不銹鋼化學著黑(hei)色溶液(ye)成分(fen)和(he)工(gong)藝條件見(jian)表7-1和(he)表7-2.
一、配(pei)方1 (見表7-1)
1. 重鉻(ge)酸鉀
含(han)量(liang)太高(gao)，加(jia)熱(re)后不(bu)能(neng)全部溶解(jie)，易(yi)發(fa)生色澤不(bu)勻(yun)的(de)現象，含(han)量(liang)太低，氧化力弱，膜(mo)層色淺。最佳(jia)含(han)量(liang)為355g/L。
2. 硫酸
含(han)量太高，反應較慢，易使零件表面光潔度降低。含(han)量太低，反應速率很慢，最佳含(han)量為347mL/L.
3. 溫度
低于(yu)90℃,反應(ying)進行(xing)很慢，膜(mo)層(ceng)會(hui)產生玫(mei)紅、翠綠、淺棕等不規則的干涉色。溫度太高，反應(ying)進行(xing)很快，終(zhong)點(dian)不易控制，膜(mo)層(ceng)質量欠佳(jia)。
4. 時間(jian)
在(zai)開始大半時(shi)間(jian)(jian)內(nei)顏色(se)無(wu)變(bian)化(hua)(hua)，中(zhong)途取出察看一直是(shi)本(ben)色(se)，色(se)膜(mo)是(shi)在(zai)今過程(cheng)的最后(hou)(hou)10%~20%的時(shi)間(jian)(jian)內(nei)方才出現的，且只持續1~2分(fen)鐘。在(zai)嚴(yan)格控制(zhi)溫度的情(qing)況下，要掌(zhang)握好最佳出槽時(shi)間(jian)(jian)，否則無(wu)法達到(dao)(dao)黑(hei)(hei)(hei)色(se)氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)色(se)澤一致(zhi)。在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)過程(cheng)中(zhong)，膜(mo)層顏色(se)有(you)一個從(cong)(cong)本(ben)色(se)→淺(qian)棕→深(shen)棕→淺(qian)藍(lan)(lan)（或淺(qian)黑(hei)(hei)(hei)）→深(shen)藍(lan)(lan)（或深(shen)黑(hei)(hei)(hei)）的變(bian)化(hua)(hua)過程(cheng)。而從(cong)(cong)淺(qian)藍(lan)(lan)至深(shen)藍(lan)(lan)的時(shi)間(jian)(jian)間(jian)(jian)隔僅(jin)0.5~1 分(fen)鐘。如果錯(cuo)過這最佳點，就會(hui)(hui)又(you)從(cong)(cong)深(shen)藍(lan)(lan)色(se)回復到(dao)(dao)淺(qian)棕色(se)，再也不會(hui)(hui)變(bian)黑(hei)(hei)(hei)。此(ci)時(shi)只能取出零(ling)件退除膜(mo)層后(hou)(hou)，重(zhong)新(xin)氧(yang)化(hua)(hua)著色(se)。因此(ci)，在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)過程(cheng)中(zhong)，應(ying)嚴(yan)格控制(zhi)時(shi)間(jian)(jian)，經常取出零(ling)件水洗后(hou)(hou)察看色(se)澤，這樣做不會(hui)(hui)影響氧(yang)化(hua)(hua)發黑(hei)(hei)(hei)質量，當顏色(se)達到(dao)(dao)后(hou)(hou)及時(shi)中(zhong)止氧(yang)化(hua)(hua)發黑(hei)(hei)(hei)時(shi)間(jian)(jian)。正確掌(zhang)握時(shi)間(jian)(jian)是(shi)本(ben)工序成敗(bai)的關鍵(jian)。
配(pei)方3和配(pei)方4與配(pei)方1基(ji)本是同一類型，可相互參照。
二、配方2 (見表7-1)
1. 硫酸(suan)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(jia)熱的(de)酸性溶液中，每(mei)兩個(ge)高錳(meng)(meng)酸離子(zi)(zi)放(fang)出5個(ge)新(xin)生(sheng)態(tai)氧原(yuan)子(zi)(zi)，其活性大(da)，能與鎳、鉻、鐵等元(yuan)素發生(sheng)化學反(fan)應，生(sheng)成黑(hei)色氧化膜(mo)，故錳(meng)(meng)是發黑(hei)劑(ji)。它能加(jia)速膜(mo)的(de)生(sheng)成，含(han)量太低或(huo)無錳(meng)(meng)離子(zi)(zi)存在，氧化膜(mo)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)是氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑。氧(yang)化(hua)(hua)(hua)后本身變成(cheng)三(san)價鉻(ge)(ge)(ge)，當三(san)價鉻(ge)(ge)(ge)濃度(du)達到(dao)鉻(ge)(ge)(ge)的尖晶型(xing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)時，形成(cheng)錳、鎳、鐵、鉻(ge)(ge)(ge)等系列化(hua)(hua)(hua)合物(wu)，從而(er)得到(dao)黑(hei)色(se)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜。其(qi)含量偏(pian)高、偏(pian)低均不能(neng)獲得有彈性有硬度(du)的黑(hei)色(se)膜，而(er)且使膜變薄、變脆(cui)、疏(shu)松。
4. 硫酸銨
在溶(rong)液(ye)中通過絡(luo)合(he)作用，控制反應速(su)率。偏(pian)低(di)時，絡(luo)合(he)不了(le)溶(rong)解下(xia)來的鎳、鉻等離子(zi)，使(shi)溶(rong)液(ye)惡化，成膜(mo)速(su)率變慢。含(han)量(liang)偏(pian)高(gao)，膜(mo)成型(xing)快。工件溶(rong)解過快，造成過腐(fu)蝕，膜(mo)層變薄，性能低(di)劣。
5. 硫酸
使(shi)溶液保持一(yi)定的酸度，可以增加溶液的活性。
6. 溫度與(yu)時(shi)間
溶(rong)液溫度(du)低(di)于95℃,溶(rong)液活性不夠，基本沒(mei)有反應(ying)，成膜速率非常(chang)緩慢。溫度(du)過(guo)(guo)高(gao)，超過(guo)(guo)115℃,表面溶(rong)解過(guo)(guo)快，造成過(guo)(guo)腐(fu)蝕(shi)。時(shi)(shi)(shi)間(jian)與(yu)(yu)溫度(du)應(ying)配合適當，溫度(du)取(qu)上限，時(shi)(shi)(shi)間(jian)取(qu)下限。對高(gao)合金不銹鋼(gang)比較合適的(de)溫度(du)是98℃,時(shi)(shi)(shi)間(jian)為(wei)80分鐘。掌握好發黑的(de)最佳時(shi)(shi)(shi)間(jian)與(yu)(yu)配方1中對時(shi)(shi)(shi)間(jian)所述的(de)控制同樣(yang)重要。
三、 配方5 (見(jian)表7-1)
工藝流程(cheng)：水(shui)(shui)洗（除(chu)去不(bu)(bu)銹鋼表面的污物）→化學(xue)除(chu)油(you)（氫(qing)氧化鈉80g/L,碳酸(suan)鈉20g/L,磷(lin)酸(suan)鈉40g/L,十二(er)烷基硫酸(suan)鈉2g/L,溫(wen)度50~60℃,時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)15~20min)→熱水(shui)(shui)洗→冷水(shui)(shui)洗→化學(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)(shi)(shi)間(jian)(jian)3~20min]→水(shui)(shui)洗→活化［磷(lin)酸(suan)（≥85%)60mL/L、溫(wen)度室溫(wen)，時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)1~2min]→水(shui)(shui)洗→發黑(hei)(hei)（配(pei)方(fang)5 的發黑(hei)(hei)液(ye)加熱到(dao)95~100℃,零(ling)件(jian)之間(jian)(jian)、與容器之間(jian)(jian)不(bu)(bu)得(de)接觸，經常攪拌，補充蒸餾水(shui)(shui)，保持(chi)溶液(ye)濃(nong)度，時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)是要不(bu)(bu)時(shi)(shi)(shi)取出(chu)(chu)試(shi)件(jian)，用水(shui)(shui)沖洗干(gan)凈(jing)后觀察其顏色變(bian)化，達到(dao)純黑(hei)(hei)色膜(mo)即時(shi)(shi)(shi)出(chu)(chu)槽）→水(shui)(shui)洗→固化［使黑(hei)(hei)膜(mo)耐磨硬化：鉻酐250g/L,硫酸(suan)（d=1.84)2.5g/L,溫(wen)度40℃,時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)5~15min]→水(shui)(shui)洗→浸脫水(shui)(shui)防銹油(you)（3~5 分鐘)。
四、 配方7、8(見表7-2)
為(wei)無鉻型著色工藝。配方8著黑色時(shi)分兩步走，第一步先在(zai)草酸(suan)(suan)中(zhong)浸若干(gan)時(shi)間，然后在(zai)硫代硫酸(suan)(suan)鈉溶液中(zhong)浸黑為(wei)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(bu)銹(xiu)鋼(gang)化(hua)學拋光工藝。
但(dan)配方12、13含硝酸(suan)和(he)磷酸(suan)鹽，對人和(he)環境(jing)還存在危害，且溫度都是(shi)50℃,而以下配方14、15則較為實用。
配(pei)方14 ： 草酸 150~200g/L 、硫脲(niao) 8~10g/L 、乙醇(chun) 6~10mL/L 、OP或無磷海鷗洗滌(di)劑 5~10mL/L 、溫度 50~60℃ 、時間 3~5 分鐘。
配方15 ：雙氧水(shui) 20~30mL/L 、鹽酸 20~30mL/L 、添加(jia)劑 20~30mL/L(易溶于水(shui)、無機(ji)物(wu)，可絡(luo)合(he)鎳(nie)、鐵、鉻離子） 、水(shui) 20~30mL/L 、 溫度(du) 常溫 。
配方15更為實用(yong)。添(tian)加劑(ji)可用(yong)氟化銨或硫酸銨。
環保型不銹鋼電解拋光液組成(cheng)及工藝條(tiao)件見表7-4。
配方18溶液導電率(lv)高，拋(pao)光(guang)(guang)光(guang)(guang)澤度提高15%,處(chu)理成本低，拋(pao)光(guang)(guang)中無異(yi)味，毒性小(xiao)。
五、配方9 (見表7-2)
本配方適用(yong)于18Cr-8Ni不銹鋼。硫酸鉻要先溶(rong)解(jie)于少(shao)量水(shui)溶(rong)液(ye)中形成飽和溶(rong)液(ye)，再加入(ru)硫酸－磷酸溶(rong)液(ye)中，當溫度到200℃時(shi)，不銹鋼表面先發(fa)生(sheng)溶(rong)解(jie)，氫氧(yang)停止析出，表面形成不溶(rong)性(xing)黑色薄膜。
六、配方10 (見表7-2)
配(pei)方(fang)10是用(yong)(yong)少(shao)量水(shui)將鉻酐完(wan)全溶解，然后在(zai)攪拌下加入硫酸，均勻后加熱到(dao)80~100℃后即可(ke)使用(yong)(yong)。水(shui)量要適量，才能成(cheng)為黑化(hua)工藝。如果黑化(hua)未達到(dao)要求，可(ke)適量加入少(shao)量水(shui)即可(ke)達到(dao)黑化(hua)作用(yong)(yong)。
七(qi)、配方11 (見表7-2)
本配方在304不銹(xiu)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。
