不銹鋼化(hua)學著黑色溶液成(cheng)分和工藝條件見表7-1和表7-2.
一、配方1 (見表(biao)7-1)
1. 重鉻酸鉀(jia)
含量太高(gao)，加熱后不能全部溶解，易發生色澤不勻(yun)的現象，含量太低(di)，氧化力(li)弱，膜(mo)層(ceng)色淺。最佳含量為355g/L。
2. 硫酸
含量太高，反應較慢，易使零件表面光潔度(du)降(jiang)低。含量太低，反應速(su)率很(hen)慢，最(zui)佳(jia)含量為347mL/L.
3. 溫度(du)
低于90℃,反應進(jin)行很慢(man)，膜(mo)層會產生玫紅、翠綠(lv)、淺棕等不(bu)(bu)規則的干涉色。溫度太(tai)高，反應進(jin)行很快，終點不(bu)(bu)易控制，膜(mo)層質量欠佳。
4. 時間
在(zai)(zai)開(kai)始大半時間(jian)內顏(yan)色(se)(se)無變(bian)(bian)化(hua)，中途(tu)取出(chu)(chu)(chu)察看一直是本色(se)(se)，色(se)(se)膜(mo)(mo)是在(zai)(zai)今過程的最(zui)后(hou)10%~20%的時間(jian)內方(fang)才出(chu)(chu)(chu)現的，且只持續1~2分(fen)(fen)鐘(zhong)。在(zai)(zai)嚴格控(kong)制溫度的情況(kuang)下，要掌握好最(zui)佳(jia)出(chu)(chu)(chu)槽時間(jian)，否則無法達到黑(hei)(hei)色(se)(se)氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)色(se)(se)澤(ze)一致。在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)過程中，膜(mo)(mo)層顏(yan)色(se)(se)有(you)一個從本色(se)(se)→淺(qian)(qian)棕→深(shen)(shen)棕→淺(qian)(qian)藍(lan)(lan)（或(huo)淺(qian)(qian)黑(hei)(hei)）→深(shen)(shen)藍(lan)(lan)（或(huo)深(shen)(shen)黑(hei)(hei)）的變(bian)(bian)化(hua)過程。而從淺(qian)(qian)藍(lan)(lan)至(zhi)深(shen)(shen)藍(lan)(lan)的時間(jian)間(jian)隔僅0.5~1 分(fen)(fen)鐘(zhong)。如果錯過這最(zui)佳(jia)點(dian)，就會又從深(shen)(shen)藍(lan)(lan)色(se)(se)回復到淺(qian)(qian)棕色(se)(se)，再也(ye)不(bu)會變(bian)(bian)黑(hei)(hei)。此時只能取出(chu)(chu)(chu)零件退(tui)除膜(mo)(mo)層后(hou)，重新氧(yang)化(hua)著色(se)(se)。因此，在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)過程中，應嚴格控(kong)制時間(jian)，經(jing)常取出(chu)(chu)(chu)零件水洗后(hou)察看色(se)(se)澤(ze)，這樣做不(bu)會影響氧(yang)化(hua)發黑(hei)(hei)質量(liang)，當顏(yan)色(se)(se)達到后(hou)及時中止氧(yang)化(hua)發黑(hei)(hei)時間(jian)。正確掌握時間(jian)是本工序成敗的關鍵。
配方3和配方4與(yu)配方1基本(ben)是同(tong)一類型(xing)，可相互參照。
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+
在加熱的酸性溶液中，每兩個(ge)高錳酸離子放(fang)出5個(ge)新生(sheng)態氧原子，其活性大，能(neng)與鎳、鉻、鐵等元素發(fa)生(sheng)化(hua)(hua)學反應，生(sheng)成(cheng)黑色氧化(hua)(hua)膜(mo)，故錳是發(fa)黑劑。它能(neng)加速膜(mo)的生(sheng)成(cheng)，含量太低或無錳離子存在，氧化(hua)(hua)膜(mo)便(bian)不能(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. 重鉻酸鉀
在發黑(hei)過(guo)程中是(shi)氧(yang)(yang)化(hua)劑。氧(yang)(yang)化(hua)后本(ben)身變成(cheng)三價(jia)鉻，當三價(jia)鉻濃度達(da)到(dao)鉻的(de)(de)尖晶(jing)型氧(yang)(yang)化(hua)物時，形成(cheng)錳(meng)、鎳、鐵、鉻等系列化(hua)合物，從而(er)得到(dao)黑(hei)色氧(yang)(yang)化(hua)膜。其含量偏(pian)高、偏(pian)低均(jun)不能獲(huo)得有(you)(you)彈性有(you)(you)硬度的(de)(de)黑(hei)色膜，而(er)且使(shi)膜變薄、變脆、疏松(song)。
4. 硫酸銨
在溶(rong)(rong)液中(zhong)通過(guo)絡合作用，控(kong)制反應速(su)(su)率(lv)。偏低時，絡合不了(le)溶(rong)(rong)解下來的鎳、鉻等(deng)離子，使溶(rong)(rong)液惡(e)化，成膜速(su)(su)率(lv)變(bian)(bian)慢(man)。含(han)量(liang)偏高，膜成型快(kuai)。工件溶(rong)(rong)解過(guo)快(kuai)，造(zao)成過(guo)腐蝕(shi)，膜層變(bian)(bian)薄，性能低劣。
5. 硫酸
使(shi)溶(rong)液保(bao)持(chi)一定的酸(suan)度，可以(yi)增加溶(rong)液的活性。
6. 溫(wen)度與時間
溶液溫(wen)(wen)度低(di)于95℃,溶液活性不夠，基本沒(mei)有反應，成(cheng)膜速率非常緩慢。溫(wen)(wen)度過(guo)高，超過(guo)115℃,表(biao)面溶解過(guo)快，造成(cheng)過(guo)腐蝕。時(shi)(shi)間與溫(wen)(wen)度應配合(he)適當，溫(wen)(wen)度取上(shang)限(xian)，時(shi)(shi)間取下限(xian)。對(dui)高合(he)金不銹鋼比較(jiao)合(he)適的溫(wen)(wen)度是98℃,時(shi)(shi)間為80分(fen)鐘(zhong)。掌握好(hao)發黑(hei)的最佳時(shi)(shi)間與配方(fang)1中(zhong)對(dui)時(shi)(shi)間所(suo)述(shu)的控制同樣重要。
三、 配方5 (見(jian)表7-1)
工藝流程：水(shui)(shui)洗（除去不(bu)銹鋼表面的污物）→化(hua)(hua)學除油（氫氧化(hua)(hua)鈉80g/L,碳酸(suan)(suan)(suan)(suan)鈉20g/L,磷酸(suan)(suan)(suan)(suan)鈉40g/L,十(shi)二烷基硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鈉2g/L,溫(wen)度50~60℃,時(shi)間(jian)(jian)15~20min)→熱水(shui)(shui)洗→冷水(shui)(shui)洗→化(hua)(hua)學拋光［硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)（d=1.84)230mL/L,鹽酸(suan)(suan)(suan)(suan)（36%~38%)70mL/L,硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)（65%~68%)40ml/L,溫(wen)度50~80℃,時(shi)間(jian)(jian)3~20min]→水(shui)(shui)洗→活化(hua)(hua)［磷酸(suan)(suan)(suan)(suan)（≥85%)60mL/L、溫(wen)度室溫(wen)，時(shi)間(jian)(jian)1~2min]→水(shui)(shui)洗→發黑（配(pei)方5 的發黑液(ye)加熱到95~100℃,零件(jian)之間(jian)(jian)、與容器之間(jian)(jian)不(bu)得接觸，經常攪拌，補充蒸(zheng)餾水(shui)(shui)，保持溶液(ye)濃度，時(shi)間(jian)(jian)是(shi)要不(bu)時(shi)取出試件(jian)，用水(shui)(shui)沖洗干凈后觀察其(qi)顏色變化(hua)(hua)，達(da)到純黑色膜即時(shi)出槽）→水(shui)(shui)洗→固(gu)化(hua)(hua)［使黑膜耐(nai)磨硬化(hua)(hua)：鉻酐(gan)250g/L,硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)（d=1.84)2.5g/L,溫(wen)度40℃,時(shi)間(jian)(jian)5~15min]→水(shui)(shui)洗→浸脫水(shui)(shui)防銹油（3~5 分鐘(zhong))。
四、 配方7、8(見表7-2)
為無(wu)鉻型著色工藝。配方(fang)8著黑(hei)色時(shi)分兩步走，第一(yi)步先在草酸中(zhong)(zhong)浸若干時(shi)間，然后在硫代(dai)硫酸鈉溶液中(zhong)(zhong)浸黑(hei)為止。
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)銹鋼化學拋(pao)光工藝。
但配(pei)方(fang)12、13含(han)硝酸和磷酸鹽，對(dui)人和環境還存在危(wei)害，且溫度都是50℃,而以(yi)下配(pei)方(fang)14、15則較為(wei)實用。
配方14 ： 草酸 150~200g/L 、硫脲 8~10g/L 、乙醇 6~10mL/L 、OP或(huo)無磷海鷗(ou)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 、添加劑 20~30mL/L(易溶(rong)于水(shui)、無機(ji)物，可絡(luo)合鎳、鐵、鉻離子(zi)） 、水(shui) 20~30mL/L 、 溫度 常溫 。
配方(fang)15更為實(shi)用(yong)。添加劑可用(yong)氟化銨(an)或硫(liu)酸銨(an)。
環(huan)保型不銹鋼電解拋光(guang)液組成及工藝(yi)條件見表7-4。
配方18溶液(ye)導電率高(gao)(gao)，拋光(guang)光(guang)澤(ze)度提高(gao)(gao)15%,處理成(cheng)本低(di)，拋光(guang)中無異味，毒性小(xiao)。
五、配(pei)方(fang)9 (見表7-2)
本配方適用(yong)于18Cr-8Ni不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。硫酸鉻要先溶(rong)解于少量水(shui)溶(rong)液(ye)中(zhong)形成飽和溶(rong)液(ye)，再加入硫酸－磷酸溶(rong)液(ye)中(zhong)，當(dang)溫(wen)度(du)到200℃時，不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表面(mian)先發生溶(rong)解，氫氧(yang)停止析出(chu)，表面(mian)形成不(bu)(bu)溶(rong)性黑色薄膜。
六(liu)、配方10 (見表(biao)7-2)
配方10是用少量(liang)(liang)水將鉻(ge)酐完全溶解，然后(hou)在攪(jiao)拌下加入硫酸，均勻后(hou)加熱到(dao)80~100℃后(hou)即可使(shi)用。水量(liang)(liang)要適量(liang)(liang)，才能成為黑化(hua)工藝。如果黑化(hua)未達到(dao)要求，可適量(liang)(liang)加入少量(liang)(liang)水即可達到(dao)黑化(hua)作用。
七、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。
