金属表面处理常温发黑配方研究

金属发黑

常温发黑是一种金属表面氧化处理工艺，形成的黑色膜层可以减小表面摩擦，具有一定抗腐蚀能力，是普遍应用于各种机械设备、工业零件的一种表面处理技术。

常温发黑配方1：

硫酸铜 4～8g/L

二氧化硒 4～8g/L

磷酸盐 7～15g/L

硝酸盐 2～4g/L

柠檬酸盐 2～4g/L

稳定剂 20ml/L

pH 2.0～2.5

时间3～5min

常温发黑配方2：

硫酸铜 1～3g/L

亚硒酸 2～3g/L

磷酸 2～4g/L

有机酸 1.0～1.5g/L

十二烷基硫酸钠 0.1～0.3g/L

复合添加剂 10～15g/L

pH 2～3

时间2～6min

常温发黑配方3：

硫酸铜 3～7g/L

硫酸镍 2～3g/L

乙二胺四乙酸二钠 4～5g/L

亚硒酸 4～5g/L

磷酸盐 2.0～3.0g/L

pH值 2.0～3.0

时间 30～60s

常温发黑配方4：

硫酸铜 2.0～2.5g/L

硝酸 1.0～2.0ml/L

二氧化硒 2.5～3.0g/L

磷酸 1.0～1.5ml/L

对苯二酚 0.8～1.2g/L

发黑促进剂 1.5～2.0g/L

乙二胺四乙酸二钠 0.5～0.8g/L

OP-10乳化剂 适量

常温发黑配方5：

硝酸铜 4～6g/L

亚硒酸 5～10g/L

磷酸 5～10ml/L

氯化钠 1～2g/L

pH 1.1～1.2

常温发黑配方6：

硫酸铜 2～4g/L

二氧化硒 4g/L

磷酸 10～15g/L

氯化镍 10～15g/L

酒石酸钾钠 2g/L

柠檬酸钾 2g/L

时间 3～6min

常温发黑配方7：

硫酸铜 3g/L

磷酸缓冲液 4g/L

亚硒酸 1g/L

添加剂 3g/L

时间 1～3min

常温发黑配方8：

硫酸铜 4g/L

硫酸镍 1g/L

亚硒酸 4g/L

磷酸二氢锌 2g/L

硼酸 4g/L

DPE-Ⅲ 1～2ml/L

pH 2.5～3.5

时间 10～60s

常温发黑配方9：

硫酸铜 3～5g/L

亚硒酸 3～5g/L

磷酸二氢锌 4～5g/L

柠檬酸 2～3g/L

硝酸钾 1g/L

添加剂 20ml/L

常温发黑配方10：

硫酸铜 4～5g/L

二氧化硒 4～5g/L

硫酸镍 3～4g/L

氧化锌 2～3g/L

磷酸 10～15g/L

TX-10乳化剂 10g/L

稳定剂 5～10g/L

时间 3～8min

常温发黑配方11：

硫酸铜 4～6g/L

二氧化硒 1.5～3g/L

硫酸镍 0.5～2g/L

柠檬酸钾 2g/L

对苯二酚 1～1.5g/L

时间 1～5min

常温发黑配方12：

硫酸铜 2g/L

亚硒酸 4g/L

钼酸钠 2g/L

硫代硫酸钠 1g/L

硫酸镍 4g/L

pH 1.5～2.5

时间 5～8min

常温发黑配方13：

二氧化硒 5g/L

硫酸铜 4g/L

硫酸镍 4g/L

硝酸锌 10g/L

磷酸 10g/L

TX-10乳化剂 5g/L

络合剂 10ml/L

时间 2～5min

常温发黑工艺流程：

常温发黑工艺流程主要包括前处理、发黑和后处理3个部分，其工艺流程为：化学除油、热水洗、冷水洗、酸洗、冷水洗、冷水洗、发黑（可2次发黑）水洗水洗中和水洗浸油封闭。

1、除油

除油是关键，如果工件上油未除净，就会直接影响黑化的质量，出现花斑或发黑膜结合力差，甚至不能上色的情况。

推荐采用以下金属除油配方：

氢氧化钠 80～100g/L

磷酸三钠 50～60g/L

洗衣粉 3～5g/L

温度 80℃以上

时间 1～10min

注意：对于油污比较严重的工件，可以先用有机溶剂清洗后再化学除油，还可再增加一道电化学除油工序，而且化学除油后必须先用热水洗。

2、酸洗

对锈蚀不太严重的工件，可采用常规的盐酸液除锈、再水洗，对于锈层和氧化皮较厚的工件。

推荐采用以下金属酸洗配方：

盐酸 300～350g/L

硫酸 150～200g/L

OP-10乳化剂 3～5g/L

十二烷基硫酸钠 0.02～0.05g/L

时间 锈除尽为止

注意：酸洗应注意防止工件过腐蚀，可向酸洗液中加入硫脲等缓蚀剂。

3、发黑

（1）将经过前处理的工件直接浸入发黑液中，当工件完全发黑时，即可取出。时间不能过长，否则发黑膜疏松，结合力差，为了获得最佳发黑效果，可将工件抖动数次，以便着色均匀。

（2）发黑时间可根据实际情况进行适当调整。例如：随着发黑量的增多，发黑剂有效成分不断消耗，发黑速度逐渐变慢，需适当延长发黑时间。还有就是，冬季发黑时间应长一些，夏季发黑时间应短一些。

（3）工件从发黑液中取出后，应空留几分钟，以继续成膜反应，增加结合力。因成膜反应缓慢，随发黑件存放时间延长，其外观会更黑，耐蚀性和结合力也会越来越好。

（4）工件取出后若发现局部着色不均匀，可漂洗后放回发黑液中继续着色，直到满意为止。为得到效果最佳的常温发黑膜，可采用2次发黑工艺，即工件先后在两个发黑槽中发黑，两个发黑槽液成分一致、浓度不同。一般第2槽浓度较低，约为第1槽浓度的1/4，其它操作条件一致。

注意：工件经第一次发黑后，应充分水洗再进行第2次发黑。

4、中和

中和处理是用3%～5％碳酸钠溶液刷洗或浸渍1min，其目的是为了中和发黑液残液，并填充膜层孔隙，否则残留的酸性发黑液将降低膜层耐蚀性。

工件发黑后常用防锈油进行封闭处理，可采用以下3种方式：

（1）工件经中和水洗后，再热水洗，甩干，彻底干燥后，浸热防锈油（80～90℃）进行封闭处理，时间约2min。

（2）工件经热水清洗、甩干后直接浸入脱水防锈油中进行封闭处理，时间在3～5min，取出后自然晾干。

（3）工件发黑后先在80～90℃的1%肥皂溶液中填充处理，取出干燥后可以直接浸普通机油或防锈油。