[发明专利]一种黄铜工件表面氧化发黑的方法及该方法制得的工件

说明书

本发明公开了一种黄铜工件表面氧化发黑的方法，本方法中的发黑剂采用亚氯酸钠作为氧化剂，通过多次氧化发黑的工艺，实现黄铜工件的氧化发黑。本方法制得的黄铜发黑工件，黑度和哑光程度可得到控制性提升，反射率大大降低，可降低至小于0.5%；经该方法处理后，工件表面均匀细腻，黑化膜层牢固度高。尤其适合应用于光学领域。

技术领域

本发明涉及材料表面处理领域，具体涉及铜和黄铜工件表面氧化发黑的方法和工艺，该方法尤其是适用于黄铜光学工件表面氧化发黑。

背景技术

铜和黄铜工件表面的氧化发黑，是铜和黄铜的化学转化膜处理中常用的一种方法。有关铜和黄铜的黑化氧化剂有很多种，过硫酸盐（CN109207980A，CN101497996A）和亚硒酸盐（CN110042379A，CN112111734A）是现有技术中经常使用的氧化剂。然而，过硫酸盐稳定性差，黑化后膜层疏松，容易脱落；亚硒酸盐又有毒性，会造成环境污染。亚氯酸钠也是常用氧化剂（CN101747073A，CN102286739A），但主要应用于铜的粗化，用以增加和塑料、油漆、陶瓷等材料的附着力。亚氯酸钠氧化性强，在碱性条件下非常稳定，而且，反应产物为氯化钠，对环境友好。在铜和黄铜工件的氧化发黑中，更具优势。

在氧化发黑应用中，黄铜光学工件黑化后，往往有黑度、哑光和低反射率等高的要求；同时，因为黄铜中锌的存在，又增加了黑化难度。例如：H59铜，锌的含量为59%，因此，工件表面铜的含量较低，发黑后，黑度明显小于纯铜黑化后的黑度。而且，简单地氧化发黑后，黑化膜层掉灰严重，存在很大的品质隐患，如图2所示，不合格产品在3M胶带表面留下的黑色印记。因此，开发新的氧化发黑工艺，提升黑化效果，意义重大。

发明内容

本发明提供了一种铜和黄铜工件表面氧化发黑的方法，该方法采用亚氯酸钠作为氧化剂，通过多次氧化发黑的工艺，实现黄铜工件的氧化发黑。本方法制得的黄铜发黑工件，黑度和哑光程度可得到控制性提升，反射率大大降低，可降低至小于0.5%；经该方法处理后，工件表面均匀细腻，黑化膜层牢固度高。尤其适合应用于光学领域。

为达到上述技术要求，本发明首先提供了黄铜表面氧化发黑的工艺流程，如图1所示，具体步骤如下：

S110除油：采用弱碱性除油剂，进行浸泡超声波除油处理；

S120活化：采用稀酸溶液，进行常温浸泡处理；

S130黑化：采用亚氯酸钠作为氧化剂，可根据最终的产品的哑光、黑度或者反射率要求，进行一次或多次黑化处理；

S140褪膜：采用酸性溶液，进行常温浸泡褪膜处理，褪膜次数与黑化次数相对应；

S150烘烤：将发黑后的黄铜工件放入烤箱内，进行烘烤处理；

S160抛光：采用研磨粉，进行抛光处理；

漂洗步骤：在除油、活化、黑化和褪膜步骤结束后，都要对工件进行纯水漂洗处理，以清洗掉上一步骤结束后，工件表面残留的处理液。

进一步的，对具体的每一步骤，做了详细说明。

S110除油：

采用的弱碱性除油剂为无磷配方，主要成分：五水偏硅酸钠0.1~1%，柠檬酸钠1~5%，葡萄糖酸钠1~5%，三乙醇胺1~10%，表面活性剂10~20%，其余为水；

采用的表面活性剂种类包括并不限于这些种类：烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、聚乙二醇等；配方中含有上述表面活性中的一种或多种；

在除油步骤中，采用浸泡式超声波清洗，除油剂开槽浓度为30~100克/升，在温度40~60℃条件下超声波清洗5~20分钟；其最优条件是除油剂开槽浓度50克/升，在温度50℃的条件下使用频率50KHz的超声波进行清洗，清洗时间8分钟。