常温发黑液的配方
一、 常温发黑液的组成
2, ?主盐 无论是硒化物系,还是非硒化物的常温发黑剂,Cu都是成膜的关键组分,最常用的为硫酸铜。
?氧化剂 在常温发黑剂中,必有氧化剂和铜盐、铁基体等参与氧化还原反应才能成膜,常用的有二氧化硒、亚硒酸等,此外还有硝酸、亚硝酸盐、硝酸盐等。
?加速剂 起催化作用,能提高反应成膜速度,最常用的为氯化镍、硫酸镍等。
?络合剂 主要作用是络合铜,控制其置换速度,以保障结合力、常用的有柠檬
酸盐、酒石酸盐、氟化物、磺基水杨酸等。
?稳定剂 主要是维持发黑剂pH值稳定。从而使常温发黑操作正常稳定。常选材料有硼酸、磷酸、磷酸缓冲液、氨水、磷酸二氢盐等。
?
面活性剂 使基体表面润滑、发黑膜均匀一致,可消除发花、浮灰现象,常用的有OP乳化剂、十二烷基硫酸钠等。
二、钢铁常温发黑液具体配Fang
现根据各种杂志所刊发钢铁常温发黑论文资料,并依据我公司研究成果,公布以下具体配Fang,供进行此项研究者参考。
配Fang1:
硫酸铜 4,8 g/L
二氧化硒 4,8 g/L
磷酸盐 7,15 g/L
硝酸盐 2,4 g/L
柠檬酸盐 2,4 g/L
稳定剂 20 ml/L
pH 2.0,2.5
时间 3,5 min
配Fang2(武汉水运工程学院提供):
硫酸铜 1,3 g/L
亚硒酸 2,3 g/L
磷酸 2,4 g/L
有机酸 1.0,1.5 g/L
十二烷基硫酸钠 0.1,0.3 g/L
复合添加剂 10,15 g/L
pH 2,3
时间 2,6 min
配Fang3(贵州航空发动机公司提供):
硫酸铜 3,7 g/L
,3 g/L 硫酸镍 2
乙二胺四乙酸二钠 4,5 g/L
亚硒酸 4,5 g/L
磷酸盐 2.0,3.0 g/L
pH值 2.0,3.0
时间 30,60 s 配Fang4(大庆石油学院提供):
硫酸铜 2.0,2.5 g/L
硝酸 1.0,2.0 ml/L
二氧化硒 2.5,3.0 g/L
1.5 ml/L 磷酸 1.0,
对苯二酚 0.8,1.2 g/L
发黑促进剂 1.5,2.0 g/L
乙二胺四乙酸二钠 0.5,0.8 g/L
OP-10乳化剂 适量
配Fang5(南方轻工研究所提供):
硝酸铜 4,6 g/L
亚硒酸 5,10 g/L
磷酸 5,10 ml/L
氯化钠 1,2 g/L
pH 1.1,1.2 配Fang6(河南中原机械厂提供):
硫酸铜 2,4 g/L
二氧化硒 4 g/L
磷酸 10,15 g/L
氯化镍 10,15 g/L
酒石酸钾钠 2 g/L
柠檬酸钾 2 g/L
时间 3,6 min 配Fang7(杭州大学化学系提供):
. 硫酸铜(CuSO5HO) 3 g/L 42
. 磷酸缓冲液(HPOKHPO) 4 g/L 3424
亚硒酸(HSeO) 1 g/L 23
添加剂 3 g/L
时间 1,3 min 配Fang8:
硫酸铜 4 g/L
硫酸镍 1 g/L
亚硒酸 4 g/L
磷酸二氢锌 2 g/L
硼酸 4 g/L
DPE-? 1,2 ml/L
pH 2.5,3.5
时间 10,60 s 配Fang9:
硫酸铜 3,5 g/L
亚硒酸 3,5 g/L
磷酸二氢锌 4,5 g/L
,3 g/L 柠檬酸 2
硝酸钾 1 g/L
添加剂 20 ml/L 配Fang10:
硫酸铜 4,5 g/L
二氧化硒 4,5 g/L
硫酸镍 3,4 g/L
氧化锌 2,3 g/L
磷酸 10,15 g/L
TX-10乳化剂 10 g/L
稳定剂 5,10 g/L
时间 3,8 min 配Fang11:
硫酸铜 4,6 g/L
二氧化硒 1.5,3 g/L
硫酸镍 0.5,2 g/L
柠檬酸钾 2 g/L
,1.5 g/L 对苯二酚 1
时间 1,5 min 配Fang12:
硫酸铜 2 g/L
亚硒酸 4 g/L
钼酸钠 2 g/L
硫代硫酸钠 1 g/L
硫酸镍 4 g/L
pH 1.5,2.5
时间 5,8 min
配Fang13:
二氧化硒 5 g/L
硫酸铜 4 g/L
硫酸镍 4 g/L
硝酸锌 10 g/L
磷酸 10 g/L
TX-10乳化剂 5 g/L
络合剂 10 ml/L
时间 2,5 min
三、工艺参数的影响
1 发黑液浓度的影响
常温发黑剂浓度过高时,成膜速度过快,膜层较疏松,结合力不好;浓度过低,发黑速度慢。然而,不同材料由于表面活性不同溶液含量也应不同。
2 pH值的影响
pH值是影响发黑效果的一个最重要的参数。若pH值过高,成膜速度慢,甚至不能发黑成膜,pH值过低,则反应速度过快,结合力不好,而且随pH值的进一步降低会溶解生成的膜层。pH一般制在1.5,2.5之间,必要时可用硝酸或氨水调整。
3 温度的影响
温度低于10?时,反应速度较慢,黑度和均匀性差,此时应延长反应时间。当温度大于40?时,反应速度过快,结合力差,温度一般控制在15,35?。
4 时间的影响
黑化时间需根据基体成分和温度而定,一般在3,10 min。若时间过短,则膜成长不完全,膜层过薄,有花斑;若发黑时间过长,则表面会过多地为黑色氧化物,多余部分疏松,结合力不好。
四、常温发黑工艺简介
钢铁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。在此推荐一个除油配Fang。
氢氧化钠 80,100 g/L
磷酸三钠 50,60 g/L
洗衣粉 3,5 g/L
温度 80?以上
时间 1,10 min
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。
化学除油后必须先用热水洗。
2 酸洗
对于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,推荐采用以下配Fang:
盐酸 300,350 g/L
硫酸 150,200 g/L
OP-10乳化剂 3,5 g/L
十二烷基硫酸钠 0.02,0(05 g/L
时间 至锈除尽为止
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
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。必须注意: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。
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。另外,冬季发黑时间应长一些,夏季发黑时间应短一些。
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。
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左右,其它操作条件一致。应注意:工件经第一次发黑后,应充分水洗再进行第?次发黑。
4 中和
中和处理是用3%,5,碳酸钠溶液刷洗或浸渍1 min,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。 5 封闭处理
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:
?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2 min。
?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3,5 min,取出后自然晾干。
?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。