黄铜表面化学发黑的方法与流程

本发明属于表面处理技术领域，特别涉及一种黄铜表面化学发黑的方法制备耐腐蚀及具有功能性的防护层。

背景技术：

铜锌合金又称黄铜, 其强度和可塑性适用范围宽，具有良好的机械性能和铸造性能，在材料加工，工件制造，工艺品制作等方面应用广泛。但普通的二元黄铜易氧化变色，在高温高湿的环境中耐蚀性较差，另外在装饰领域由于近年来产品的更新换代及出口的需要，黄铜单一的色调已经远不能满足生产要求；所以在使用时常进行表面处理，同时起到装饰和防腐的作用。

黄铜表面发黑处理一般是通过化学法在其表面生成一层黑色或深褐色的氧化膜、硫化膜或合金镀层。目前在生产中常用的发黑方法有铜一氨氧化处理、硫化处理、过硫酸盐氧化处理、硫代硫酸盐处理和电镀黑镍等。但每种体系均存在一定的缺陷，如：硫化物体系处理的膜层颜色不理想；硫代硫酸盐体系反应需要加热且反应缓慢；铜氨络合物体系存在异味操作、环境欠佳，但此方法得到的膜层颜色较好并有很好的结合力。近几年，有人用亚硒酸－硫酸铜发黑液将铜件在常温下发黑，但缺点是前处理要求较严格，发黑膜的结合力较差。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种黄铜表面化学发黑的方法。

本发明采取的技术方案是：一种黄铜表面化学发黑的方法，操作过程包括以下步骤

步骤一：配制发黑液、除油液、抛光液、活化液；

步骤二：将黄铜浸入除油液中进行除油，之后水洗；

步骤三：将经步骤二处理后的黄铜浸入抛光液中进行抛光，之后水洗；

步骤四：将经步骤三处理后的黄铜浸入活化液中活化，之后水洗；

步骤五：将经步骤四处理后的黄铜浸入发黑液中进行发黑处理，水洗后吹干，即可在黄铜表面制得黑色化学转化膜；

步骤六：将成膜后的黄铜用水清洗，并用湿布或毛刷擦拭，吹干；

步骤七：通过盐雾试验检测发黑黄铜的耐腐蚀性。

作为一种优选的技术方案：转化液组成为1L溶液中含有

碱式碳酸铜 30-50g

碳酸氢铵 80-120g

氢氧化钠 60-80g。

作为一种优选的技术方案：发黑夜的制备过程为用水将碱式碳酸铜微溶解，再加入氢氧化钠至碱式碳酸铜变成深蓝色，加入微溶解的碳酸氢铵，不断搅拌至沉淀溶解；最终用氢氧化钠将pH值调整为10-11，放置2-3h即制得发黑液。

作为一种优选的技术方案：除油过程在60-70⁰C条件下反应3-5min，除油液的组成为

氢氧化钠 40-50 g/L

碳酸钠 15-20 g/L

磷酸钠40-50 g/L

硅酸钠 5-8 g/L。

作为一种优选的技术方案：抛光过程在室温条件下反应30s，抛光液的组成为

双氧水 600-700 mL/L

乙二醇 120-150 g/L

硫酸 30-40g/L

OP-10 1-3ml。

作为一种优选的技术方案：活化过程在室温条件下反应10-20s，活化液的组成为硫酸10ml/L。

作为一种优选的技术方案：发黑反应为在室温条件下反应2-3min。

作为一种优选的技术方案：可根据实际需要在成膜后添加一道固色工序；固色工序为在室温下处理1-2min；固色液的组成为

苯并三氮唑 0.1-0.5g/L

乙醇 20-30ml/L

十二烷基硫酸钠 1-2g/L。

本发明的有益效果是：采用化学方法在黄铜表面镀膜使工艺流程简单，降低成本；所制备的膜层颜色均匀、耐蚀性好、结合力强，能够很好的起到装饰和防腐的作用。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述作简单地介绍，显而易见，下面描述中的仅仅是本发明的一些实施例。

实施例1

1) 称取30.0000g 碱式碳酸铜加水调制糊状，再加入60.0000g氢氧化钠用水溶解，待温度降至室温，此时溶液中有沉淀生成，加入80.0000g 碳酸氢铵，不断搅拌至沉淀完全溶解，加水定容至1000 mL；调节pH值为10，放置2h；

2) 称取50g氢氧化钠，20g碳酸钠，50g磷酸钠，8g硅酸钠依次溶于水中，加水定容至1000mL；

3) 量取700mL双氧水，之后加入150g乙二醇，40g浓硫酸，2mLOP-10，加水定容至1000mL；

4) 将10mL浓硫酸缓慢加入水中，冷却至室温后加水定容至1000mL；

5) 称取0.5g 苯并三氮唑，2g 十二烷基硫酸钠依次溶于水中，再加入30mL乙醇，加水定容至1000mL；

5) 黄铜表面前处理：对基体在70⁰C条件下进行除油，持续时间为5min；在室温条件下进行抛光，持续时间为30s；在室温条件下进行活化处理，持续时间为20s，每两步操作之间穿插一道水洗工序；

6) 将经前处理后的基体清洗吹干，进行发黑处理。温度为室温，时间为3分钟；

7) 后处理，将发黑后的黄铜在室温条件下进行固色处理，持续时间为2min，之后水洗吹干；

8) 通过盐雾试验检测发黑黄铜的耐蚀性，结果如下：

按航空标准对发黑后的黄铜进行盐雾试验检测：将发黑黄铜放入5%的盐雾箱中，经48小时盐雾实验发现发黑黄铜表面没有明显的麻点腐蚀现象；说明发黑黄铜具有较好的耐蚀性；

9)根据ISO2409百格测试标准检测膜层的结合力，在发黑黄铜表面选取一60 mm * 60 mm的范围内用裁纸刀划2 mm * 2mm的格子，所有切割线都必须划透膜层至基体表面；然后将胶带贴在划了格子的试样表面，手持胶带的一端，按与膜层表面垂直的方向在0.5-1秒内迅速将胶带拉开，检查膜层被胶带粘起而剥离的情况。实验发黑黄铜表面发现着色膜层均未有出现任何起皮，剥落，破碎的现象，说明所制备的膜层与基体结合力好。

实施例2

1) 称取40.0000g 碱式碳酸铜加水调制糊状，再加入70.0000g氢氧化钠用水溶解，待温度降至室温，此时溶液中有沉淀生成，加入95.0000g 碳酸氢铵，不断搅拌至沉淀完全溶解，加水定容至1000 mL；调节pH值为10.5，放置2.5h；

2) 称取40g氢氧化钠，15g碳酸钠，40g磷酸钠，5g硅酸钠依次溶于水中，加水定容至1000mL；

3) 量取600mL双氧水，之后加入120g乙二醇，30g浓硫酸，1mLOP-10，加水定容至1000mL；

4) 将10mL浓硫酸缓慢加入水中，冷却至室温后加水定容至1000mL；

5) 称取0.1g 苯并三氮唑，1g 十二烷基硫酸钠依次溶于水中，再加入20mL乙醇，加水定容至1000mL；

5) 黄铜表面前处理：对基体在60⁰C条件下进行除油，持续时间为3min；在室温条件下进行抛光，持续时间为30s；在室温条件下进行活化处理，持续时间为10s，每两步操作之间穿插一道水洗工序；

6) 将经前处理后的基体清洗吹干，进行发黑处理。温度为室温，时间为2分钟；

7) 后处理，将发黑后的黄铜于室温下进行固色处理，持续时间为1min，之后水洗吹干；

8) 通过盐雾试验检测发黑黄铜的耐蚀性，结果如下：

按航空标准对发黑后的黄铜进行盐雾试验检测：将发黑黄铜放入5%的盐雾箱中，经48小时盐雾实验发现发黑黄铜表面没有明显的麻点腐蚀现象；说明发黑黄铜具有较好的耐蚀性；

9)根据ISO2409百格测试标准检测膜层的结合力，在发黑黄铜表面选取一60 mm * 60 mm的范围内用裁纸刀划2 mm * 2mm的格子，所有切割线都必须划透膜层至基体表面；然后将胶带贴在划了格子的试样表面，手持胶带的一端，按与膜层表面垂直的方向在0.5-1秒内迅速将胶带拉开，检查膜层被胶带粘起而剥离的情况。实验发黑黄铜表面发现着色膜层均未有出现任何起皮，剥落，破碎的现象，说明所制备的膜层与基体结合力好。

实施例3

1) 称取50.0000g 碱式碳酸铜加水调制糊状，再加入800.0000g氢氧化钠用水溶解，待温度降至室温，此时溶液中有沉淀生成，加入120.0000g 碳酸氢铵，不断搅拌至沉淀完全溶解，加水定容至1000 mL；调节pH值为11，放置3h；

2) 称取5045g氢氧化钠，18g碳酸钠，46g磷酸钠，7g硅酸钠依次溶于水中，加水定容至1000mL；

3) 量取670mL双氧水，之后加入135g乙二醇，35g浓硫酸，3mLOP-10，加水定容至1000mL；

4) 将10mL浓硫酸缓慢加入水中，冷却至室温后加水定容至1000mL；

5) 称取0.3g 苯并三氮唑，1.8g 十二烷基硫酸钠依次溶于水中，再加入27mL乙醇，加水定容至1000mL；

5) 黄铜表面前处理：对基体在65⁰C条件下进行除油，持续时间为4min；在室温条件下进行抛光，持续时间为30s；在室温条件下进行活化处理，持续时间为16s，每两步操作之间穿插一道水洗工序；

6) 将经前处理后的基体清洗吹干，进行发黑处理。温度为室温，时间为2.5分钟；

7) 后处理，将发黑后的黄铜在室温条件下进行固色处理，持续时间为1.6min，之后水洗吹干；

8) 通过盐雾试验检测发黑黄铜的耐蚀性，结果如下：

按航空标准对发黑后的黄铜进行盐雾试验检测：将发黑黄铜放入5%的盐雾箱中，经48小时盐雾实验发现发黑黄铜表面没有明显的麻点腐蚀现象；说明发黑黄铜具有较好的耐蚀性；

9)根据ISO2409百格测试标准检测膜层的结合力，在发黑黄铜表面选取一60 mm * 60 mm的范围内用裁纸刀划2 mm * 2mm的格子，所有切割线都必须划透膜层至基体表面；然后将胶带贴在划了格子的试样表面，手持胶带的一端，按与膜层表面垂直的方向在0.5-1秒内迅速将胶带拉开，检查膜层被胶带粘起而剥离的情况。实验发黑黄铜表面发现着色膜层均未有出现任何起皮，剥落，破碎的现象，说明所制备的膜层与基体结合力好。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以补充阐释本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的广大技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者同等替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。