钢铁制件常温发黑工艺及应用

    钢铁着色工艺是传统的高温氧化成膜工艺，但由于温度高，能耗大，操作环境差，酸碱的消耗量大，成本也相对较大。20世纪80年代研究开发了一种钢铁常温发黑工艺。这种工艺与高温发黑工艺相比，具有不受钢材种类限制、节能、高效、操作

    方便、无毒患、环境污染小等优点。国内先后在南京及长江三角洲地区、珠江三角洲地区、成都、重庆、自贡等地的厂家生产配制钢铁常温发黑剂出售。有些用户使用并取代原有的高温氧化发黑工艺，用于工具、设备零配件、模具等钢铁制件的表面处理，取得了一定的经济、社会效益，但从多年的使用情况看也存在不少问题，与高温氧化发黑相比，各有特点。

    根据资料的报道，目前国内外常温发黑剂的配方主要有两种类型。一种为SeOz和CuS04组成的酸性系列。另一种是不含Se02的无毒配方。含Se02和CuS04组成的体系是通过优化催化剂、表面活性剂、络合剂的种类和含量，以取得结合力好、耐磨性、耐蚀性能强的优质膜层。不含SeOz的配方，则是选择适当的催化剂、表面活性剂达到发黑的要求。如文献中提到的多杂酸一CuS04发黑工艺、Cu-S钢铁无毒化学发黑剂及CuS04一KCl03配方等。

    (二)钢铁常温发黑的原理

    常温发黑的过程比较复杂，成膜着色机理也未完全清楚。根据许多文献资料报道认为，Se—Cu系常温成膜发黑过程中有氧化一还原反应、扩散沉淀反应以及电化学反应等。它的主要反应首先是产生铜的置换反应，然后铜再与硒盐发生氧化一还原反应，并生成一层黑色的硒化铜薄膜，覆盖于钢铁的表面。

    Fe+Cu2+——’Fe2++CuCuZ++Sd一—卜CuSe

    Fd++Se2一——，FeSe

    从上述反应可看出，着色的膜不是钢铁基体本身转化而成，而是主要由CuSe沉积在工件表面构成，因此常温发黑的膜其附着力及耐磨性都低于高温氧化生成的黑膜。要改善常温发黑膜的性能，只能靠控制反应速度、添加有利于增加表面结合力的活性剂等各项措施。

    (三)常温发黑的溶液配方及工艺

    钢铁常温发黑溶液的配方及工艺条件见表3—4。

    表3-4钢铁常温发黑溶液的配方及工艺条件

    

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