CN104195538A - 非硒系常温环保钢铁发黑液及其制备方法和发黑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种非硒系常温环保钢铁发黑液，该发黑液由如下质量百分比的组分构成植酸5-15％；钼酸钠1-10％，烷基醇酰胺磷酸脂：0.1-3％；三乙醇胺2-8％，硫酸铜10-18％；亚硫酸钠3-10％；氧化锌3-8％；无机酸2-6％，余量为水。本发明非硒系常温环保钢铁发黑液为水基型配方，产品稳定、工艺简单，可反复使用，节能省时，环保无毒，常温发黑，废液易于处理。本发明还提供了上述发黑液的制备方法和发黑方法，本发明制备方法工艺简单，成本低；本发明发黑方法，常温发黑，节能效果显著，工艺适应性强，发黑后，膜层细腻，黑中带有金色光泽，装饰性好，附着力强，耐蚀性高，膜层牢固，耐磨性强。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面化学处理技术领域，特别是涉及一种非硒系常温环保钢铁发黑液及其制备方法和发黑方法。
背景技术
钢铁材料一直是人类生活、生产中不可或缺的重要材料，而表面处理技术始终在为钢铁材料的保驾护航、增值添彩发挥着巨大作用。表面处理技术中最简单、最常用的防护方法就是进行化学氧化处理，在钢铁表面形成兼有防护与装饰双重功能的氧化膜。然而，传统的氧化发黑，即高温碱性发黑(俗称发蓝)，含致癌物亚硝酸钠，污染严重，其操作温度高、能耗大、发黑时间长且工艺复杂；已被l986年美国专利公布的硒系常温发黑技术代替，但由于硒盐价格昂贵有毒、废液处理较困难，因此其应用受到了限制。
发明内容
为了解决现有技术所存在的上述技术问题，本发明目的是提供一种非硒系常温环保钢铁发黑液及其制备方法和发黑方法。
本发明采用的的技术方案是：
一种非硒系常温环保钢铁发黑液，由如下质量百分比的组分构成:植酸5-15％，钼酸钠1-10％，烷基醇酰胺磷酸脂0.1-3％，三乙醇胺2-8％，硫酸铜10-18％，亚硫酸钠3-10％，氧化锌3-8％，无机酸2-7％，余量为水。
本发明非硒系常温环保钢铁发黑液，其中，由如下质量百分比的组分构成:植酸10-15％，钼酸钠2-8％，烷基醇酰胺磷酸脂0.1-2％，三乙醇胺4-6％，硫酸铜10-15％，亚硫酸钠6-10％，氧化锌3-6％，无机酸2-6％，余量为水。
本发明非硒系常温环保钢铁发黑液，其中，由如下质量百分比的组分构成:植酸10％，钼酸钠2％，烷基醇酰胺磷酸脂0.3％，三乙醇胺6％，硫酸铜15％，亚硫酸钠6％，氧化锌3％，无机酸7％，余量为水。
本发明非硒系常温环保钢铁发黑液，其中，由如下质量百分比的组分构成:植酸5％，钼酸钠12％，烷基醇酰胺磷酸脂0.1％，三乙醇胺4％，硫酸铜10％，亚硫酸钠3％，氧化锌6％，无机酸5％，余量为水。
本发明非硒系常温环保钢铁发黑液，其中，所述无机酸选自硝酸、次氯酸、高氯酸、硫酸、亚硫酸、磷酸、盐酸、溴酸、乙酸和过氧乙酸中一种或两种。
本发明非硒系常温环保钢铁发黑液，其中，所述无机酸自硝酸、高氯酸、亚硫酸、磷酸和硫酸中一种或两种。
一种非硒系常温环保钢铁发黑液的制备方法，包括以下步骤：按配比准备原料,将植酸加入水中，常温下搅拌20分钟后，按顺序依次加入钼酸钠、三乙醇胺、硫酸铜、亚硫酸钠、烷基醇酰胺和无机酸，继续搅拌40分钟直至成蓝色透明液体后即可得到产品。
一种采用非硒系常温环保钢铁发黑液进行发黑的方法，包括以下步骤：
(1)取配制好的发黑液于容器中；
(2)将钢铁工件脱脂后取出，常温水洗30-50秒；
(3)将水洗后的所述钢铁工件放入5-10％盐酸中浸泡10-15分钟，取出后，常温水洗30-50s；
(4)将步骤(3)中水洗后的所述钢铁工件放入步骤(1)中所述发黑液中，静置悬挂3-10分钟后取出，用水冲洗干净；
(5)将步骤(4)中水洗后的所述钢铁工件放入水基系封闭液封闭30-120秒，取出,采用常温干燥或烘箱干燥。
本发明采用非硒系常温环保钢铁发黑液进行发黑的方法，其中，步骤(4)中所述水基系封闭液选自丙烯酸、丙烯酸酯和苯丙乳液中的一种。
本发明采用非硒系常温环保钢铁发黑液进行发黑的方法，其中，步骤(5)中所述烘箱干燥温度为130-170℃，干燥时间10-15分钟。
本发明有益效果：
本发明非硒系常温环保钢铁发黑液为水基型配方，产品稳定，可反复使用，节能省时，环保无毒，常温发黑，发黑工作液失效后，废液过滤，滤渣量极少，便于集中送固废中心处理，滤液中含有部分有效成分，添加新液后，可继续使用。
本发明非硒系常温环保钢铁发黑液的制备方法，工艺简单，成本低。
本发明采用非硒系常温环保钢铁发黑液进行发黑的方法，在常温发黑，无需复杂加热设备，节能效果显著；工艺适应性强，对钢铁材料无选择；成膜后，无需油浸，工件洁净，减少成本支出；发黑后，膜层细腻，黑中带有金色光泽，装饰性好，附着力强，耐蚀性高，膜层牢固，在形成黑膜的同时形成磷化质点，其耐磨性增强；通过采用丙烯酸、丙烯酸酯、苯丙乳液水基系封闭液给予钢铁二次封闭，取消传统的采用油煮封闭工艺，在膜形成后，保证了膜的整体封闭性更强，更少的减少了钢铁与空气接触的机会，且封闭后可采用自然干燥或烘箱干燥。
电子显微镜检测，本复合配方成膜机理有别于传统发黑成膜为四氧化三铁，膜成分为：磷酸铁、硫化铁、硫化铜，钼酸铁，植酸铁，植酸铜等组成的混合晶体，膜厚度为2-6μm，膜体硬度高，耐摩擦。
下面结合具体实施例对本发明的非硒系常温环保钢铁发黑液、制备方法及其发黑方法作进一步说明。
具体实施方式
实施例1：
一种非硒系常温环保钢铁发黑液，由如下质量百分比的原料制备而成:植酸5％，钼酸钠1％，烷基醇酰胺磷酸脂0.1％，三乙醇胺4％，硫酸铜10％，亚硫酸钠3％，氧化锌6％，磷酸2％，硫酸3％，余量为水。
本实施例非硒系常温环保钢铁发黑液的制备方法为：按配比准备原料,将植酸加入水中，常温下搅拌20分钟后，按顺序依次加入钼酸钠、三乙醇胺、硫酸铜、亚硫酸钠、烷基醇酰胺、磷酸和硫酸，继续搅拌40分钟直至成蓝色透明液体后即可得到产品。
使用时，取100ml本实施例产品溶于1000ml水中。
采用本实施例非硒系常温环保钢铁发黑液进行发黑的方法，包括以下步骤：
(1)取配制好的发黑液于容器中；
(2)将加工后的钢制零件脱脂后，常温水洗30秒；
(3)将水洗后的钢制零件放入10％盐酸中浸泡10分钟，取出后，常温水洗30秒；
(4)将步骤(3)中水洗后的钢制零件放入步骤(1)中所述发黑液中，静置悬挂3分钟后取出，用水冲洗干净；
(5)将步骤(4)中水洗后的钢制零件放入丙烯酸封闭液中浸泡30秒，取出，常温悬挂干燥。
检查膜，外表为亮黑色。72小时后，检测膜质量，采用润湿后毛巾，连续擦拭，60秒内，连续擦拭200次，检查，未露钢本色机体。硫酸铜点滴试验大于50秒。电子显微镜检测，膜成分为：磷酸铁、硫化铁、硫化铜，钼酸铁，植酸铁，植酸铜等组成的混合晶体，膜厚度为2μm，膜体硬度高，耐摩擦。
实施例2
一种非硒系常温环保钢铁发黑液，由如下质量百分比的原料制备而成:植酸10％，钼酸钠2％，烷基醇酰胺磷酸脂0.3％，三乙醇胺6％，硫酸铜15％，亚硫酸钠6％，氧化锌3％，磷酸4％，硝酸3％，余量为水。
本实施例非硒系常温环保钢铁发黑液的制备方法为：按配比准备原料,将植酸加入水中，常温下搅拌20分钟后，按顺序依次加入钼酸钠、三乙醇胺、硫酸铜、亚硫酸钠、烷基醇酰胺、磷酸和硝酸，继续搅拌40分钟直至成蓝色透明液体后即可得到产品。
使用时，取100ml本实施例产品溶于1000ml水中。
采用本实施例非硒系常温环保钢铁发黑液进行发黑的方法，包括以下步骤：
(1)取配制好的发黑液于容器中；
(2)将冲压成型低碳钢制零件脱脂后，常温水洗50秒；
(3)将水洗后的低碳钢制零件放入5％盐酸中浸泡10分钟，取出后，常温水洗30秒；
(4)将步骤(3)中水洗后的低碳钢制零件放入步骤(1)中所述发黑液中，静置悬挂5分钟后取出，用水冲洗干净；
(5)将步骤(4)中水洗后的低碳钢制零件放入丙烯酸酯封闭液中浸泡60秒，取出，60℃烘干10分钟，取出，冷却。
检查膜，外表为亮黑色。72小时后，检测膜质量，检测方法同实施例1，各种指标，完全达标。电子显微镜检测，膜成分为：磷酸铁、硫化铁、硫化铜，钼酸铁，植酸铁，植酸铜等组成的混合晶体，膜厚度为6μm，膜体硬度高，耐摩擦。
实施例3
一种非硒系常温环保钢铁发黑液，由如下质量百分比的原料制备而成:植酸15％，钼酸钠8％，烷基醇酰胺磷酸脂3％，三乙醇胺8％，硫酸铜12％，亚硫酸钠10％，氧化锌8％，磷酸4％，硝酸2％,余量为水。
本实施例非硒系常温环保钢铁发黑液的制备方法为：按配比准备原料,将植酸加入水中，常温下搅拌20分钟后，按顺序依次加入钼酸钠、三乙醇胺、硫酸铜、亚硫酸钠、烷基醇酰胺、磷酸和硝酸，继续搅拌40分钟直至成蓝色透明液体后即可得到产品。
使用时，取100ml本实施例产品溶于1000ml水中。
采用本实施例非硒系常温环保钢铁发黑液进行发黑的方法，包括以下步骤：
(1)取配制好的发黑液于容器中；
(2)将球墨铸铁件刨床加工后，脱脂，常温水洗30秒；
(3)将水洗后的球墨铸铁件放入10％盐酸中浸泡10分钟，取出后，常温水洗50秒；
(4)将步骤(3)中水洗后的球墨铸铁件放入步骤(1)中所述发黑液中，静置悬挂5分钟后取出，用水冲洗干净；
(5)将步骤(4)中水洗后的球墨铸铁件放入苯丙乳液封闭液中浸泡120秒，取出，在烘箱中130℃干燥10分钟，取出，冷却。
检查膜，外表为亮黑色。72小时后，检测膜质量，各种指标，完全达标。电子显微镜检测，膜成分为：磷酸铁、硫化铁、硫化铜，钼酸铁，植酸铁，植酸铜等组成的混合晶体，膜厚度为3μm，膜体硬度高，耐摩擦。
实施例4
一种非硒系常温环保钢铁发黑液，由如下质量百分比的原料制备而成:植酸15％，钼酸钠10％，烷基醇酰胺磷酸脂2％，三乙醇胺2％，硫酸铜18％，亚硫酸钠6％，氧化锌5％，高氯酸1％，亚硫酸1％，余量为水。
本实施例非硒系常温环保钢铁发黑液的制备方法为：按配比准备原料,将植酸加入水中，常温下搅拌20分钟后，按顺序依次加入钼酸钠、三乙醇胺、硫酸铜、亚硫酸钠、烷基醇酰胺、磷酸和硝酸，继续搅拌40分钟直至成蓝色透明液体后即可得到产品。
使用时，取100ml本实施例产品溶于1000ml水中。
采用本实施例非硒系常温环保钢铁发黑液进行发黑的方法，包括以下步骤：
(1)取配制好的发黑液于容器中；
(2)将冲压成型低碳钢制零件脱脂后，常温水洗50秒；
(3)将水洗后的低碳钢制零件放入5％盐酸中浸泡15分钟，取出后，常温水洗30秒；
(4)将步骤(3)中水洗后的低碳钢制零件放入步骤(1)中所述发黑液中，静置悬挂10分钟后取出，用水冲洗干净；
(5)将步骤(4)中水洗后的低碳钢制零件放入丙烯酸酯封闭液中浸泡60秒，取出，在烘箱中170℃干燥15分钟，取出，冷却。
检查膜，外表为亮黑色。72小时后，检测膜质量各种指标，完全达标。电子显微镜检测，本复合配方成膜机理有别于传统发黑成膜为四氧化三铁，膜成分为：磷酸铁、硫化铁、硫化铜，钼酸铁，植酸铁，植酸铜等组成的混合晶体，膜厚度为5μm，膜体硬度高，耐摩擦。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种非硒系常温环保钢铁发黑液，其特征在于，由如下质量百分比的组分构成:植酸5-15％，钼酸钠1-10％，烷基醇酰胺磷酸脂0.1-3％，三乙醇胺2-8％，硫酸铜10-18％，亚硫酸钠3-10％，氧化锌3-8％，无机酸2-7％，余量为水。
2.根据权利要求1所述非硒系常温环保钢铁发黑液,其特征在于，由如下质量百分比的组分构成:植酸10-15％，钼酸钠2-8％，烷基醇酰胺磷酸脂0.1-2％，三乙醇胺4-6％，硫酸铜10-15％，亚硫酸钠6-10％，氧化锌3-6％，无机酸2-6％，余量为水。
3.根据权利要求1所述非硒系常温环保钢铁发黑液,其特征在于，由如下质量百分比的组分构成:植酸10％，钼酸钠2％，烷基醇酰胺磷酸脂0.3％，三乙醇胺6％，硫酸铜15％，亚硫酸钠6％，氧化锌3％，无机酸7％，余量为水。
4.根据权利要求1所述非硒系常温环保钢铁发黑液,其特征在于，由如下质量百分比的组分构成:植酸5％，钼酸钠12％，烷基醇酰胺磷酸脂0.1％，三乙醇胺4％，硫酸铜10％，亚硫酸钠3％，氧化锌6％，无机酸5％，余量为水。
5.根据权利要求1-4任意一项所述非硒系常温环保钢铁发黑液,其特征在于，所述无机酸选自硝酸、次氯酸、高氯酸、硫酸、亚硫酸、磷酸、盐酸、溴酸、乙酸和过氧乙酸中一种或两种。
6.根据权利要求5所述非硒系常温环保钢铁发黑液,其特征在，所述无机酸自硝酸、高氯酸、亚硫酸、磷酸和硫酸中一种或两种。
7.权利要求1-6任意一项所述非硒系常温环保钢铁发黑液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比准备原料,将植酸加入水中，常温下搅拌20分钟后，按配比依次加入钼酸钠、三乙醇胺、硫酸铜、亚硫酸钠、烷基醇酰胺和无机酸，继续搅拌40分钟直至成蓝色透明液体后即可得到产品。
8.采用权利要求1-6任意一项所述非硒系常温环保钢铁发黑液进行发黑的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取配制好的发黑液于容器中；
(2)将钢铁工件脱脂后取出，常温水洗30-50秒；
(3)将水洗后的所述钢铁工件放入5-10％盐酸中浸泡10-15分钟，取出后，常温水洗30-50s；
(4)将步骤(3)中水洗后的所述钢铁工件放入步骤(1)中所述发黑液中，静置悬挂3-10分钟后取出，用水冲洗干净；
(5)将步骤(4)中水洗后的所述钢铁工件放入水基系封闭液封闭30-120秒，取出,采用常温干燥或烘箱干燥。
9.根据权利要求8所述采用非硒系常温环保钢铁发黑液进行发黑的方法，其特征在于，步骤(4)中所述水基系封闭液选自丙烯酸、丙烯酸酯和苯丙乳液中的一种。
10.根据权利要求8所述采用非硒系常温环保钢铁发黑液进行发黑的方法，其特征在于，步骤(5)中所述烘箱干燥温度为130-170℃，干燥时间10-15分钟。
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