[發(fā)明專利]一種鋼鐵鑄件用常溫發(fā)黑劑及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710510038.7
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107354451A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江建榮;王之霖;潘宏梅
• 申請（專利權(quán)）人: 常州市順旭商貿(mào)有限公司
• 主分類號: C23C22/42
• 分類號: C23C22/42;C23C22/47
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司11403
• 代理人: 馬驍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼鐵鑄件用常溫發(fā)黑劑及其制備方法。

背景技術(shù)

鋼鐵的發(fā)黑處理是一種表面處理技術(shù)。鋼鐵的發(fā)黑處理可使鋼鐵工件表面生成一層保護性的氧化膜，發(fā)黑處理后的零件再進行浸油及其它填充處理，能進一步提高膜層的耐蝕性。目前，鋼鐵材料的常用的發(fā)黑方法有：堿性化學(xué)氧化法（又稱高溫堿性發(fā)黑），酸性化學(xué)氧化法（又稱常溫發(fā)黑）。其中，高溫堿性發(fā)黑最常用的是利用NaOH-NaNO₂高溫氧化體系生成四氧化三鐵為主要成分的氧化膜，其膜層細膩、均勻、亮黑、牢度高，同時耐腐蝕性能較好，但NaOH-NaNO₂高溫氧化體系必須在140℃左右的高溫下進行，反應(yīng)時間較長，因此耗能較高，效率低，另外，該方法堿性腐蝕霧氣嚴重，廢渣和廢液中還含有亞硝酸鹽（致癌物），嚴重危害人體的健康。近年來，這種發(fā)黑工藝在一些領(lǐng)域已逐漸被鋼鐵常溫發(fā)黑技術(shù)所取代。

鋼鐵常溫發(fā)黑技術(shù)的最大特點是鋼鐵發(fā)黑是在常溫下進行，在5～40℃的廣溫范圍內(nèi)均可使用。而且發(fā)黑速度快，原液發(fā)黑僅需十秒鐘左右，相比高溫堿性發(fā)黑處理工藝大大降低了能耗，提高了生產(chǎn)效率，同時該技術(shù)適用于不同的金屬材質(zhì)。從鋼鐵常溫發(fā)黑劑的主要成分來看，可分為常溫含硒發(fā)黑配方和常溫?zé)o硒發(fā)黑配方。常溫?zé)o硒發(fā)黑配方是目前使用最為廣泛的一種發(fā)黑方法。

常溫?zé)o硒發(fā)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(fā)黑與磷化綜合處理鋼鐵表面的黑磷化配方。但是，現(xiàn)有無硒常溫發(fā)黑劑在發(fā)黑過程中難以控制成膜物質(zhì)的沉積均勻性，且其發(fā)黑膜在干燥的過程中受到膜內(nèi)微區(qū)應(yīng)力差異性的影響，發(fā)黑膜易開裂，從而導(dǎo)致發(fā)黑膜光澤度差，結(jié)合力不佳，耐蝕性差。因此，開發(fā)一種發(fā)黑膜無裂紋，膜層均一，且發(fā)黑膜光澤度、結(jié)合力及耐蝕性較好的鋼鐵常溫發(fā)黑劑具有重要的經(jīng)濟價值和社會效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有常溫發(fā)黑劑在發(fā)黑過程中難以控制成膜物質(zhì)的沉積均勻性，且其發(fā)黑膜在干燥過程中易開裂，從而導(dǎo)致發(fā)黑膜光澤度差，結(jié)合力不佳，耐蝕性差的缺陷，提供了一種鋼鐵鑄件用常溫發(fā)黑劑及其制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種鋼鐵鑄件用常溫發(fā)黑劑，所述發(fā)黑劑由以下原料組成：

2.4～3.6g/L硫酸銅，1.0～1.5g/L鉬酸銨，1.0～1.5g/L硫酸鎳，10～15g/L磷酸二氫鋅，1.0～1.5g/L絡(luò)合劑，2.8～4.2g/L成膜助劑，0.2～0.3g/L乳化劑，0.2～0.3g/L潤濕劑，0.6～0.9g/L有機成膜劑，0.01～0.05g/L硅烷偶聯(lián)劑，余量為去離子水。

所述絡(luò)合劑為酒石酸鉀鈉、抗壞血酸、乙二胺四乙酸二鈉、檸檬酸、磺基水楊酸、草酸中的一種或多種。

所述成膜助劑為硫代硫酸鈉、氯酸鉀中的一種。

所述乳化劑為OP-10、烷基糖苷中的一種。

所述潤濕劑為聚乙二醇400、聚乙二醇2000、聚乙二醇6000、聚乙二醇12000中的一種。

所述有機成膜劑為氟碳樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂中的一種。

所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-792、A-1120、YDH-792中的一種。

一種鋼鐵鑄件用常溫發(fā)黑劑的制備方法，具體步驟為：

S1.取硫酸銅和鉬酸銨，加入去離子水中混合均勻，再加入硫酸鎳、磷酸二氫鋅、絡(luò)合劑、成膜助劑和乳化劑，攪拌20～30min，得A組分；

S2.取潤濕劑、有機成膜劑和硅烷偶聯(lián)劑，加入去離子水中混合均勻，得B組分；

S3.將A組分與B組分混合均勻后加去離子水定容至1L，再用醋酸調(diào)節(jié)pH為2.0～3.0，得鋼鐵鑄件用常溫發(fā)黑劑。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明通過成膜助劑加速鉬酸鹽在活性銅離子上發(fā)生還原反應(yīng)釋放出活性氧，并吸附在銅離子上，同時自身被還原成黑色化合物，并與活性銅和活性氧反應(yīng)生成的黑色氧化銅膜復(fù)合，再經(jīng)硫酸鎳與磷酸二氫鋅二次成膜覆蓋和有機成膜劑的三次成膜覆蓋，形成致密的立體空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)覆蓋于工件表面，形成良好結(jié)合力和致密性的保護膜；

（2）本發(fā)明通過乳化劑與絡(luò)合劑的協(xié)同作用，提高了溶液的穩(wěn)定性和膜層的均勻性，使得發(fā)黑劑在使用過程中形成的發(fā)黑膜無裂紋，同時膜層均一、色澤黑亮，結(jié)合力和耐蝕性優(yōu)良。

具體實施方式