[发明专利]一种不锈钢低温发黑方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁或铁基合金的表面处理工艺，更具体地说是涉及一种不锈钢低温发黑方法。

背景技术

不锈钢发黑的方法大致可分为化学法、电化学法以及高温法三大类，其中，主要以化学着色法和电化学着色法为主，这两种方法处理的不锈钢，其表面色泽鲜明持久不变，而且不影响不锈钢的其它性能。但这些方法都存在着环境污染大、溶液温度高、能耗大、工艺复杂、不锈钢膜层色泽均匀性和颜色控制不稳定等不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不锈钢低温发黑方法，该方法工艺简单、溶液温度低、环境污染小、所得膜层黑度深、色泽均匀、结合力和耐磨性好。

本发明采用的技术方案：一种不锈钢低温发黑方法，用800^#～2000^#水砂纸将304型不锈钢片表面打磨光亮，在酒精中超声清洗，用热的碱除油溶液清洗，然后在含有5％HF的硫酸稀溶液中浸泡5分钟左右进行活化，最后用去离子水反复淋洗，然后在发黑溶液中电解发黑。其特征是：发黑溶液的组成包括重铬酸钾10～80g/L，硫酸锰10～100g/L，硫酸铵20～50g/L，硼酸10～20g/L，添加剂5g/L组成，发黑溶液的温度控制在5℃～50℃之间，电流密度控制在0.15～3A/dm²之间，不锈钢片作为电极反应的阳极进行低温发黑处理。

发明的有益效果，本发明工艺简单、溶液温度低、环境污染小、所得膜层黑度深、色泽均匀、结合力和耐磨性好。通过显微镜观察结合不锈钢钝化膜层的生长机理分析表明本发明不锈钢表面的电化学发黑过程符合不锈钢表面钝化层“溶解-沉积”机制。

附图说明

图1a是发黑溶液中含有MnSO₄ 30g/L时生成膜层的显微形貌图；

图1b是发黑溶液中含有MnSO₄ 40g/L时生成膜层的显微形貌图；

图1c是发黑溶液中含有MnSO₄ 70g/L时生成膜层的显微形貌图；

图1d是发黑溶液中含有MnSO₄ 100g/L时生成膜层的显微形貌图；

图2a是发黑溶液中含有K₂Cr₂O₇ 10g/L时对膜层微观形貌的影响图；

图2b是发黑溶液中含有K₂Cr₂O₇ 30g/L时对膜层微观形貌的影响图；

图2c是发黑溶液中含有K₂Cr₂O₇ 60g/L时对膜层微观形貌的影响图；

图2d是发黑溶液中含有K₂Cr₂O₇ 80g/L时对膜层微观形貌的影响图；

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明进一步详细描述，实验中所用的不锈钢为304型不锈钢，裁剪成20mm×50mm×2mm大小的片，样品依次使用800^#～2000^#水砂纸将不锈钢片正反面打磨光亮，然后将其在酒精中超声清洗，最后用热的碱除油溶液清洗，然后在含有5％HF的硫酸稀溶液中浸泡5分钟左右进行活化，最后用去离子水反复淋洗待用。发黑溶液组成主要由重铬酸钾10～80g/L，硫酸锰10～100g/L，硫酸铵20～50g/L，硼酸10～20g/L，添加剂5g/L组成。溶液温度在30℃～50℃之间。电流密度控制在0.15～3A/dm²之间，不锈钢片作为电极反应的阴极用。

电极表面微观形貌采用光学显微镜观察。膜层的附着力采用划痕法测试：用钢针在发黑好的不锈钢表面划平行线，平行线之间的距离从1cm逐渐减小直至平行线之间的黑色镀层掉落，以掉落时的距离间隔为衡量附着力的标准，如0.5mm为在用显微镜进行观察划痕之间的距离。膜层的耐磨性采用橡皮擦拭法测试：用自行设计的橡皮滚轮(恒定压力500g/cm²)在发黑好的不锈钢表面滚动，以黑色膜消失时的次数来判别耐磨性的好坏程度。