不銹鋼化學著黑色溶液成分和(he)工(gong)藝條(tiao)件見表7-1和(he)表7-2.
一、配方1 (見表(biao)7-1)
1. 重鉻酸鉀
含(han)量(liang)太(tai)高，加熱后不能全(quan)部溶(rong)解，易(yi)發生(sheng)色(se)澤不勻的現象，含(han)量(liang)太(tai)低，氧化力(li)弱，膜層色(se)淺(qian)。最佳含(han)量(liang)為355g/L。
2. 硫酸
含量太(tai)高，反應較(jiao)慢，易使零件表面光潔度降低(di)。含量太(tai)低(di)，反應速率很(hen)慢，最佳(jia)含量為347mL/L.
3. 溫度
低于90℃,反(fan)應進行(xing)很(hen)慢(man)，膜層會產生玫紅(hong)、翠綠、淺棕等不(bu)規(gui)則的干涉(she)色(se)。溫度(du)太高，反(fan)應進行(xing)很(hen)快，終點不(bu)易控制(zhi)，膜層質量(liang)欠佳。
4. 時間(jian)
在開(kai)始大半時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)內顏(yan)(yan)色無變(bian)化(hua)(hua)，中(zhong)途取(qu)出(chu)(chu)察看(kan)一直是(shi)(shi)本(ben)色，色膜(mo)是(shi)(shi)在今過(guo)(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)最后(hou)10%~20%的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)內方才出(chu)(chu)現的(de)(de)(de)，且只持續1~2分鐘(zhong)。在嚴格(ge)控制溫度的(de)(de)(de)情況下，要掌(zhang)握好最佳(jia)出(chu)(chu)槽時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)，否(fou)則(ze)無法達到黑(hei)色氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)色澤一致。在氧(yang)化(hua)(hua)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，膜(mo)層(ceng)顏(yan)(yan)色有一個從(cong)本(ben)色→淺(qian)棕(zong)→深(shen)棕(zong)→淺(qian)藍(lan)（或淺(qian)黑(hei)）→深(shen)藍(lan)（或深(shen)黑(hei)）的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)。而從(cong)淺(qian)藍(lan)至深(shen)藍(lan)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)(jian)隔(ge)僅0.5~1 分鐘(zhong)。如果錯過(guo)(guo)(guo)這最佳(jia)點，就(jiu)會又從(cong)深(shen)藍(lan)色回(hui)復到淺(qian)棕(zong)色，再也不(bu)會變(bian)黑(hei)。此時(shi)只能(neng)取(qu)出(chu)(chu)零(ling)件退(tui)除膜(mo)層(ceng)后(hou)，重新氧(yang)化(hua)(hua)著色。因此，在氧(yang)化(hua)(hua)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，應嚴格(ge)控制時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)，經常取(qu)出(chu)(chu)零(ling)件水(shui)洗后(hou)察看(kan)色澤，這樣做(zuo)不(bu)會影響(xiang)氧(yang)化(hua)(hua)發(fa)黑(hei)質(zhi)量(liang)，當顏(yan)(yan)色達到后(hou)及時(shi)中(zhong)止氧(yang)化(hua)(hua)發(fa)黑(hei)時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)。正確(que)掌(zhang)握時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)是(shi)(shi)本(ben)工序(xu)成敗的(de)(de)(de)關鍵。
配方3和(he)配方4與配方1基本是(shi)同一(yi)類型，可相互參照。
二、配方2 (見(jian)表(biao)7-1)
1. 硫酸錳(meng)
在溶液中硫酸錳解離出來的二價錳離子（Mn2+)被硝酸根離子（NO-3)氧化，轉變成高錳酸離子（MnO-4),反應式如下：
3Mn2++5NO-3+7H2O → 3MnO-4+5NO2↑+14H+
在(zai)加熱(re)的酸性溶液中(zhong)，每兩個高錳酸離(li)子放出5個新生(sheng)態(tai)氧原(yuan)子，其活(huo)性大，能與鎳、鉻(ge)、鐵(tie)等元素發生(sheng)化學反應，生(sheng)成(cheng)黑色(se)氧化膜(mo)，故錳是發黑劑。它能加速膜(mo)的生(sheng)成(cheng)，含量太低或無錳離(li)子存在(zai)，氧化膜(mo)便不能變黑。
2. 硝酸鉀
在溶液中是氧化劑，能使二價錳離子氧化為高錳酸離子，再起氧化作用，硝酸根（NO-3)在加溫條件下也能直接與鎳、鉻等合金元素反應，生成它們的氧化物。硝酸鉀含量偏低，成膜慢，偏高易造成過腐蝕。
3. 重(zhong)鉻酸鉀
在發黑過程中是氧化劑(ji)。氧化后本身變成(cheng)三(san)價鉻(ge)(ge)，當三(san)價鉻(ge)(ge)濃度達到鉻(ge)(ge)的尖晶(jing)型(xing)氧化物時，形成(cheng)錳(meng)、鎳、鐵、鉻(ge)(ge)等系列(lie)化合物，從而得到黑色氧化膜。其含量(liang)偏(pian)高(gao)、偏(pian)低均不能獲得有彈性有硬度的黑色膜，而且使膜變薄、變脆、疏松(song)。
4. 硫酸銨
在溶(rong)液中通過絡(luo)合(he)作(zuo)用，控制(zhi)反應速率(lv)。偏低時，絡(luo)合(he)不(bu)了溶(rong)解下來的鎳(nie)、鉻等離子，使溶(rong)液惡化，成膜(mo)速率(lv)變慢。含量偏高，膜(mo)成型快。工件溶(rong)解過快，造成過腐蝕，膜(mo)層變薄，性(xing)能低劣(lie)。
5. 硫酸
使溶液(ye)保持(chi)一定的(de)酸(suan)度(du)，可以增加溶液(ye)的(de)活性。
6. 溫度與時間
溶液(ye)溫(wen)(wen)度(du)(du)低于95℃,溶液(ye)活性不夠，基本沒有反(fan)應(ying)，成膜速(su)率非常緩慢。溫(wen)(wen)度(du)(du)過高(gao)(gao)，超過115℃,表面溶解(jie)過快(kuai)，造成過腐蝕。時間與溫(wen)(wen)度(du)(du)應(ying)配合(he)適當，溫(wen)(wen)度(du)(du)取上限，時間取下限。對高(gao)(gao)合(he)金(jin)不銹(xiu)鋼(gang)比較(jiao)合(he)適的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)是98℃,時間為80分(fen)鐘。掌握好發(fa)黑的(de)(de)最(zui)佳時間與配方(fang)1中對時間所述(shu)的(de)(de)控制(zhi)同樣重要(yao)。
三、 配方5 (見表7-1)
工藝流程(cheng)：水(shui)(shui)洗(xi)(xi)（除(chu)去不銹鋼表面的污物(wu)）→化(hua)學除(chu)油（氫氧(yang)化(hua)鈉80g/L,碳酸鈉20g/L,磷酸鈉40g/L,十二烷基硫(liu)酸鈉2g/L,溫度50~60℃,時(shi)間(jian)(jian)15~20min)→熱(re)(re)水(shui)(shui)洗(xi)(xi)→冷水(shui)(shui)洗(xi)(xi)→化(hua)學拋(pao)光(guang)［硫(liu)酸（d=1.84)230mL/L,鹽酸（36%~38%)70mL/L,硝(xiao)酸（65%~68%)40ml/L,溫度50~80℃,時(shi)間(jian)(jian)3~20min]→水(shui)(shui)洗(xi)(xi)→活化(hua)［磷酸（≥85%)60mL/L、溫度室溫，時(shi)間(jian)(jian)1~2min]→水(shui)(shui)洗(xi)(xi)→發黑（配方5 的發黑液(ye)加熱(re)(re)到95~100℃,零(ling)件(jian)之間(jian)(jian)、與(yu)容(rong)器之間(jian)(jian)不得(de)接觸，經常攪(jiao)拌，補充蒸餾水(shui)(shui)，保(bao)持溶液(ye)濃度，時(shi)間(jian)(jian)是(shi)要不時(shi)取出試件(jian)，用水(shui)(shui)沖洗(xi)(xi)干凈后觀察其(qi)顏色變化(hua)，達(da)到純黑色膜即時(shi)出槽）→水(shui)(shui)洗(xi)(xi)→固化(hua)［使黑膜耐(nai)磨(mo)硬化(hua)：鉻酐(gan)250g/L,硫(liu)酸（d=1.84)2.5g/L,溫度40℃,時(shi)間(jian)(jian)5~15min]→水(shui)(shui)洗(xi)(xi)→浸脫水(shui)(shui)防銹油（3~5 分鐘)。
四、 配方7、8(見(jian)表7-2)
為無鉻型(xing)著色工藝。配(pei)方8著黑色時分兩步(bu)走，第一步(bu)先(xian)在草酸中(zhong)(zhong)浸(jin)若干時間，然后在硫代硫酸鈉(na)溶液中(zhong)(zhong)浸(jin)黑為止(zhi)。
在前處理中也采用環保型，不含六價鉻，適用于各種不銹鋼的化學拋光，對人和環境污染較小。見表7-3環保型不銹鋼化學(xue)拋光工藝。
但配方(fang)12、13含硝(xiao)酸和(he)磷酸鹽，對(dui)人和(he)環境還存在危害，且溫度(du)都(dou)是50℃,而以下配方(fang)14、15則(ze)較為實(shi)用(yong)。
配方14 ： 草酸 150~200g/L 、硫脲 8~10g/L 、乙醇(chun) 6~10mL/L 、OP或無(wu)磷(lin)海鷗(ou)洗(xi)滌劑(ji) 5~10mL/L 、溫度 50~60℃ 、時間 3~5 分鐘(zhong)。
配(pei)方15 ：雙(shuang)氧水(shui) 20~30mL/L 、鹽酸(suan) 20~30mL/L 、添加(jia)劑 20~30mL/L(易溶于水(shui)、無機物，可絡合鎳、鐵(tie)、鉻離子） 、水(shui) 20~30mL/L 、 溫度 常溫 。
配方15更(geng)為實用。添加劑可用氟化銨或硫(liu)酸(suan)銨。
環(huan)保型不銹鋼電解拋光液組成及工(gong)藝條件見表7-4。
配方(fang)18溶液導電率高，拋(pao)光(guang)光(guang)澤度提高15%,處理成本低，拋(pao)光(guang)中(zhong)無異味，毒(du)性(xing)小。
五、配(pei)方9 (見表7-2)
本配(pei)方適用于(yu)(yu)18Cr-8Ni不銹鋼。硫(liu)酸(suan)(suan)鉻要先(xian)溶(rong)(rong)解于(yu)(yu)少量(liang)水(shui)溶(rong)(rong)液中形成飽和溶(rong)(rong)液，再加入硫(liu)酸(suan)(suan)－磷酸(suan)(suan)溶(rong)(rong)液中，當溫度到200℃時，不銹鋼表面先(xian)發生溶(rong)(rong)解，氫氧停止(zhi)析出，表面形成不溶(rong)(rong)性(xing)黑色薄(bo)膜(mo)。
六、配方10 (見表7-2)
配方10是用(yong)少量(liang)(liang)水將鉻酐完(wan)全溶解，然后在攪拌(ban)下加入(ru)硫酸，均勻后加熱(re)到80~100℃后即可(ke)使(shi)用(yong)。水量(liang)(liang)要適量(liang)(liang)，才能(neng)成為(wei)黑(hei)化工藝。如果黑(hei)化未達到要求，可(ke)適量(liang)(liang)加入(ru)少量(liang)(liang)水即可(ke)達到黑(hei)化作用(yong)。
七、配(pei)方11 (見表7-2)
本配方在304不銹鋼表面獲得緊密覆蓋的黑化膜，有效提高基體的裝飾性和防護性。工藝過程為：先將試件堿性除油（NaOH 70g/L,90℃),再進行電化學拋光（磷酸10%,濃硫酸10%,2A/d㎡,35℃).將前處理后的不銹鋼放入恒溫爐中加熱至300℃,之后將試件迅速浸入30%硫代硫酸鈉溶液中，進行5min黑化處理，烘干后即得黑化膜層。
