一种钢铁常温发黑剂及其制备方法和常温发黑工艺与流程
1.本发明涉及金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种钢铁常温发黑剂及其制备方法和常温发黑工艺。
背景技术：
2.发黑是对金属材料腐蚀防护的有效方法之一，目前，钢铁发黑主要有高温碱性发黑、常温发黑、常温无毒发黑、黑磷化和黑电镀等方法。高温碱性发黑工艺简单，膜的外观、附着力和耐蚀性为目前各方法中最为理想的，但是由于该方法必须在140℃左右的高温下进行，反应时间较长，一般需要40min左右，因此耗能较高，效率低，且劳动条件差。另外，其所使用的氧化剂亚硝酸钠是剧毒的致癌物质，严重危害人体的健康。
3.近年来，传统的发黑工艺在一些领域已逐渐被钢铁常温发黑技术所取代。现有采用钢铁常温发黑工艺，其具有溶液稳定、发黑时间短、使用工艺方便简单、原材料充足、成本低等优点，但现有的大多数钢铁常温发黑剂存在发黑后黑膜疏松易脱落、泽不均匀等缺陷，影响产品的使用，因此，为解决上述问题，需要一种钢铁常温发黑剂、制备方法。以及常温发黑工艺。
技术实现要素：
4.为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种钢铁常温发黑剂，经该发黑剂发黑所得的钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层，该防护层还具有自愈合性，发黑膜无裂纹，膜层均一、泽黑亮，附着力和耐蚀性优良的特点。
5.本发明的另一目的在于提供一种钢铁常温发黑剂的制备方法，该制备方法简单高效，操作控制方便，生产的产品质量高，环保，便于工业化生产。
6.本发明的再一目的在于提供一种用于钢铁的常温发黑工艺，该常温发黑工艺简单高效，操作控制方便，采用上述工艺可以得到具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层，可减少钢铁工件中的应力、发黑更加均匀美观、增加钢铁表面的减摩抗磨性能等。
7.本发明的目的通过下述技术方案实现：一种钢铁常温发黑剂，以体积1升计，由下列重量比的原料组成：二氧化硒6-11g/l、主成膜剂6-14g/l、二次成膜剂4-8g/l、稳定剂8-13g/l、润湿剂0.4-1.0g/l、促进剂4-7g/l、余量为去离子水。
8.更优选的，以体积1升计，由下列重量配比的原料组成：二氧化硒6-11g/l、主成膜剂6-10g/l、二次成膜剂4-7g/l、稳定剂10-13g/l、润湿剂0.4-1.0g/l、促进剂4-7g/l、余量为去离子水。
9.本发明中经该发黑剂发黑所得的钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层，该防护层还具有自愈合性，发黑膜无裂纹，膜层均一、泽黑亮，附着力和耐蚀性优良的特点。
10.优选的，所述主成膜剂为五水合硫酸铜或硝酸铜。
11.优选的，所述二次成膜剂为磷酸、草酸、磷酸二氢钠中的至少一种。
12.优选的，所述稳定剂为硫酸铝或硫酸铝钾。
13.优选的，所述润湿剂为聚乙二醇600或聚乙二醇800。
14.优选的，所述促进剂为五水合硫酸镍。
15.本发明中的发黑剂可以在钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层，可减少钢铁工件中的应力、发黑更加均匀美观、增加钢铁表面的减摩抗磨性能等。而其中采用的主成膜剂中的铜元素可生成特殊组织形态黑的cu2o的沉积层，而且与钢铁基体发生置换反应生成的cu也会与溶液中的氧化剂和还原剂相互作用生成的活性氧发生反应，生成黑的cuo，另外再加上二次成膜剂的二次成膜作用，将使得钢铁表面生成具有致密结构的复合膜层；而稳定剂的加入可以提升该发黑剂的稳定性，以提高成膜性及耐腐蚀性能。
16.本发明还提供了一种钢铁常温发黑剂的制备方，通过如下步骤制得：
17.s1、按照重量比，取2/3体积去离子水加入搅拌装置加热至40-50℃，再将主成膜剂和促进剂加入，搅拌溶解均匀，后静置5-10min再开启搅拌，得到混合物a，备用；
18.s2、按照重量比，二氧化硒、二次成膜剂、润湿剂和稳定剂加入剩余的去离子水中搅拌均匀，得到混合物b，备用；
19.s3、将混合物b加入混合物a中加热至40-50℃，搅拌混匀，待其混匀后自然冷却，得到钢铁常温发黑剂。
20.本发明中的发黑剂采用上述方法制得，而利用上述方法制得的发黑剂可以在钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层，而制备该发黑剂的方法简单高效，操作控制方便，生产的产品质量高，环保，便于工业化生产。
21.本发明还提供了一种用于钢铁的常温发黑工艺，包括如下步骤：
22.e1、除油：使用除油剂对待处理钢铁件，进行化学滚光除油处理；除油结束后，将钢铁件放入室温自来水中漂洗1-2min，备用
23.e2、发黑处理：将漂洗干净后的钢铁件在常温下再浸入上述钢铁常温发黑剂中浸泡3-7min，备用；
24.e3、水洗：将黑化后的钢铁件用水清洗干净；
25.e4、封闭：将清洗后的发黑件封闭后浸脱水防锈油。
26.优选的，步骤e4中封闭处理时将钢铁件置于3-5wt％碳酸钠溶液浸渍1-3min进行中和处理，之后晾干后放入80-90℃的10号锭子油中进行封闭处理，从而在钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层。
27.本发明中用于钢铁的常温发黑工艺简单高效，操作控制方便，采用上述工艺可以得到具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层，可减少钢铁工件中的应力、发黑更加均匀美观、增加钢铁表面的减摩抗磨性能等。
28.本发明的有益效果在于：本发明本发明经该发黑剂发黑所得的钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层，该防护层还具有自愈合性，发黑膜无裂纹，膜层均一、泽黑亮，附着力和耐蚀性优良的特点。
29.本发明一种钢铁常温发黑剂的简单高效，操作控制方便，生产的产品质量高，环保，便于工业化生产。
30.本发明一种用于钢铁的常温发黑工艺简单高效，操作控制方便，采用上述工艺可以得到具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层，可减少钢铁工件中的应力、发黑更加均匀美
观、增加钢铁表面的减摩抗磨性能等。
具体实施方式
31.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
32.实施例1
33.一种钢铁常温发黑剂，以体积1升计，由下列重量比的原料组成：二氧化硒6g/l、主成膜剂6g/l、二次成膜剂4g/l、稳定剂8g/l、润湿剂0.4g/l、促进剂4g/l、余量为去离子水。
34.所述主成膜剂为五水合硫酸铜。所述二次成膜剂为磷酸。
35.所述稳定剂为硫酸铝。所述润湿剂为聚乙二醇600。所述促进剂为五水合硫酸镍。
36.所述钢铁常温发黑剂通过如下步骤制得：
37.s1、按照重量比，取2/3体积去离子水加入搅拌装置加热至40℃，再将主成膜剂和促进剂加入，搅拌溶解均匀，后静置5min再开启搅拌，得到混合物a，备用；
38.s2、按照重量比，二氧化硒、二次成膜剂、润湿剂和稳定剂加入剩余的去离子水中搅拌均匀，得到混合物b，备用；
39.s3、将混合物b加入混合物a中加热至40℃，搅拌混匀，待其混匀后自然冷却，得到钢铁常温发黑剂。
40.一种用于钢铁的常温发黑工艺，包括如下步骤：
41.e1、除油：使用除油剂对待处理钢铁件，进行化学滚光除油处理；除油结束后，将钢铁件放入室温自来水中漂洗1min，备用
42.e2、发黑处理：将漂洗干净后的钢铁件在常温下再浸入上述钢铁常温发黑剂中浸泡3min，备用；
43.e3、水洗：将黑化后的钢铁件用水清洗干净；
44.e4、封闭：将清洗后的发黑件封闭后浸脱水防锈油。
45.步骤e4中封闭处理时将钢铁件置于3wt％碳酸钠溶液浸渍1min进行中和处理，之后晾干后放入80℃的10号锭子油中进行封闭处理，从而在钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层；所述10号锭子油采用美孚维萝斯10号锭子油。
46.实施例2
47.一种钢铁常温发黑剂，以体积1升计，由下列重量比的原料组成：二氧化硒7g/l、主成膜剂8g/l、二次成膜剂5g/l、稳定剂9g/l、润湿剂0.6g/l、促进剂4.5g/l、余量为去离子水。
48.所述主成膜剂为硝酸铜。所述二次成膜剂为草酸。
49.所述稳定剂为硫酸铝钾。所述润湿剂为聚乙二醇600。所述促进剂为五水合硫酸镍。
50.所述钢铁常温发黑剂通过如下步骤制得：
51.s1、按照重量比，取2/3体积去离子水加入搅拌装置加热至43℃，再将主成膜剂和促进剂加入，搅拌溶解均匀，后静置7min再开启搅拌，得到混合物a，备用；
52.s2、按照重量比，二氧化硒、二次成膜剂、润湿剂和稳定剂加入剩余的去离子水中搅拌均匀，得到混合物b，备用；
53.s3、将混合物b加入混合物a中加热至43℃，搅拌混匀，待其混匀后自然冷却，得到钢铁常温发黑剂。
54.一种用于钢铁的常温发黑工艺，包括如下步骤：
55.e1、除油：使用除油剂对待处理钢铁件，进行化学滚光除油处理；除油结束后，将钢铁件放入室温自来水中漂洗1.3min，备用
56.e2、发黑处理：将漂洗干净后的钢铁件在常温下再浸入上述钢铁常温发黑剂中浸泡4min，备用；
57.e3、水洗：将黑化后的钢铁件用水清洗干净；
58.e4、封闭：将清洗后的发黑件封闭后浸脱水防锈油。
59.步骤e4中封闭处理时将钢铁件置于3.5wt％碳酸钠溶液浸渍1.5min进行中和处理，之后晾干后放入83℃的10号锭子油中进行封闭处理，从而在钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层；所述10号锭子油采用美孚维萝斯10号锭子油。
60.实施例3
61.一种钢铁常温发黑剂，以体积1升计，由下列重量比的原料组成：二氧化硒8g/l、主成膜剂10g/l、二次成膜剂6g/l、稳定剂10g/l、润湿剂0.8g/l、促进剂5g/l、余量为去离子水。
62.所述主成膜剂为五水合硫酸铜。所述二次成膜剂为磷酸。
63.所述稳定剂为硫酸铝。所述润湿剂为聚乙二醇600。所述促进剂为五水合硫酸镍。
64.所述钢铁常温发黑剂通过如下步骤制得：
65.s1、按照重量比，取2/3体积去离子水加入搅拌装置加热至45℃，再将主成膜剂和促进剂加入，搅拌溶解均匀，后静置8min再开启搅拌，得到混合物a，备用；
66.s2、按照重量比，二氧化硒、二次成膜剂、润湿剂和稳定剂加入剩余的去离子水中搅拌均匀，得到混合物b，备用；
67.s3、将混合物b加入混合物a中加热至45℃，搅拌混匀，待其混匀后自然冷却，得到钢铁常温发黑剂。
68.一种用于钢铁的常温发黑工艺，包括如下步骤：
69.e1、除油：使用除油剂对待处理钢铁件，进行化学滚光除油处理；除油结束后，将钢铁件放入室温自来水中漂洗1.5min，备用
70.e2、发黑处理：将漂洗干净后的钢铁件在常温下再浸入上述钢铁常温发黑剂中浸泡5min，备用；
71.e3、水洗：将黑化后的钢铁件用水清洗干净；
72.e4、封闭：将清洗后的发黑件封闭后浸脱水防锈油。
73.步骤e4中封闭处理时将钢铁件置于4wt％碳酸钠溶液浸渍2min进行中和处理，之后晾干后放入85℃的10号锭子油中进行封闭处理，从而在钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层；所述10号锭子油采用美孚维萝斯10号锭子油。
74.实施例4
75.一种钢铁常温发黑剂，以体积1升计，由下列重量比的原料组成：二氧化硒9g/l、主成膜剂12g/l、二次成膜剂7g/l、稳定剂12g/l、润湿剂0.9g/l、促进剂6g/l、余量为去离子水。
76.所述主成膜剂为五水合硫酸铜。所述二次成膜剂为磷酸。
77.所述稳定剂为硫酸铝。所述润湿剂为聚乙二醇600。所述促进剂为五水合硫酸镍。
78.所述钢铁常温发黑剂通过如下步骤制得：
79.s1、按照重量比，取2/3体积去离子水加入搅拌装置加热至48℃，再将主成膜剂和促进剂加入，搅拌溶解均匀，后静置9min再开启搅拌，得到混合物a，备用；
80.s2、按照重量比，二氧化硒、二次成膜剂、润湿剂和稳定剂加入剩余的去离子水中搅拌均匀，得到混合物b，备用；
81.s3、将混合物b加入混合物a中加热至48℃，搅拌混匀，待其混匀后自然冷却，得到钢铁常温发黑剂。
82.一种用于钢铁的常温发黑工艺，包括如下步骤：
83.e1、除油：使用除油剂对待处理钢铁件，进行化学滚光除油处理；除油结束后，将钢铁件放入室温自来水中漂洗1.8min，备用
84.e2、发黑处理：将漂洗干净后的钢铁件在常温下再浸入上述钢铁常温发黑剂中浸泡6min，备用；
85.e3、水洗：将黑化后的钢铁件用水清洗干净；
86.e4、封闭：将清洗后的发黑件封闭后浸脱水防锈油。
87.步骤e4中封闭处理时将钢铁件置于4.5wt％碳酸钠溶液浸渍2.5min进行中和处理，之后晾干后放入88℃的10号锭子油中进行封闭处理，从而在钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层；所述10号锭子油采用美孚维萝斯10号锭子油。
88.实施例5
89.一种钢铁常温发黑剂，以体积1升计，由下列重量比的原料组成：二氧化硒11g/l、主成膜剂14g/l、二次成膜剂8g/l、稳定剂13g/l、润湿剂1.0g/l、促进剂7g/l、余量为去离子水。
90.所述主成膜剂为五水合硫酸铜。所述二次成膜剂为磷酸。
91.所述稳定剂为硫酸铝。所述润湿剂为聚乙二醇600。所述促进剂为五水合硫酸镍。
92.所述钢铁常温发黑剂通过如下步骤制得：
93.s1、按照重量比，取2/3体积去离子水加入搅拌装置加热至50℃，再将主成膜剂和促进剂加入，搅拌溶解均匀，后静置10min再开启搅拌，得到混合物a，备用；
94.s2、按照重量比，二氧化硒、二次成膜剂、润湿剂和稳定剂加入剩余的去离子水中搅拌均匀，得到混合物b，备用；
95.s3、将混合物b加入混合物a中加热至50℃，搅拌混匀，待其混匀后自然冷却，得到钢铁常温发黑剂。
96.一种用于钢铁的常温发黑工艺，包括如下步骤：
97.e1、除油：使用除油剂对待处理钢铁件，进行化学滚光除油处理；除油结束后，将钢铁件放入室温自来水中漂洗2min，备用
98.e2、发黑处理：将漂洗干净后的钢铁件在常温下再浸入上述钢铁常温发黑剂中浸泡7min，备用；
99.e3、水洗：将黑化后的钢铁件用水清洗干净；
100.e4、封闭：将清洗后的发黑件封闭后浸脱水防锈油。
101.步骤e4中封闭处理时将钢铁件置于5wt％碳酸钠溶液浸渍3min进行中和处理，之后晾干后放入90℃的10号锭子油中进行封闭处理，从而在钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层；所述10号锭子油采用美孚维萝斯10号锭子油。
102.对比例1
103.本对比例与上述实施例3的区别在于：本对比例的发黑剂的原料中没有添加二次成膜剂。本对比例的其余内容与实施例3相同，这里不再赘述。
104.将45钢经过除油除锈处理后，放入实施例3和对比例1制得的发黑剂，以及市售四达sd-506钢铁常温发黑剂进行进行发黑实验，并对发黑膜层性能测试，结果如表1所示：
105.外观：qb/t2505-2000；
106.结合力：gb/t5519-1995；
107.致密性：qb/t3824-1999；
108.耐腐蚀性：qb/t2505-2000。
109.表1
[0110][0111]
由实施例3可知本发明制得的发黑剂在钢铁表面形成的防护层具有泽均匀、致密性、结合力和耐腐蚀性等性能。
[0112]
由实施例3与对比例1和市售产品的对比可知，同等条件下配方中添加二次成膜剂可使制得的发黑剂在钢铁表面形成的防护层具有泽均匀、致密性、结合力和耐腐蚀性等性能，相比现有产品各项性能更加优越，具有广阔的市场前景和应用价值。
[0113]
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种钢铁常温发黑剂，其特征在于：以体积1升计，由下列重量比的原料组成：二氧化硒6-11g/l、主成膜剂6-14g/l、二次成膜剂4-8g/l、稳定剂8-13g/l、润湿剂0.4-1.0g/l、促进剂4-7g/l、余量为去离子水。2.根据权利要求1所述的一种钢铁常温发黑剂，其特征在于：以体积1升计，由下列重量配比的原料组成：二氧化硒6-11g/l、主成膜剂6-10g/l、二次成膜剂4-7g/l、稳定剂10-13g/l、润湿剂0.4-1.0g/l、促进剂4-7g/l、余量为去离子水。3.根据权利要求1所述的一种钢铁常温发黑剂，其特征在于：所述主成膜剂为五水合硫酸铜或硝酸铜。4.根据权利要求1所述的一种钢铁常温发黑剂，其特征在于：所述二次成膜剂为磷酸、草酸、磷酸二氢钠中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种钢铁常温发黑剂，其特征在于：所述稳定剂为硫酸铝或硫酸铝钾。6.根据权利要求1所述的一种钢铁常温发黑剂，其特征在于：所述润湿剂为聚乙二醇600或聚乙二醇800。7.根据权利要求1所述的一种钢铁常温发黑剂，其特征在于：所述促进剂为五水合硫酸镍。8.一种如权利要求1-7任一项所述的钢铁常温发黑剂的制备方，其特征在于：通过如下步骤制得：s1、按照重量比，取2/3体积去离子水加入搅拌装置加热至40-50℃，再将主成膜剂和促进剂加入，搅拌溶解均匀，后静置5-10min再开启搅拌，得到混合物a，备用；s2、按照重量比，二氧化硒、二次成膜剂、润湿剂和稳定剂加入剩余的去离子水中搅拌均匀，得到混合物b，备用；s3、将混合物b加入混合物a中加热至40-50℃，搅拌混匀，待其混匀后自然冷却，得到钢铁常温发黑剂。9.一种用于钢铁的常温发黑工艺，其特征在于：包括如下步骤：e1、除油：使用除油剂对待处理钢铁件，进行化学滚光除油处理；除油结束后，将钢铁件放入室温自来水中漂洗1-2min，备用e2、发黑处理：将漂洗干净后的钢铁件在常温下再浸入由权利要求1-7任一项所述的钢铁常温发黑剂中浸泡3-7min，备用；e3、水洗：将黑化后的钢铁件用水清洗干净；e4、封闭：将清洗后的发黑件封闭后浸脱水防锈油。10.根据权利要求9所述的一种用于钢铁的常温发黑工艺，其特征在于：步骤e4中封闭处理时将钢铁件置于3-5wt％碳酸钠溶液浸渍1-3min进行中和处理，之后晾干后放入80-90℃的10号锭子油中进行封闭处理，从而在钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层。
技术总结
本发明涉及金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种钢铁常温发黑剂及其制备方法和常温发黑工艺，以体积1升计，由下列重量比的原料组成：二氧化硒6-11g/L、主成膜剂6-14g/L、二次成膜剂4-8g/L、稳定剂8-13g/L、润湿剂0.4-1.0g/L、促进剂4-7g/L、余量为去离子水。本发明中经该发黑剂发黑所得的钢铁件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的防护层，该防护层还具有自愈合性，发黑膜无裂纹，膜层均一、泽黑亮，附着力和耐蚀性优良的特点；发黑剂的制备方法简单高效，操作控制方便，生产的产品质量高，环保，便于工业化生产。便于工业化生产。
