[发明专利]一种钢铁件发黑方法

说明书

本发明属于材料表面处理技术领域，尤其涉及一种钢铁件发黑方法，包括以下步骤：1)对钢铁件进行前处理，裸露出钢铁件干净、活跃的表面；2)将经过前处理的钢铁件置于预处理药水中浸泡，完成预处理；3)将经过预处理的钢铁件置于发黑药水中浸泡，完成发黑处理；4)将经过发黑处理的钢铁件产品先置于热水中烫洗，再置于脱水防锈油中浸泡，最后冷风吹干；其中，所述预处理药水包括磷酸或磷酸盐、偶联剂、胺类表面活性剂和成膜促进剂，所述发黑药水包括主盐、络合剂、发黑剂、pH值稳定剂和偶联剂。相比于现有技术，本发明的方法能确保形成的发黑膜具有良好的附着力和耐蚀能力。

技术领域

本发明属于材料表面处理技术领域，尤其涉及一种钢铁件发黑方法。

背景技术

钢铁结构产品已成为当今社会快速发展不可缺少的原料，而钢铁发黑工艺又是钢铁件最重要的表面处理工艺之一，传统的钢铁发黑工艺采用强碱和硝酸盐或亚硝酸盐在130～150℃进行发黑30～50分钟，其处理时间长、能耗高、效率低等多种弊端遭到了从业者的诟病。随着科学技术的发展，近十几年来，市面也涌现出了许多常温钢铁发黑剂，钢铁常温发黑技术具有常温使用、发黑时间短、效率高而倍受人们青睐，然而常温发黑膜若控制不好，就会存在附着力不佳、耐蚀能力差等弊端。因此，如何让常温发黑工艺更为操作简单、附着力好、耐蚀性强已成为该领域研究者研发的重点。

常规的钢铁发黑工艺是主要是以硫酸铜、氧化剂、络合剂为主体的，其主要的化学反应是铜离子在钢铁基材上置换，而氧化剂与铜反应生成一层黑色转化膜从而达到发黑的目的。然而直接置换发黑的转化膜基本上都存在附着力差，转化膜疏松多孔耐蚀性差等多种弊端。为提高发黑膜的质量，研究者开发了诸多方法。专利CN1058050A、CN11139705A、CN104451648A等提出的磷酸盐或铬酸盐辅助成膜法，通过在发黑液中引入具有磷化作用的成分，通过磷化膜和发黑膜共沉积来提高发黑膜的附着力和耐蚀性，该工艺原则上是可行的，但实际操作却难以控制，通常磷化效果和发黑效果难以兼顾，两者比例很难协调，导致要么磷化彻底难以发黑，要么发黑膜疏松附着力差，实验室研究尚可实行，但批量性生产就难以满足了。为此，两步法发黑处理逐渐受到了人们的重视，如专利CN1453394A提出了先敏化再发黑的方法，先通过具有络合剂络合好的铜离子、镍离子敏化打底，再通过硫化钠进行发黑；专利CN102899650A通过硝酸钙、硝酸钴先促进成膜，再通过铜离子和硒酸盐发黑；专利CN104328427A提出的先用含硫化钠的溶液进行表调，再通过铜离子和钼酸盐发黑处理。通过两步处理，发黑膜的附着力问题得到了大大改善，然而前处理和发黑处理多数并未协调兼顾，后续发黑处理只是为了进行得到颜色更正的发黑膜，而发黑膜的耐蚀能力却基本不能兼顾。

因此，开发一种能够明显促进发黑膜的附着力和耐蚀性的处理工艺是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种钢铁件发黑方法，确保形成的发黑膜具有良好的附着力和耐蚀能力。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钢铁件发黑方法，包括以下步骤：

1)对钢铁件进行前处理，裸露出钢铁件干净、活跃的表面；

2)将经过前处理的钢铁件置于预处理药水中浸泡，完成预处理；

3)将经过预处理的钢铁件置于发黑药水中浸泡，完成发黑处理；

4)将经过发黑处理的钢铁件产品先置于热水中烫洗，再置于脱水防锈油中浸泡，最后冷风吹干；

其中，所述预处理药水包括磷酸或磷酸盐、偶联剂、胺类表面活性剂和成膜促进剂，所述发黑药水包括主盐、络合剂、发黑剂、pH值稳定剂和偶联剂。

作为本发明所述的钢铁件发黑方法的一种改进，所述预处理药水具体包含以下组分：磷酸或磷酸盐3～10g/l，偶联剂1～5g/l，胺类表面活性剂1～5g/l，成膜促进剂1～3g/l。