[发明专利]一种适用于铸铁件的常温发黑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，尤其涉及一种适用适用于铸铁件的常温发黑剂及其制备方法。 

背景技术

钢铁的发黑处理(又称氧化处理)是一种表面处理技术。钢铁的氧化处理可使钢铁工件表面生成一层保护性的化合物(如氧化物)，氧化处理后的零件再进行浸油及其它填充处理，能进一步提高膜层的耐蚀性。 

目前，钢铁材料的常用的发黑方法有：碱性化学氧化法，又称碱性发蓝(发黑)；酸性化学氧化法，又称常温发黑。其中碱性发黑最常用的是利用NaOH-NaNO₂高温氧化体系生成四氧化三铁(Fe₃O₄)为主要成分的氧化膜，其膜层细腻、均匀、亮黑、牢度高，耐腐蚀性能好，但NaOH-NaNO₂高温氧化体系工艺能耗高、耗时长、碱性腐蚀雾气严重、废渣和废液中含有致癌物-亚硝酸盐，而且实际生产中对钢材有选择性，特别是对铸铁、合金钢等难以上膜。而酸性发黑代表性的是Cu-Se常温发黑体系经过一系列化学反应最终生成黑色硒化铜(CuSe)键合在钢铁表面形成黑化膜，该工艺温度要求低、易操作，所得到膜层经封闭工艺处理后耐腐蚀性较好，但常温Cu-Se发黑体系所生成黑化膜疏松、附着力低，发黑过程中生成沉淀较多，其工作液中含有有毒物质硒元素，所产生的废液、废渣对人体和环境都有害。 

近年来许多研究者对发黑工艺进行了大量的研究，但对铸铁件的发黑处理则很少见，虽然部分研究者取得了一些进展，但大多处理液中含磷、硒、亚硝酸盐等污染性物质或工序复杂、成本较高，而且在对铸铁件进行发黑后，为防止其表面生锈，还需要再浸入另一种溶剂中进行防锈处理，而不能同时达到发黑防锈的功能，增加了操作的复杂性。 

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种无毒、环保、制备简易、所成膜层性能优越的常温发黑剂。 

本发明的另一目的在提供一种无毒、环保、制备简易、所成膜层性能优越的常温发黑剂的制备方法。 

一种适用于铸铁件的常温发黑剂，每升发黑剂由以下原料制成：钼酸钠：1～3g，硫酸铜：2～6g，硫酸镍：1～3g，络合剂：1～3g，成膜助剂：4～8g，添加剂：0.3～1.5g，聚乙二醇0.5～3g，油酸盐：0.5～3g，余量为水，pH为2.0～3.0。 

进一步地，如上所述适用于铸铁件的常温发黑剂，所述络合剂为酒石酸钾钠、抗坏血酸、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钾钠、磺基水杨酸中的一种或多种。 

进一步地，如上所述适用于铸铁件的常温发黑剂，所述的成膜助剂为硫代硫酸铵、硫酸亚铁、氯化亚铁、碳酸亚锰中的一种或多种。 

进一步地，如上所述适用于铸铁件的常温发黑剂，所述的添加剂为氟硅酸钠、偏硅酸钠、氟硅酸钾中的一种或多种。 

进一步地，如上所述适用于铸铁件的常温发黑剂，所述的油酸盐为十八烯酸钠、氟碳树脂、纯丙乳液中的一种或多种。 

进一步地，如上所述适用于铸铁件的常温发黑剂，所述的pH为2.0～3.0是用质量分数为25％的柠檬酸、乙二酸、醋酸中的一种或多种溶液调整。 

一种如上所述适用于铸铁件的常温发黑剂的制备方法，包括以下步骤： 

a、按照如上所述适用于铸铁件的常温发黑剂的原料配比，先将钼酸钠和硫酸铜加入部份水中搅拌使其完全溶解，再依次加入硫酸镍、络合剂、成膜助剂、添加剂并搅拌使其充分溶解，制得发黑剂A组份备用； 

b、再将聚乙二醇和油酸盐充分溶于部份水中，制得发黑剂B组份备用； 

c、将发黑剂A组份和发黑剂B组份混合搅拌均匀后再补入剩余的水，再用pH调整剂调节pH值为2.0～3.0，即得适用于铸铁件的常温发黑剂。 

进一步地，如上所述适用于铸铁件的常温发黑剂的制备方法，所述步骤(a)所用的部份水为整体用水的1/2。 

进一步地，如上所述适用于铸铁件的常温发黑剂的制备方法，所述的步骤(b)所用的部份水为整体用水的1/3。 

进一步地，如上所述适用于铸铁件的常温发黑剂的制备方法，所述的络合剂为酒石酸钾钠、抗坏血酸、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钾钠、磺基水杨酸中的一种或多种，所述的成膜助剂为硫代硫酸铵、硫酸亚铁、氯化亚铁、碳酸亚锰中的一种或多种，所述的添加剂为氟硅酸钠、偏硅酸钠、氟硅酸钾中的一种或多种，所述的油酸盐为十八烯酸钠、氟碳树脂、纯丙乳液中的一种或多种，所述的pH调整剂为质量分数为25％的柠檬酸、乙二酸、醋酸中的一种或多种溶液调整。