶(rong)(rong)解(jie)，氫氧停止析出，表面形(xing)成(cheng)不(bu)溶(rong)(rong)性黑色薄膜。
六、配(pei)方10 (見表7-2)
配方10是用少量(liang)水將鉻酐完全溶解(jie)，然后(hou)在攪(jiao)拌(ban)下加(jia)入硫酸，均勻后(hou)加(jia)熱到80~100℃后(hou)即可使(shi)用。水量(liang)要(yao)適(shi)量(liang)，才能成為黑化工(gong)藝。如果黑化未達(da)到要(yao)求(qiu)，可適(shi)量(liang)加(jia)入少量(liang)水即可達(da)到黑化作用。
七、配方11 (見表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。
