发黑处理工艺1.doc

黑色磷化工艺黑色磷化工艺深圳雷邦磷化液工程部编辑 摘要：黑色磷化工艺在钢铁表面形成耐蚀性能良好的磷酸盐复合膜，防腐性好，附着力强 铸铁、钢铁工件的黑色磷化工艺就是以磷酸盐、磷酸等对钢铁基体进行处理,形成一层非金属、不导电的转化膜的工 艺过程在表面处理领域中，相当数量的铸铁、钢铁工件通过普通磷化或氧化工艺处理，以提高工件的防护、装饰性能 由于普通磷化膜色泽不如氧化膜，而耐蚀性能又优于氧化膜，致使其防护性能和装饰性能难以兼顾黑色磷化工艺 的出现，很好地解决了这个问题铸铁、钢铁工件的黑色磷化工艺就是以磷酸盐、磷酸等对钢铁基体进行处理,形成 一层非金属、不导电的转化膜的工艺过程采用黑色磷化工艺，使磷化膜层既黑又牢固，外观均匀一致，膜层连续， 呈致密的结晶结构在工业大气环境及海洋性气候条件下，其耐蚀性比普通磷化膜高数倍，比氧化膜、常温发黑膜 高数十倍，表现出优异的耐蚀性能 一、黑色磷化新工艺的优点 1.工艺易于控制，质量稳定，成本低廉 2.磷化膜结晶均匀、致密，耐蚀性好，外观为均匀一致的深黑色，装饰性好 3.对不同的材料和热处理方法，颜色一致性好，产品质量稳定 4.磷化温度低、时间短，生产效率高。

5.生产过程中无毒物排出，有利于三废治理 6.黑色磷化膜具有优异的减摩性（即减小摩擦系数，降低摩擦阻力） 、耐磨性、良好的绝缘性、吸散热性和耐热性能7.黑色磷化工艺中的磷化部分可以单独使用，它能得到均匀的灰色磷化膜，用于喷塑前的磷化 8.黑色磷化和喷塑前磷化可根据磷化时间不同控制磷化膜厚度 9.黑色磷化膜工艺流程简单 二、 铸铁件的黑色磷化 铸铁件的黑色磷化工艺难点在于,铸铁件晶粒结构疏松、工件表面不平整,磷化后清洗水易积留,使得工件抗腐蚀 能力下降,易生锈发黄,同时铸铁件的机加工面易掉色也是黑色磷化工艺处理面临的难点 铸铁件黑色磷化的一般工艺如下： 脱脂→水洗→酸洗→水洗→表调→水洗→磷化→水洗→热水洗→脱水→浸油工序工艺过程工艺条件质量指标备注1表面预处 理对重油污、重锈进行人工预 处理去除严重油污、毛刺、 重锈迹2脱脂脱脂剂30~50Kg/m 3 PH 值:11~13 温度：60-75℃ 时间：10min去除表面动植物、矿物 油等3水洗工业自来水PH:7~8 温度：常温 时间：0.5min去除工件表面脱脂剂生产中保持溢流， 应经常更换槽液4酸洗工业盐酸：300-500 Kg/ m3 添加剂：10Kg/m 3无油无锈呈金属银白色温度：常温 时间：10min5水洗工业自来水溢流PH:6~7 温度：常温 时间：0.5min保持溢流，应经常 更换。

6黑色表调黑色表调剂 原液：水=1：8（体积比） 时间：5-10 分钟PH:2.2~2.5 温度：常温7水洗工业自来水溢流PH:6~7 温度：常温 时间：0.5min8磷化磷化剂：100Kg/M3 总酸度（TA）：25-30Pt 游离酸（FA）：2.0-3.0 温度：40-45℃ 时间：15minPH:2.2-2.5经常清理残渣控制 好工艺参数9水洗工业自来水溢流PH:6~7 温度：常温 时间：0.5~1min清洗工件表面带出磷化液保持溢流，应经常 更换10热水洗工业自来水PH:6~7 温度： 60-70℃ 时间：0.5~1min脱水清洗，热封闭经常更换11脱水脱水防锈油 温度：常温 时间： 20-30min油水分离12浸油PSO-2 超薄层防锈油 温度：常温 时间：20-30min由经上述工艺处理后的工件, 磷化膜薄而致密,黑而亮,具有较好的防护性和装饰性,做为直接的防护、装饰膜, 无需再做其他处理，其防锈期可达一年以上 三、钢铁件黑色磷化 黑色磷化工艺在钢铁件上的应用也越来越广泛,要求越来越高,有的甚至要求硫酸铜点滴达到 20 分钟,中性盐雾 (连续喷雾) 达到 120 小时,而相同条件下普通磷化液硫酸铜的点滴一般不超过 5 分钟, 中性盐雾 (连续喷雾)离要求 更是低的多。

钢铁件黑色磷化的一般工艺如下： 脱脂→水洗→酸洗→水洗→中和→水洗→表调→磷化→水洗→脱水→浸油工序工艺过程工艺条件质量指标备注1表面预处理对重油污、重锈进行人工预处 理去除严重油污、毛刺、重锈迹2脱脂脱脂剂：30~50Kg/m 3 PH 值 ：11~13 温度：60-75℃ 时间：10-15min去除表面动植物、矿物油等3水洗工业自来水 PH 值 ：7~8 温度：常温 时间：1-2min去除带出的除油液，工件表面形 成连续水膜生产中保持溢流， 应经常更换槽液4酸洗工业盐酸：300-500 Kg/ m3 POR-2 添加剂：10Kg/m 3 温度：RT 时间：10-30min目测金属表面被水润湿，无油无 锈呈金属银白色注意控制槽液浓 度，定期清底5水洗工业自来水溢流PH:6~7 温度：常温 时间：1-2min保持溢流，应经 常更换6中和纯碱 Na2CO3 ：3-5 Kg/ m3 PH 值:10~12 温度：常温 时间：1-2min7水洗工业自来水溢流 PH 值:6~7 温度：常温 时间：1-2min保持溢流，应经 常更换8表调表调剂：2-3 Kg/M3 PH 值：8.5~10 温度：RT 时间：1-2 min9磷化磷化剂：140Kg/M3 总酸度（TA）：50Pt 游离酸（FA）：5-6 温度：95-98℃ 时间：3-12min工件表面形成致密连续磷化膜。

经常清理残渣控 制好工艺参数10水洗工业自来水溢流 PH 值：6~7 温度：常温 时间：0.5~1min清洗带出磷化液保持溢流，应经 常更换11脱水脱水防锈油 温度：常温 时间：20-30Min12浸油防锈油 温度：常温时间：20-30Min由经上述工艺处理后的工件, 磷化膜薄而致密,黑而亮,具有较好的防护性和装饰性,做为直接的防护、装饰膜,无 需再做其他处理,其防锈期可达一年以上,用酒精擦拭后用硫酸铜做点滴，能做 20 分钟以上 发黑处理工艺发明主要是涉及一种常温发黑处理工艺，主要由以下工艺步骤完成：1)清洗；2)脱脂：工件必须完全浸入脱脂液中；脱脂液浓度 ph 值 12-14，处理时间10-30min，每过 3-5 分钟上下抖动几次，药液浓度低于 ph12 时补充脱脂粉；3)水洗；4)酸洗：酸洗液浓度 ph 值 2-4，处理时间 5-10min；5)水洗；6)发黑：池液浓度 ph 值 2.5-3.5，处理时间 10-12min；7)水洗；8)吹干；9)上油本发明有益的效果是：1.发黑安全不用电，用碱性高温发黑需 100％用电2.提高工效：共需 1-2 分钟3.发黑成本低，设备简单，操作方便；对发黑时间作了严格的控制。

4.工艺适应性强：金属材料发黑工艺钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好A3 钢用碱性发黑好一些碱性发黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑的区别发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠发黑时所需温度的宽容度较大，大概在 135 摄氏度到 155 摄氏度之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已实际操作中，需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量，以及发黑后的钝化浸油发黑质量的好坏往往因这些工序而变化金属“发蓝”药液 采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁一、碱性氧化法“发蓝”药液1．配方： 硝酸钠 50～100 克氢氧化钠 600～700 克亚硝酸钠 100～200 克水 1000 克2．制法：按配方计量后，在搅拌条件下，依次把各料加入其中，溶解，混合均匀即可3．说明：（1）金属表面务必洗净和干燥以后，才能进行“发篮”处理2）金属器件进行“发蓝”处理条件与金属中的含碳量有关，“发蓝”药液温度及金属器件在其中的处理时间可参考下表。

金属中含碳量%工作温度（℃）处理时间（分）开始终止>0.7135-13714310-300.5-0.7135-14015030-50<0.4142-145153- 15540-60 合金钢 142-145153-15560-90（3）每隔一星期左右按期分析溶液中硝酸钠、亚硝酸钠和氢氧化钠的含量，以便及时补充有关成分一般使用半年后就应更换全部溶液4）金属“发蓝”处理后，最好用热肥皂水漂洗数分钟，再用冷水冲洗然后,又用热水冲洗，吹于二、酸性氧化法“发蓝”药液1．配方： 磷酸 3～10 克硝酸钙 80～100 克过氧化锰 10～15 克水 1000 克2．制法：按配方计量后，在不断搅拌条件下，依次把磷酸、过氧化锰和硝酸钙加入其中，溶解，混合均匀即可3．说明：（1）金属器件先经洗净和干燥后才能进行“发蓝”处理2）此法所得保护膜呈黑色，其主要成分是由磷酸钙和铁的氧化物所组成，其耐腐能力和机械强度均超过碱性氧化法所得的保护膜4.“发蓝”工作温度为 100℃，处理时间为 40～45 分钟在处理碳素钢时，药液中磷酸含量控制在 3～5 克／升；处理合金钢或铸钢时，磷酸含量控制在 5～10 克／升应注意定期分析药液磷酸的含量。

5.“发蓝”处理后金属器件的清洗方法同上再论钢铁常温发黑工艺应用1 前言钢铁常温发黑具有节能、高效、设备简单、操作方便和基本无环境污染等特点从小件到面积较大、形状复杂、不同钢种的工件均可应用但由于前处理难，各类发黑剂都存在不同弊病，该项技术推广很不平衡笔者结合多年生产实践，谈谈生产应用中的工艺控制和改进措施，供同行参考2 工艺控制和改进措施2.1 工艺流程一般为化学除油→热水洗→清水洗→强腐蚀→二次清水洗→化学除油→热水洗→清水洗→弱腐蚀→二次清水洗→常温发黑→二次清水洗→浸脱水油→送验2.2 前处理钢铁常温发黑前处理主要是除油和除锈，一般采用化学除油、盐酸腐蚀，也有应用湿法喷砂的［1］具体工艺笔者以前做过详细介绍［2］ 常温发黑液呈酸性，发黑前工件表面要求全润水，才能有效地保证黑膜的牢固度，否则再好的发黑剂也不能出合格产品多年实践证明，无论是单独用除油剂，还是低浓度三大碱添加除油剂的除油槽，都要在 50℃左右加热，以加快除油速度操作时如果采用短时间（3～5min）除油、除锈交叉作业，工效明显提高2.3 常温发黑钢铁常温发黑剂自 80 年代中期国内开发以来，市场商品逐渐增多生产应用效果大体都是膜的结合力不如高温发黑的，溶液稳定差等［3］。

HH902 钢铁常温发黑剂在这两方面有较大突破笔者所在厂几年生产实践证实，膜的牢固度无需等待 24h 的后效，就能获得结合力良好的黑色膜层，完全可同高温发黑媲美溶液稳定性方面，工作液产生白色沉淀少，也不易影响膜层质量，不需经常调整；母液存放两年以上无沉淀，效果不变ZT 发黑剂将丙烯酸类涂料添加在发黑剂内，两工序合二为一，简化生产膜的结合力、耐蚀性良好，只是黑膜黑度偏淡蓝颜色溶液维护与调整常温发黑时，钢铁表面活化产生 Fe2＋，过量 Fe2＋与Se2－反应生成白色沉淀；在氧化剂存在的条件下，Fe2＋氧化为 Fe3＋反应也生成沉淀，均无谓消耗溶液内 Se2－，缩短使用寿命，生产中应采取如下措施：（1） 生产线设计 发黑槽前两只清水槽要用硬塑板或钢板槽内衬软塑料板制作，以防铁槽生锈污染清水，在生产中将 Fe2＋带入发黑槽2） 发黑用器皿 小批量生产用塑料篮，批量生产用钛篮、钛框、钛滚桶等，杜绝发黑时产生 Fe2＋和消耗发黑剂钛器皿虽一次性投入资金较多，但耐酸碱，又与发黑剂不起反应，使用寿命 10 年以上，综合计算还显著降低生产成本3） 发黑槽加盖 停工时将溶液用塑料盖盖严，防止空气中氧气入内，减慢 Fe3＋生成速度而减少沉淀物的形成。

定期用精密试纸检查溶液 pH 值，高于 2.6 以上就要加以调整比较简单的办法是，先将溶液自然沉淀过滤，补加母液使工作液恢复到 pH2.4 范围即可继续发。