[发明专利]钢铁常温快速发黑液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，更具体的说，涉及一种钢铁常温快速发黑液及其制备方法。

背景技术

钢铁发黑液广泛用于机械零件、标准件、工艺产品、弹簧等工业部门的钢铁零部件表面发黑装饰及防护处理。现有技术中的钢铁发黑液多为碱性，高温发黑污染大、耗能高、有钢型选择性等问题。

中国专利CN1139706公开了一种本发明公开了一种钢铁常温无毒发黑液,它含有3-8g/L的CuSO₄·5H₂O,1.5-3.5g/L的CrO₃,4-9g/L的NH₄Cl,3-8g/L的葡萄糖酸钠,2-5ml/L的聚乙二醇,含量为使发黑液pH值为1.5-2.5的酸。具有无毒,不污染环境,劳动条件好,操作简单,工效高,成膜性能优良等优点。但该专利形成的发黑膜层颜色不均匀，发黑膜层的抗腐蚀性差、装饰性差。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种钢铁常温快速发黑液，该钢铁常温快速发黑液具有溶液稳定、发黑时间短、色泽适宜、使用工艺方便简单、原材料充足、成本低等优点，特别是发黑膜层的附着力、抗腐蚀能力显著提高。它具有无污染、省能源、无钢型选择性等特点。

本发明的目的之二在于提供上述钢铁常温快速发黑液的制备方法。

一种钢铁常温快速发黑液，所述溶液中各原料组分及其含量为：

五水硫酸铜坝3-12 g/L，氧化铬  1.5-3.5 g/L，氯化铵    5-15 g/L，柠檬酸  3-10 g/L，辛基酚聚氧乙烯醚 1-10 g/L，柠檬酸铵     0.2-0.5g/L，硫代硫酸钠  5-10 g/L，硫酸  0.73-0.75 g/L,硼酸    0.6-0.8 g/L,余量为水。

其中五水硫酸铜优选8.5-10 g/L；

氧化铬优选2-3 g/L；

氯化铵优选9-15 g/L；

柠檬酸优选5-8 g/L；

辛基酚聚氧乙烯醚优选2-5 g/L；

柠檬酸铵优选0.3-0.5g/L；

硫代硫酸钠优选5-8 g/L；

本发明钢铁常温快速发黑液的制备方法如下：

(1)取三分之二体积水先加入五水硫酸铜、硫酸、氯化铵，搅拌至全部溶解；

(2)加入氧化铬，搅拌至全部溶解，加入硼酸、柠檬酸、柠檬酸铵、硫代硫酸钠，搅拌至全部溶解；

(3)加入辛基酚聚氧乙烯醚，搅拌至全部溶解；

(4)加水至所需体积，搅匀，得本发明的钢铁常温快速发黑液。

本发明钢铁常温快速发黑液的主要原理如下:

活化处理后的钢铁工件浸入发黑液中，工件表面的铁与五水硫酸铜发生置换反应，在工件表面形成铜，同时氧化铬在酸性介质中为强氧化剂，与铜发生氧化还原反应，将铜氧化成黑色的氧化铜包裹在工件的表面，形成发黑膜层。发黑液中的硫酸、硼酸为氧化还原反应提供所需的氢离子，并使发黑液PH值稳定在1.5-2.5之间，使氧化还原反应速度稳定，并与置换反应同步性好，发黑膜层的结合力强。发黑液中的辛基酚聚氧乙烯醚（OP-10）为表面活性剂，使工件表面各处润湿，充分接触发黑液，而获得均匀、细密、光亮的发黑层，柠檬酸、柠檬酸铵为铜离子络合剂，硫代硫酸钠为铜离子的还原剂，其作用是调节铜、铁置换反应的速度，氯化铵则为氧化还原反应的催化剂，他们的共同作用是保证置换反应与铜的氧化反应同步，以获得结合力强的氧化铜膜层。

本发明钢铁常温快速发黑液的使用方法如下：

经前处理并清洗干净的工件即可转入常温发黑处理：

1、配槽液：按上述配方即为工作液，工作液的PH值保持为1.5-2.5。

 2、发黑：工件进入常温发黑工作液后1分钟，可将工件上下抖动数次，使表面充分接触发黑液，发黑时间2-5分钟，掌握好发黑时间是得到优质发黑膜的关键，不同的材质，不同的工作液浓度发黑时间不一样，判断的依据：视工件表面有一层均匀黑色膜即可。发黑完毕后，在空气中停留1-2分钟，再经水洗，可充分利用表面的残液,减少发黑液的消耗，降低成本。