CN104233275A - 一种适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂及其使用方法。本发明的发黑剂，是按如下重量份的原料比例配制并混合均匀：40～80氢氧化钠、1～8磷酸钠、10～60硝酸钠、0.1～8添加剂、0～8亚硫酸钠、1～12络合剂a、1～8络合剂b；将发黑剂加入水中，并加热至沸腾，即得发黑液；先将不锈钢或合金钢经机械抛光、除油、水洗、1:1盐酸活化、水洗后，再将其浸入发黑液中，保持发黑液温度在一定范围内，发黑一段时间后，取出、水洗、干燥，其表面即可得到一层黑亮的氧化膜。本发明提供的发黑剂无毒、环保、低成本，适用于不锈钢或合金钢的发黑，通过本发明提供的发黑剂发黑所得的氧化膜层均匀有光泽、黑度高、附着力强、不易脱落、耐腐蚀性好。
Description
技术领域
本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂及其使用方法。
背景技术
钢铁的发黑处理(又称氧化处理)是一种表面处理技术。钢铁经氧化处理后可在其表面生成一层氧化膜层，通过浸油及其它填充处理，能形成耐蚀性很强的保护层。目前，常用的钢铁发黑方法主要有：高温碱性发黑、常温酸性发黑。高温碱性发黑是利用NaOH-NaNO2-NaNO3高温氧化体系在钢铁表面生成一层以Fe3O4为主要成分的氧化膜，其膜层均匀有光泽、附着力强、耐腐蚀性好，但该体系对于不锈钢或合金钢通常难以发黑，且其存在能耗高、耗时长、含致癌性的亚硝酸钠等缺点。常温酸性发黑分为硒-铜系、硒-铜-磷系、铜-硫系、铜-钼-硫系、锰-铜-铝系等，该体系对于不锈钢或合金钢也难以发黑，且其普遍存在发黑液不稳定、发黑膜层疏松、易脱落、耐蚀性差等缺点。因此，开发一种适用于不锈钢或合金钢的低成本、无毒、环保、性能优异的发黑剂具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种无毒、环保(不含重金属离子)、低成本、所成膜层性能优异的适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂。
本发明的高温发黑剂，其组成为：40～80重量份的氢氧化钠、1～8重量份的磷酸钠、10～60重量份的硝酸钠、0.1～8重量份的添加剂、0～8重量份的亚硫酸钠、1～12重量份的络合剂a、1～8重量份的络合剂b。
具体的，所述添加剂为硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠、多硫化钠、过硫化钠、硫化钠中的一种或几种的混合物。
具体的，所述络合剂a为乙二胺四乙酸钠、酒石酸钾钠、磺基水杨酸、抗坏血酸中的一种或几种的混合物。
具体的，所述络合剂b为柠檬酸钠、硫脲、葡萄糖酸钾中的一种或几种的混合物。
本发明的目的之二在于提供上述适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂的使用方法，它包括如下步骤：
(1)按如下重量份的原料比例配制发黑剂，并混合均匀：40～80重量份的氢氧化钠、1～8重量份的磷酸钠、10～60重量份的硝酸钠、0.1～8重量份的添加剂、0～8重量份的亚硫酸钠、1～12重量份的络合剂a、1～8重量份的络合剂b；
(2)将步骤(1)配制的发黑剂加入水中，并加热至沸腾，即得发黑液；
(3)先将需发黑的不锈钢或合金钢经机械抛光、除油、水洗、1:1盐酸活化、水洗后，再将其浸入步骤(2)所配制的发黑液中，保持发黑液温度在一定范围内，发黑一段时间后，将不锈钢或合金钢取出、水洗、干燥，不锈钢或合金钢的表面即可得到一层黑亮的氧化膜。
具体的，步骤(1)中，所述添加剂为硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠、多硫化钠、过硫化钠、硫化钠中的一种或几种的混合物；所述络合剂a为乙二胺四乙酸钠、酒石酸钾钠、磺基水杨酸、抗坏血酸中的一种或几种的混合物；所述络合剂b为柠檬酸钠、硫脲、葡萄糖酸钾中的一种或几种的混合物。
具体的，步骤(2)中，所述发黑液的浓度为500～800g/L。
具体的，步骤(3)中，所述发黑液的温度保持在116～128℃范围内；发黑时间为4～12min。
本发明提供的发黑剂无毒、环保(不含重金属)、低成本，适用于不锈钢或合金钢的发黑。通过本发明提供的发黑剂发黑所得的氧化膜层均匀有光泽、黑度高、附着力强、不易脱落、耐腐蚀性好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
(1)按如下比例配料：NaOH 80g、Na3PO4 6g、NaNO3 20g、Na2S2O3 4g、酒石酸钾钠4g、硫脲1.2g。
(2)按步骤(1)所述的配方称量好各试剂后，混合均匀，即得发黑剂；再加入200g水，加热溶解，直至沸腾，即得发黑液。
(3)保持溶液温度在116～128℃范围内。如温度过高，补加适量的水，使温度降低至116～128℃之间；如温度过低，按步骤(1)所述的比例补加适量发黑剂，使温度上升至116～128℃之间。
(4)先将需发黑的304不锈钢经机械抛光、除油、水洗、1:1(v/v，指浓盐酸与水的体积比，下同)盐酸活化、水洗后，再将其放入步骤(2)和(3)所得发黑液中。发黑4～12min后，将不锈钢取出、水洗、干燥，其表面即可得到一层黑亮的氧化膜。
实施例2：
(1)按如下比例配料：NaOH 60g、Na3PO4 4g、NaNO3 40g、Na2S2O3 2g、乙二胺四乙酸钠1g、柠檬酸钠1g。
(2)按步骤(1)所述的配方称量好各试剂后，混合均匀，即得发黑剂；再加入200g水，加热溶解，直至沸腾，即得发黑液。
(3)保持溶液温度在116～128℃范围内。如温度过高，补加适量的水，使温度降低至116～128℃之间；如温度过低，按步骤(1)所述的比例补加适量发黑剂，使温度上升至116～128℃之间。
(4)先将需发黑的304不锈钢经机械抛光、除油、水洗、1:1盐酸活化、水洗后，再将其放入步骤(2)和(3)所得发黑液中。发黑4～12min后，将不锈钢取出、水洗、干燥，其表面即可得到一层黑亮的氧化膜。
实施例3：
(1)按如下比例配料：NaOH 80g、Na3PO4 2g、NaNO3 20g、Na2S2 1g、Na2SO3 3.6g、酒石酸钾钠1g、柠檬酸钠1g。
(2)按步骤(1)所述的配方称量好各试剂后，混合均匀，即得发黑剂；再加入200g水，加热溶解，直至沸腾，即得发黑液。
(3)保持溶液温度在116～128℃范围内。如温度过高，补加适量的水，使温度降低至116～128℃之间；如温度过低，按步骤(1)所述的比例补加适量发黑剂，使温度上升至116～128℃之间。
(4)先将需发黑的304不锈钢经机械抛光、除油、水洗、1:1盐酸活化、水洗后，再将其放入步骤(2)和(3)所得发黑液中。发黑4～12min后，将不锈钢取出、水洗、干燥，其表面即可得到一层黑亮的氧化膜。
实施例4：
(1)按如下比例配料：NaOH 80g、Na3PO4 4g、NaNO3 20g、Na2S2 1g、Na2SO3 4.8g、酒石酸钾钠4g、柠檬酸钠2g。
(2)按步骤(1)所述的配方称量好各试剂后，混合均匀，即得发黑剂；再加入200g水，加热溶解，直至沸腾，即得发黑液。
(3)保持溶液温度在116～128℃范围内。如温度过高，补加适量的水，使温度降低至116～128℃之间；如温度过低，按步骤(1)所述的比例补加适量发黑剂，使温度上升至116～128℃之间。
(4)先将需发黑的304不锈钢经机械抛光、除油、水洗、1:1盐酸活化、水洗后，再将其放入步骤(2)和(3)所得发黑液中。发黑4～12min后，将不锈钢取出、水洗、干燥，其表面即可得到一层黑亮的氧化膜。
需要说明的是，上述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而非全部实施例，本发明通过上述实施例来说明本发明的技术方案，而非对其限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，以及，在本发明创造的启发下，对该方案进行等同替换或相似修改，而未经创造性地设计出与该技术方案相似的技术方案，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂，其特征在于组成为：40～80重量份的氢氧化钠、1～8重量份的磷酸钠、10～60重量份的硝酸钠、0.1～8重量份的添加剂、0～8重量份的亚硫酸钠、1～12重量份的络合剂a、1～8重量份的络合剂b。
2.根据权利要求1所述适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂，其特征在于：所述添加剂为硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠、多硫化钠、过硫化钠、硫化钠中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂，其特征在于：所述络合剂a为乙二胺四乙酸钠、酒石酸钾钠、磺基水杨酸、抗坏血酸中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂，其特征在于：所述络合剂b为柠檬酸钠、硫脲、葡萄糖酸钾中的一种或几种的混合物。
5.一种如权利要求1所述适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)按如下重量份的原料比例配制发黑剂，并混合均匀：40～80重量份的氢氧化钠、1～8重量份的磷酸钠、10～60重量份的硝酸钠、0.1～8重量份的添加剂、0～8重量份的亚硫酸钠、1～12重量份的络合剂a、1～8重量份的络合剂b；
(2)将步骤(1)配制的发黑剂加入水中，并加热至沸腾，即得发黑液；
(3)先将需发黑的不锈钢或合金钢经机械抛光、除油、水洗、1:1盐酸活化、水洗后，再将其浸入步骤(2)所配制的发黑液中，保持发黑液温度在一定范围内，发黑一段时间后，将不锈钢或合金钢取出、水洗、干燥，不锈钢或合金钢的表面即可得到一层黑亮的氧化膜。
6.根据权利要求5所述适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂的使用方法，其特征在于：步骤(1)中，所述添加剂为硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠、多硫化钠、过硫化钠、硫化钠中的一种或几种的混合物；所述络合剂a为乙二胺四乙酸钠、酒石酸钾钠、磺基水杨酸、抗坏血酸中的一种或几种的混合物；所述络合剂b为柠檬酸钠、硫脲、葡萄糖酸钾中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求5所述适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂的使用方法，其特征在于：步骤(2)中，所述发黑液的浓度为500～800g/L。
8.根据权利要求5所述适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂的使用方法，其特征在于：步骤(3)中，所述发黑液的温度保持在116～128℃范围内。
9.根据权利要求5所述适用于不锈钢或合金钢的高温发黑剂的使用方法，其特征在于：步骤(3)中，发黑时间为4～12min。
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