本发明专利技术公开了一种钢铁常温发黑液复合成膜促进剂，由重量份数的以下组分组成：硝酸钙1-3份，硝酸钴4-8份，硼酸钠2.5-5份，间硝基苯磺酸0.3-0.6份。显著提高了发黑膜的附着力和抗腐蚀性，成膜速度也有所提高。本发明专利技术还公开了一种钢铁常温发黑液，以水为溶剂，pH值为2-3，主要成分为硫酸铜2～8g／L，二氧化硒3～6.5g／L，磷酸二氢钾2～10g／L，硝酸锌2～6g／L，硫酸镍1～3g／L，上述复合成膜促进剂2～6g／L，尿素3～8g／L，络合剂0.5-8g／L。本发明专利技术还公开了上述钢铁常温发黑液的制备方法。制备出的发黑液的发黑膜附着力牢固、抗腐蚀性强、沉渣少。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属表面化学处理领域，具体的讲涉及钢铁常温发黑液复合成膜促进剂及钢铁常温发黑液及该钢铁常温发黑液的制备方法。
技术介绍
钢铁发黑技术主要用于钢铁工件的防腐和外观装饰。发黑工艺可分为两大类，一类为传统的高温发黑工艺，另一类为常温发黑新工艺。自80年代初由美国工程师专利技术钢铁常温发黑技术以来，由于常温发黑技术与传统的高温发黑工艺相比具有节能、环保、高效等突出优点，受到了社会的广泛关注。此项技术经历数十年的发展，质量上有了很大提高。钢铁常温发黑技术的应用也在不断的发展，增长。但从总体上看，常温发黑技术的应用还不是很广泛。现实中绝大多数表面处理厂家仍采用传统的高温发黑工艺。其重要的因素之一就是目前的常温发黑技术还不成熟，还没有很好的成膜促进剂，除了极少数发黑配方能生产·出成膜质量较好的产品外，现有的大部分公开的发黑液配方的发黑效果均不理想，其共同的缺陷是I、传统常温钢铁发黑液的通病是沉淀或后沉淀现象严重，导致大量有效成分的无谓消耗，效率降低。这是由于工件发黑时，钢铁基体被氧化产生Fe2+，Fe2+会被进一步氧化为 Fe3+，Fe3+与溶液中的Se032_发生化学反应形成沉淀Fe3++Se0广=Fe2 (SeO3) 3 I沉淀的生成必然消耗加入的有效成分二氧化硒，使效率降低。2、现有的常温发黑产品还存在一个难以克服的缺陷是操作时间范限制较严，发黑时间稍长，发黑膜就会出现大量浮黑，甚至疏松报废。这是由于其发黑膜不足够细密、附着力差，发黑液可以穿透已经形成的膜继续和金属基体反应，致使膜层遭到破坏。3、抗腐蚀力差，目前常温发黑工艺处理的工件盐雾实验很难超过5小时。4、发黑膜附着力不牢固市场上销售的几种同类发黑产品，在发黑工件表面用实验滤纸均力往复擦其耐磨能力很难超过100次。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能显著提高了发黑膜的附着力和抗腐蚀性，成膜速度快的钢铁常温发黑液成膜促进剂。本专利技术的第二个目的在于提供一种抗腐蚀性强、沉渣少、效率高的钢铁常温发黑液。本专利技术还提供了该种钢铁常温发黑液的制备方法。本专利技术的第一目的是这样实现的一种钢铁常温发黑液复合成膜促进剂，由重量份数的以下组分组成硝酸钙1-3份，硝酸钴4-8份，硼酸钠2. 5-5份，间硝基苯磺酸O. 3-0. 6 份。采用上述技术方案，该成膜促进剂适合存在磷酸根的钢铁常温发黑液，由于发黑液中存在大量的磷酸根离子，加入适当比例的钙盐和钴盐，这些物质本身能在金属表面形成磷酸盐沉积层，如Ca3 (PO4) 2，Co3 (PO4) 2等，充当了磷化膜的成膜促进剂。另外，间硝基苯磺酸和硼酸钠也是有效的磷化膜促进剂，与溶液里其它成分的复合作用，加快了发黑膜中磷酸盐的形成和成分比列，显著提高了发黑膜的附着力和抗腐蚀性，成膜速度也有所提高。作为优选所述钢铁常温发黑液复合成膜促进剂由重量分数的以下组分组成硝酸钙2-3份，硝酸钴5-7份，硼酸钠3-4份，间硝基苯磺酸O. 4-0. 5份。本专利技术的另一目的是这样实现的一种钢铁常温发黑液，以水为溶剂，PH值为2-3,主要成分为硫酸铜2 8g / L, 二氧化硒3 6. 5g / L,磷酸二氢钾2 IOg / L,硝 酸锌2 6g / L,硫酸镍I 3g / L,复合成膜促进剂2 6g / L,尿素3 8g / L,络合剂 O. 5-8g / L ；所述复合成膜促进剂由重量份数的以下组分组成硝酸钙1-3份，硝酸钴4-8份，硼酸钠2. 5-5份，间硝基苯磺酸O. 3-0. 6份。采用上述技术方案，对于附着力和抗腐蚀力的显著提高，主要是基于如下的化学原理一般认为，常温发黑膜中含有CuSe，FeSe，Fe2(Se03)3等成分，当发黑液中含有磷酸根时，发黑膜中也会含有部分FeHPO4, FePO4等磷酸盐成分，从而进一步提高发黑膜的抗腐性能和膜层与金属基体的结合力。为了克服现有常温发黑液普遍存在的附着力不牢，抗腐蚀性差的缺陷，本方案采用了一种“复合成膜促进剂”，实验发现，这种新型复合物质的加入，显著提高了发黑膜的附着力和抗腐蚀性，成膜速度也有所提高。采用这种复合成膜物质对发黑膜产生改性效果，从原理上可解释为发黑液中存在大量的磷酸根离子，加入适当比例的钙盐和钴盐，这些物质本身能在金属表面形成磷酸盐沉积层，如Ca3(PO4)2, Co3(PO4)2等，充当了磷化膜的成膜促进剂。另外，间硝基苯磺酸和硼酸钠也是有效的磷化膜促进剂，与溶液里其它成分的复合作用，增加了发黑膜中磷酸盐的形成和成分比列，提高了成膜质量。本配方还加入了络合剂以及适量的缓蚀剂-尿素。络合剂与Fe3+离子形成稳定性很强的络合物，有效抑制了 Fe2 (SeO3) 3沉淀的生成，减少了沉渣，从而减少了二氧化硒这一有效成分的消耗，显著提高了发黑液的使用效率，使溶液的处理量提高，降低了生产成本。为了进一步抑制基体被过度的快速氧化，迅速产生大量Fe2+离子，并进一步转化为Fe3+离子，从而容易形成Fe2 (SeO3) 3沉淀，本配方加入了金属缓蚀剂尿素以降低铁的氧化速度，从而进一步抑制发黑过程中沉淀的产生。本产品处理后的发黑工件不带任何浮黑。发黑膜附着力牢固，经测试，发黑工件表面用实验滤纸均力往复擦200次以上不见金属基体。而传统常温发黑液同类实验很难超过100次。经本工艺发黑的工件盐雾实验可达10小时，而传统的高温和常温发黑工艺处理的工件很难超过5小时。在硫酸铜耐腐蚀试验中，能达到80至150秒，远远高于部颁标准30秒。本发黑液发黑膜细密、附着力强，即使让工件浸泡2小时，仍不会出现膜层疏松现象。适应性广无论对高碳钢、低碳钢、包括一些高温发黑工艺很难处理的钢材，如硅钢、铸铁、40铬、铬12、粉末冶金等均能获得色泽纯正，膜层细密、无浮黑的优质膜层。作为优选用氢氧化钠调节溶液的PH值为2-3。作为优选用氢氧化钾调节溶液的PH值为2-3。作为优选所述络合剂为环己二胺四乙酸。环己二胺四乙酸(CyDTA)与Fe3+离子形成稳定性很强的氨羧络合物CyDTA+Fe3+ — Fe (CyDTA) >4H+发黑过程中产生的Fe3+离子转化为稳定的水溶性络合离子Fe (CyDTA) _，CyDTA与Fe3+形成的络合物形成常数高达logK=30. 1，其络合能力强，络合物形成常数比乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸的相应值至少高出5个数量级，有效抑制了 Fe2 (SeO3)3沉淀的生成，减少了沉渣，从而减少了二氧化硒这一有效成分的消耗，显著提高了发黑液的使用效率，使溶 液的处理量提高，降低了生产成本。作为优选所述络合剂为酒石酸钠。所述钢铁常温发黑液的制备方法为按照如下步骤完成(I)将权利要求3中的硫酸铜、二氧化硒、磷酸二氢钾、硝酸锌、硫酸镍、尿素、复合成膜促进剂、络合剂分别加水至溶解，然后将各溶液混合搅拌均匀；(2)调节溶液PH至2-3，然后加水将混合溶液稀释至刻度，使得各组分的含量为硫酸铜2 8g / L, 二氧化硒3 6. 5g / L,磷酸二氢钾2 IOg / L,硝酸锌2 6g / L,硫酸镍I 3g / L，复合成膜促进剂2 6g / L，尿素3 8g / L，络合剂O. 5_8g / L。该制备工艺简单，制造成本低。有益效果与现有产品相比，本产品处理后的发黑工件不带任何浮黑本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钢铁常温发黑液复合成膜促进剂，其特征在于：由重量份数的以下组分组成：硝酸钙1？3份，硝酸钴4？8份，硼酸钠2.5？5份，间硝基苯磺酸0.3？0.6份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田康，
申请(专利权)人：自贡勃生表面技术推广有限公司，
类型：发明
国别省市：
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