不銹鋼化學著(zhu)黑色溶液成分和工藝(yi)條件見表7-1和表7-2.
一、配方1 (見表(biao)7-1)
1. 重(zhong)鉻酸鉀
含(han)量太高，加(jia)熱后不能全(quan)部(bu)溶解，易發(fa)生色澤不勻的現象，含(han)量太低，氧(yang)化力弱(ruo)，膜層色淺(qian)。最佳含(han)量為355g/L。
2. 硫(liu)酸(suan)
含(han)量太(tai)高，反應較慢，易使零(ling)件表面光潔(jie)度降低。含(han)量太(tai)低，反應速率很慢，最(zui)佳(jia)含(han)量為347mL/L.
3. 溫度
低于90℃,反應進行很慢，膜層會(hui)產(chan)生玫紅、翠綠、淺棕等不規則的干涉色。溫(wen)度(du)太高(gao)，反應進行很快，終(zhong)點不易控(kong)制，膜層質量欠佳(jia)。
4. 時間(jian)
在(zai)(zai)(zai)(zai)開(kai)始(shi)大(da)半時(shi)間內顏(yan)色(se)(se)無(wu)變化(hua)，中(zhong)途取出(chu)(chu)察(cha)看一直是(shi)本(ben)色(se)(se)，色(se)(se)膜(mo)(mo)是(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)今過(guo)程(cheng)的(de)(de)最后10%~20%的(de)(de)時(shi)間內方才出(chu)(chu)現(xian)的(de)(de)，且只持續1~2分(fen)鐘。在(zai)(zai)(zai)(zai)嚴格(ge)控制溫度的(de)(de)情況下，要掌(zhang)握(wo)好最佳(jia)出(chu)(chu)槽時(shi)間，否(fou)則無(wu)法達到黑(hei)色(se)(se)氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)色(se)(se)澤一致。在(zai)(zai)(zai)(zai)氧(yang)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)，膜(mo)(mo)層顏(yan)色(se)(se)有一個從本(ben)色(se)(se)→淺(qian)(qian)棕(zong)→深(shen)棕(zong)→淺(qian)(qian)藍(lan)(lan)（或淺(qian)(qian)黑(hei)）→深(shen)藍(lan)(lan)（或深(shen)黑(hei)）的(de)(de)變化(hua)過(guo)程(cheng)。而從淺(qian)(qian)藍(lan)(lan)至深(shen)藍(lan)(lan)的(de)(de)時(shi)間間隔僅0.5~1 分(fen)鐘。如果錯過(guo)這最佳(jia)點，就(jiu)會又從深(shen)藍(lan)(lan)色(se)(se)回復到淺(qian)(qian)棕(zong)色(se)(se)，再也(ye)不會變黑(hei)。此(ci)時(shi)只能取出(chu)(chu)零件退除膜(mo)(mo)層后，重新氧(yang)化(hua)著色(se)(se)。因此(ci)，在(zai)(zai)(zai)(zai)氧(yang)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)，應嚴格(ge)控制時(shi)間，經常取出(chu)(chu)零件水洗后察(cha)看色(se)(se)澤，這樣做不會影(ying)響氧(yang)化(hua)發(fa)(fa)黑(hei)質(zhi)量，當(dang)顏(yan)色(se)(se)達到后及時(shi)中(zhong)止氧(yang)化(hua)發(fa)(fa)黑(hei)時(shi)間。正確掌(zhang)握(wo)時(shi)間是(shi)本(ben)工序成敗的(de)(de)關鍵。
配(pei)方(fang)3和配(pei)方(fang)4與配(pei)方(fang)1基(ji)本是同一類(lei)型，可相互(hu)參(can)照。
二、配方2 (見表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+
在加熱的酸(suan)性(xing)溶液中(zhong)，每(mei)兩(liang)個(ge)高錳酸(suan)離子放出5個(ge)新生態氧(yang)原(yuan)子，其活性(xing)大，能(neng)與(yu)鎳、鉻、鐵等元素發生化(hua)(hua)學反應，生成黑色(se)氧(yang)化(hua)(hua)膜，故錳是發黑劑。它能(neng)加速膜的生成，含(han)量太低或無錳離子存在，氧(yang)化(hua)(hua)膜便不(bu)能(neng)變黑。
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(suan)鉀
在發黑(hei)過程中是氧(yang)化劑。氧(yang)化后本身變(bian)成三價鉻，當三價鉻濃度(du)達到鉻的尖晶型氧(yang)化物時，形成錳、鎳、鐵、鉻等系(xi)列化合物，從而(er)得(de)到黑(hei)色(se)氧(yang)化膜。其含量偏(pian)高、偏(pian)低均不能獲得(de)有(you)彈性有(you)硬(ying)度(du)的黑(hei)色(se)膜，而(er)且使膜變(bian)薄(bo)、變(bian)脆、疏松。
4. 硫(liu)酸銨
在溶(rong)液中(zhong)通(tong)過絡合作用，控制反應速率(lv)。偏低時(shi)，絡合不了(le)溶(rong)解下(xia)來的(de)鎳(nie)、鉻(ge)等離(li)子，使溶(rong)液惡化(hua)，成(cheng)(cheng)膜速率(lv)變(bian)慢。含量偏高，膜成(cheng)(cheng)型(xing)快(kuai)。工件溶(rong)解過快(kuai)，造(zao)成(cheng)(cheng)過腐蝕，膜層變(bian)薄，性能低劣。
5. 硫酸
使溶(rong)(rong)液保持(chi)一定的酸度，可(ke)以增加(jia)溶(rong)(rong)液的活(huo)性(xing)。
6. 溫(wen)度與時間
溶液(ye)溫度(du)低(di)于(yu)95℃,溶液(ye)活性不夠，基(ji)本沒有反應，成(cheng)膜速率非常(chang)緩慢。溫度(du)過(guo)(guo)高(gao)，超過(guo)(guo)115℃,表面溶解過(guo)(guo)快(kuai)，造(zao)成(cheng)過(guo)(guo)腐蝕(shi)。時(shi)間(jian)(jian)與溫度(du)應配(pei)合適當(dang)，溫度(du)取上限，時(shi)間(jian)(jian)取下限。對高(gao)合金不銹鋼比較合適的(de)溫度(du)是98℃,時(shi)間(jian)(jian)為80分鐘(zhong)。掌握好(hao)發(fa)黑的(de)最(zui)佳(jia)時(shi)間(jian)(jian)與配(pei)方1中對時(shi)間(jian)(jian)所述的(de)控制(zhi)同樣重要(yao)。
三、 配(pei)方5 (見表7-1)
工藝(yi)流(liu)程：水(shui)洗(xi)(xi)(xi)（除(chu)去(qu)不(bu)銹(xiu)鋼表面(mian)的污物）→化(hua)學(xue)除(chu)油（氫氧化(hua)鈉80g/L,碳酸(suan)鈉20g/L,磷酸(suan)鈉40g/L,十(shi)二烷基硫酸(suan)鈉2g/L,溫(wen)度50~60℃,時(shi)間(jian)(jian)(jian)15~20min)→熱(re)水(shui)洗(xi)(xi)(xi)→冷水(shui)洗(xi)(xi)(xi)→化(hua)學(xue)拋光［硫酸(suan)（d=1.84)230mL/L,鹽酸(suan)（36%~38%)70mL/L,硝酸(suan)（65%~68%)40ml/L,溫(wen)度50~80℃,時(shi)間(jian)(jian)(jian)3~20min]→水(shui)洗(xi)(xi)(xi)→活(huo)化(hua)［磷酸(suan)（≥85%)60mL/L、溫(wen)度室溫(wen)，時(shi)間(jian)(jian)(jian)1~2min]→水(shui)洗(xi)(xi)(xi)→發黑（配方(fang)5 的發黑液加熱(re)到(dao)(dao)95~100℃,零件(jian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)、與容器之(zhi)間(jian)(jian)(jian)不(bu)得(de)接(jie)觸，經常攪拌，補充蒸餾水(shui)，保持溶液濃度，時(shi)間(jian)(jian)(jian)是要不(bu)時(shi)取出(chu)試件(jian)，用水(shui)沖洗(xi)(xi)(xi)干凈后觀察(cha)其顏色變(bian)化(hua)，達到(dao)(dao)純黑色膜即時(shi)出(chu)槽）→水(shui)洗(xi)(xi)(xi)→固化(hua)［使黑膜耐磨硬化(hua)：鉻酐(gan)250g/L,硫酸(suan)（d=1.84)2.5g/L,溫(wen)度40℃,時(shi)間(jian)(jian)(jian)5~15min]→水(shui)洗(xi)(xi)(xi)→浸脫水(shui)防(fang)銹(xiu)油（3~5 分鐘)。
四、 配方(fang)7、8(見表7-2)
為無鉻型著色(se)工藝。配(pei)方8著黑色(se)時分兩步(bu)走，第一步(bu)先(xian)在(zai)(zai)草酸中(zhong)浸若干時間，然后在(zai)(zai)硫(liu)代硫(liu)酸鈉溶液中(zhong)浸黑為止(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環保型不銹鋼化學拋光工藝。
但配方12、13含(han)硝酸和磷酸鹽，對人(ren)和環境(jing)還存在危害，且溫(wen)度都是50℃,而以下配方14、15則較為實用。
配方(fang)14 ： 草酸(suan) 150~200g/L 、硫(liu)脲 8~10g/L 、乙醇(chun) 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(fen)鐘。
配(pei)方15 ：雙氧(yang)水(shui) 20~30mL/L 、鹽(yan)酸 20~30mL/L 、添(tian)加(jia)劑 20~30mL/L(易(yi)溶于水(shui)、無機(ji)物，可絡合鎳(nie)、鐵、鉻離子） 、水(shui) 20~30mL/L 、 溫度 常溫 。
配方15更(geng)為(wei)實用(yong)。添加(jia)劑可用(yong)氟化銨或硫酸銨。
環保(bao)型(xing)不銹鋼電解拋光液組成及工藝條件見(jian)表(biao)7-4。
配方18溶液導電率(lv)高，拋光光澤(ze)度提高15%,處理成(cheng)本(ben)低，拋光中(zhong)無異味，毒性(xing)小。
五、配方9 (見表7-2)
本配方(fang)適用于18Cr-8Ni不(bu)銹(xiu)鋼。硫酸(suan)(suan)鉻要(yao)先(xian)溶(rong)(rong)(rong)解于少量(liang)水溶(rong)(rong)(rong)液中形(xing)成(cheng)飽和溶(rong)(rong)(rong)液，再加入硫酸(suan)(suan)－磷酸(suan)(suan)溶(rong)(rong)(rong)液中，當溫度到(dao)200℃時，不(bu)銹(xiu)鋼表面先(xian)發生(sheng)溶(rong)(rong)(rong)解，氫氧(yang)停止析出，表面形(xing)成(cheng)不(bu)溶(rong)(rong)(rong)性黑色薄膜。
六、配(pei)方10 (見表7-2)
配方(fang)10是用少量水(shui)將(jiang)鉻酐完(wan)全溶解(jie)，然后(hou)在(zai)攪(jiao)拌下加(jia)入硫酸，均勻后(hou)加(jia)熱到(dao)80~100℃后(hou)即可(ke)使用。水(shui)量要適量，才能成為黑(hei)化(hua)工藝。如(ru)果(guo)黑(hei)化(hua)未(wei)達到(dao)要求，可(ke)適量加(jia)入少量水(shui)即可(ke)達到(dao)黑(hei)化(hua)作用。
七、配(pei)方11 (見表7-2)
本配方在304不(bu)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。
