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钢铁常温发黑剂配方技术

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钢铁常温发黑剂

 

钢铁常温速效环保型发黑剂(非硒发黑剂)

 

传统的钢铁表面发黑是在135~150℃高温下处理30~90min,生产周期长,能耗大,劳动条件差,环境污染严重。而钢铁表面的常温发黑是在不改变被处理件尺寸精度的情况下形成黑色氧化膜。这层氧化膜可减少滑动面或支撑面的磨擦,有装饰及减少光反射作用,经过防腐处理能提高机械零件防腐性能,是机械、兵器等行业应用普遍的一种表面处理技术。显而易见,常温发黑工艺是在常温条件下操作,既无高温、碱性蒸汽而影响环境,又节约能源、发黑速度快,符合国家的环保政策。常温发黑又分为盐发黑体系和非盐发黑体系。含硒发黑所成膜的物质为硒化铁、硒化铜、铁等黑色物质,其成分组成一般为硫酸铜和亚主盐、络合剂、稳定剂、缓冲剂,处理时间较短,远小于碱性高温发黑的处理时间。但含硒发黑剂不仅硒化物价格昂贵,且毒性大,长期使用会造成严重的环境污染。在日益重视环境保护的今天,无毒无害、低能耗的非硒发黑剂的研发就变得非常迫切。钢铁发黑剂是指在钢铁表面进行发黑处理的药剂,是为了增加钢铁的防腐蚀性能。一般情况下,钢铁都是被加工成各种实用的工具,各种紧固件经热处理后,仍需一道镀锌或发黑处理,以增加工件的防腐蚀性能。(1)钢铁常温速效环保型发黑剂包括:硫酸铜、硫酸镍、多羟基醛、植酸、柠檬酸、无机酸、烷基酚聚氧乙烯醚、钼酸铵、水。黑化方法包括S1、除油;S2、清洗;S3、发黑;S4、水洗中和;S5、浸油封闭。本发黑剂不含硒,在应用时可在常温下对钢铁表面进行快速黑化处理,处理后所得黑化膜平整、均匀、耐摩擦。(2)钢铁常温发黑剂:传统的发黑工艺是碱性高温发黑,但由于其工作条件恶劣,效率低,已逐渐被淘汰,现更多的是采用钢铁常温发黑工艺,其溶液稳定、发黑时间短、使用工艺方便简单,但其发黑膜层疏松,附着力低,色泽不均匀,前处理和后处理复杂,且加入的金属硒昂贵并含有剧毒。应用此发黑剂进行钢铁常温发黑工艺时前后处理方便,不含金属硒、成本低,且附着力良好,发黑膜层致密,色泽分布均匀。钢铁常温发黑剂采用以下原料配制而成:五水硫酸铜、磷酸二氢钠、硫代硫酸钠、丹宁酸、OP-10、水。配制时先将丹宁酸溶于水中,再加入五水硫酸铜、磷酸二氢钠和硫代硫酸钠,最后加入OP-10搅拌混匀后即可。(3)非硒系常温环保钢铁发黑液:该发黑液由如下组分构成植酸、钼酸钠、烷基醇酰胺磷酸脂、三乙醇胺、硫酸铜、亚硫酸钠、氧化锌、无机酸、水。本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。本工艺简单,成本低;本发黑方法,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。技术资料费320元。

 

钢铁铸件用常温发黑剂

 

钢铁的发黑处理是一种表面处理技术。钢铁的发黑处理可使钢铁工件表面生成一层保护性的氧化膜,发黑处理后的零件再进行浸油及其它填充处理,能进一步提高膜层的耐蚀性。目前,钢铁材料的常用的发黑方法有:碱性化学氧化法(又称高温碱性发黑),酸性化学氧化法(又称常温发黑)。其中,高温碱性发黑最常用的是利用NaOH-NaNO2高温氧化体系生成四氧化三铁为主要成分的氧化膜,膜层细腻、均匀、亮黑、牢度高,同时耐腐蚀性能较好,但NaOH-NaNO2高温氧化体系必须在140℃左右的高温下进行,反应时间较长,因此耗能较高,效率低,另外,该方法碱性腐蚀雾气严重,废渣和废液中还含有亚硝酸盐(致癌物),严重危害人体的健康。近年来,这种发黑工艺在一些领域已逐渐被钢铁常温发黑技术所取代。钢铁常温发黑技术的最大特点是钢铁发黑是在常温下进行,在5~40℃的广温范围内均可使用。而且发黑速度快,原液发黑仅需十秒钟左右,相比高温碱性发黑处理工艺大大降低了能耗,提高了生产效率,同时该技术适用于不同的金属材质。从钢铁常温发黑剂的主要成分来看,可分为常温含硒发黑配方和常温无硒发黑配方。常温无硒发黑配方是目前使用最为广泛的一种发黑方法。常温无硒发黑配方有铜系、铜-硫系、钼系、铝-铜-硫系、锰-铜-硫系等多种系列,还有以发黑与磷化综合处理钢铁表面的黑磷化配方。但是,现有无硒常温发黑剂在发黑过程中难以控制成膜物质的沉积均匀性,且其发黑膜在干燥的过程中受到膜内微区应力差异性的影响,发黑膜易开裂,从而导致发黑膜光泽度差,结合力不佳,耐蚀性差。因此,开发一种发黑膜无裂纹,膜层均一,且发黑膜光泽度、结合力及耐蚀性较好的钢铁常温发黑剂具有重要的经济价值和社会效益。针对现有常温发黑剂在发黑过程中难以控制成膜物质的沉积均匀性,且其发黑膜在干燥过程中易开裂,从而导致发黑膜光泽度差,结合力不佳,耐蚀性差的缺陷,本钢铁铸件用常温发黑剂将硫酸铜和钼酸铵加入去离子水中搅拌后,再加入硫酸镍、磷酸二氢锌、络合剂、成膜助剂和乳化剂,搅拌制得A组分,再将润湿剂、有机成膜剂、硅烷偶联和去离子水搅拌制得B组分,再将A组分与B组分混合均匀后加去离子水定容,最后用醋酸调节pH后,即可得钢铁铸件用常温发黑剂,本常温发黑剂具有较好的发黑效果,在钢铁表面形成的发黑膜无裂纹,同时膜层均一、色泽黑亮,与基体工件结合力较好,且发黑膜耐蚀性较好,可有效延长基体工件使用寿命。技术资料费280元。

 

钢铁常温发黑液

 

钢铁发黑工艺主要用于提高钢铁的耐腐蚀性并发挥一定的装饰作用,目前主要有高温碱性发黑与常温发黑两种方式。高温碱性发黑(碱性发蓝)的发黑时间长、能耗高,并且使用亚硝酸盐,产生的废液对环境污染严重。常温发黑(酸性化学氧化)只需要几分钟到十几分钟时间,操作温度在10~60℃左右,操作过程中钢件尺寸几乎没有变化。与高温碱性发黑相比,常温发黑不仅能够大大缩短发黑的时间,还能够减少能源的消耗。钢铁的常温发黑工艺主要包括三个工序:前处理、发黑和后处理,大致包括以下步骤:除油→水洗→除锈→水洗→发黑→水洗、热水洗、浸油等→擦净晾干。钢铁件的发黑不只是将发黑件直接放入发黑液中,还需要根据不同的发黑液配方选来择好最佳的发黑温度、时间和pH值。另外,还要事先预估好发黑液可以处理的零件个数,发黑液最好小批量一次性用完。但是,钢铁常温发黑往往存在发黑膜光泽度差、耐蚀性差、结合力差等问题,并且发黑液本身也存在不稳定、有剧毒等缺陷。因此,需要通过对常温发黑机理进行更深入的研究来寻找一种更优秀、更环保的发黑液。针对现有钢铁常温发黑液存在稳定性低,存放难,毒性大,成膜耐腐蚀性差、光泽度差、结合力差的情况,本用于钢铁的常温发黑液更加优秀、环保,提高发黑膜的光泽度、耐蚀性与结合力等,使其能够在工业中得到大力推广。本用于钢铁的常温发黑液包含硒脲酸、硫酸铜、硫酸镍、磷酸二氢锌、磷酸、柠檬酸、辛基苯酚聚氧乙烯醚和水。本常温发黑液配方合理,成膜效率高,改善了发黑膜的光泽度、结合力、致密性等性能,解决了稳定性差的问题;使用方法简便易行,适于大规模推广;通过添加剂的加入,减少了发黑液中硒元素的用量,降低了污染。技术资料费280元。

 

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