鋼鐵制件的化學(xué)著色

(一)概述

    鋼鐵是工業(yè)中，特別是制造業(yè)中應(yīng)用最廣泛的材料，在輕工業(yè)、重工業(yè)、國防工業(yè)、日用五金、交通運(yùn)輸，甚至工藝品制造都有大量的使用，這主要是由于鋼鐵具有產(chǎn)量大、價(jià)格便宜、機(jī)械強(qiáng)度高、容易加工制造的特點(diǎn)，但是鋼鐵的化學(xué)活潑性較高，它的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.44V，所以在各種腐蝕環(huán)境中都容易腐蝕生銹。大多數(shù)的鋼鐵零部件或整體設(shè)備都是在大氣環(huán)境下使用的，表面很容易生銹。因此，鋼鐵制件的表面必須采取防護(hù)措施，其中較為普遍的是涂漆或電鍍等。隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，也在逐步采用表面處理等方法，使鋼鐵表面既防護(hù)耐蝕又光亮美觀。

    (二)鋼鐵表面的氧化著色

    在鋼鐵表面用氧化劑進(jìn)行氧化，可以得到一層致密的耐蝕氧化膜，這層氧化膜顯露出藍(lán)色或黑色，通常又稱“發(fā)藍(lán)”或“發(fā)黑”，五金零件螺釘、螺母，甚至光學(xué)儀器、精密儀器的零件及槍身、炮身等經(jīng)過氧化處理后表面發(fā)黑，能耐大氣、濕氣甚至手汗的腐蝕。常用的氧化處理有堿性和酸性兩種方法，但在氧化處理之前，制件表面的油銹必須清除干凈，才能獲得質(zhì)量好的氧化膜，否則生成的膜不均勻，甚至不完整，耐蝕性能和裝飾性能都不好。

    1．堿性氧化法

    堿性氧化就是將鋼鐵制件放進(jìn)由各種氧化劑組成的濃堿性溶液中，經(jīng)過一定時(shí)間的加熱處理。為了獲得膜層較厚、耐蝕性較高的氧化膜，通常使用兩種不同濃度的溶液分別處理。第一種濃度較稀，先讓金屬表面產(chǎn)生一層金屬晶胞，然后再在第二種溶液里使氧化膜繼續(xù)增長，溶液的配方及工藝條件見表3—1。

表3-1  堿性氯化法溶液配方及工藝條件

    經(jīng)堿性氧化處理后，要用15～20g／L、溫度為60～80℃的肥皂水清洗2～5min，然后用冷水清洗、熱水清洗，直至堿液清洗干凈，再吹于或自然晾干，可得到深黑色的膜層。

    2．酸性氧化法

    酸性氧化法所得的氧化膜無論是附著力或耐蝕性能都比堿性氧化法的好，而且只要進(jìn)行一次性處理，方法簡單易行，處理液的溫度較低，時(shí)間也較短，從經(jīng)濟(jì)考慮也較便宜。酸性氧化或堿性氧化所得的膜都較薄，只有幾個(gè)微米。

酸性氧化法的溶液配方及工藝條件如下：

(三)鋼鐵化學(xué)著色的其他方法

在堿性氧化著色和酸性氧化著色的基礎(chǔ)上，經(jīng)過改進(jìn)或增添組分又開發(fā)了幾種化學(xué)著色的配方及工藝。表3-2為鋼鐵表面著黑色的配方及工藝。

表3-2鋼鐵制件著黑色的溶液配方及工藝條件

注；著色后涂上防銹油或防銹蠟。

表3-3為化學(xué)法使鋼鐵表面著藍(lán)色的溶液配方及工藝條件。

表3-3鋼鐵表面著藍(lán)色的溶液配方及工藝條件

此外，還有鋼鐵表面著褐色法。具體做法是先將鋼鐵制件經(jīng)過常規(guī)前處理，然后浸入著色溶液中，取出后在80℃下放置30min，再移至潮濕處，在60℃下生成均勻紅銹。待干燥后用鋼絲刷刷平。以上操作重復(fù)三次，最后涂油或蠟防銹。著色液配方如下：

    另有一種可使鋼鐵從黃綠色到黑紫色的著色方法。用草酸鐵飽和5％～l0％草酸溶液在80～105℃溫度下浸漬。浸漬后再用單寧酸溶液處理。最后用鉛一錫合金浴或砂、石灰加熱。在不同的溫度加熱后表面出現(xiàn)不同的顏色。著色后再涂防銹油或防銹蠟。