[發明專利]一種環保型鋼鐵常溫發黑劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710489165.3
• 申請日: 2017-06-24
• 公開（公告）號: CN107354452B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 張桂芳;盛開洋;宋昊
• 申請（專利權）人: 平湖瑞星金屬工藝有限公司
• 主分類號: C23C22/46
• 分類號: C23C22/46
• 代理公司: 嘉興永航專利代理事務所(普通合伙) 33265
• 代理人: 蔡鼎

本發明屬于金屬材料腐蝕防護技術領域，具體涉及一種環保型鋼鐵常溫發黑劑及其制備方法。本發明以偏硅酸作為原料，以十二烷基二甲基氧化胺作為活性劑，制備得介孔型二氧化硅，利用酒石酸進行改性，負載銀離子，增加對離子的傳導性，通過焙燒、研磨進行活化，以提高成膜性及耐腐蝕性能，制備得活性物，再與去離子水、硫酸銅等物質攪拌混合，通過草酸及3?氨丙基三乙氧基硅烷提高結合力，從而制得環保型鋼鐵常溫發黑劑，有效解決了傳統常溫無硒發黑劑穩定性差，同時發黑膜光澤度差，結合力不佳，耐蝕性差的問題。本發明制備步驟簡單，所得鋼鐵常溫發黑劑使用后發黑膜具有較好的光澤度和耐腐蝕性及較強的結合力。

技術領域

本發明屬于金屬材料腐蝕防護技術領域，具體涉及一種環保型鋼鐵常溫發黑劑及其制備方法。

背景技術

發黑是對金屬材料腐蝕防護的有效方法之一，鋼鐵表面發黑技術廣泛應用于兵器、儀表、車輛、機械配件、標準件等黑色金屬制品的發黑處理。目前，鋼鐵發黑主要有高溫堿性發黑、常溫發黑等方法。高溫堿性發黑工藝簡單，膜的外觀、附著力和耐蝕性較佳，但由于該方法必須在140℃左右的高溫下進行，反應時間較長，一般需要40min左右，因此耗能較高，效率低，勞動條件差，且使用的氧化劑含劇毒的致癌物質，污染大，嚴重危害人體的健康。因此這種傳統的發黑工藝已逐漸被鋼鐵常溫發黑技術所取代。

鋼鐵常溫發黑劑具有溶液穩定、發黑時間短色澤適宜、使用工藝方便簡單，原材料充足、成本低等優點，抗腐蝕能力明顯優于原產品。鋼鐵常溫發黑技術的最大特點是鋼鐵發黑是在常溫下進行，在5～40℃的范圍內均可使用。而且其發黑速度快，原液發黑僅需十秒鐘左右，相比磷化發黑處理等工藝大大降低了能耗，提高了生產效率，同時該技術適用于不同的金屬材質。·

鋼鐵常溫發黑劑分為常溫含硒發黑劑和常溫無硒發黑劑，常溫含硒發黑劑分為硒-銅系、硒-銅-磷系等，它均存在成膜劑與添加劑的匹配度不高、溶液沉淀偏多、發黑膜層與金屬基體結合力較差等缺點，而且，由于含硒氧化物價格昂貴，屬于劇毒物質，會對環境造成污染，同時對人體也會造成很大的傷害，極大地限制了常溫含硒發黑劑的發展。常溫無硒發黑配方有銅系、銅-硫系、鉬系、鋁-銅-硫系、錳-銅-硫系等多種系列，還有以發黑與磷化綜合處理鋼鐵表面的黑磷化配方，但是現有無硒常溫發黑劑穩定性差，在發黑過程中成膜物質的沉積均勻性差，且發黑膜在干燥的過程中受到膜內微區應力差異性的影響，發黑膜易開裂，從而導致發黑膜光澤度差，結合力不佳，耐蝕性差。

因此，亟待開發一種使用后發黑膜光澤度好、結合力和耐腐蝕性佳的鋼鐵常溫發黑劑，對相關領域具有必要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：針對常溫無硒發黑劑使用后發黑膜光澤度差，結合力不佳、耐腐蝕性差的弊端，提供了一種環保型鋼鐵常溫發黑劑及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下所述的技術方案是：

本發明的環保型鋼鐵常溫發黑劑，包括以下重量份數的原料：100～150份去離子水、13～15份硫酸銅、8～11份草酸、7～12份高錳酸鉀、2～4份活性顆粒、1～3份氯化鈣、0.9～1.2份3-氨丙基三乙氧基硅烷及0.7～1.3份丙二醇脂肪酸酯。

所述活性顆粒是通過如下步驟制備：

（1）將偏硅酸和蒸餾水混合均勻，進行超聲震蕩，再加入十二烷基二甲基氧化胺，攪拌均勻，在60～70℃下加熱30～35min，收集混合物；

（2）將混合物放入反應釜中，再加入1.2mol/L雙氧水，使用氮氣進行保護，在125～135℃中攪拌2～3h，冷卻至50～60℃，進行出料，收集出料物，并放入攪拌機中，向攪拌機中加入酒石酸及硝酸銀，進行攪拌，收集攪拌混合物；

（3）將攪拌混合物在460～530℃下，焙燒3～5h，冷卻至室溫，收集焙燒物，放入研磨機中研磨，過篩，收集過篩顆粒，得活性顆粒。