老站搬运，高溫鹹性酸性染黑劑對比

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略有修改错字、格式等，去掉了没什么意思的回帖。
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标题: 機械學堂 入門級 實驗篇 （十五） 端午節煮肉粽了，高溫鹹性染黑劑和酸性染黑劑之對比
作者: ydnline    时间: 2016-5-12 01:39

化學藥品請注意通風及防護。例如文中提到的，硝酸鈉及二氧化錳比較沒關係，硝酸鈣會刺激皮膚，亞硝酸鈉吃下去會致癌，磷酸屬強酸，氫氧化鈉屬強鹼，會灼傷皮膚。玩歸玩，一定要小心。

首先感謝兩位網友第一位是RAY，無償捐了兩個不鏽鋼高壓鍋給我作實驗，但是能再多給幾個嗎？
第二位是IRONFLY，今天下雨沒來找我聊天，所以有時間作實驗。

首先簡介紹染黑吧，就是利用化學藥劑把金屬表面染成黑的。
台灣在應用上和大陸不同，主要只是美觀而己，防鏽效果很小很小，鹽霧實驗機一下子就生鏽了。耐刮效果也不好，尤其常溫染黑劑，手一碰就有可能掉了。
大陸朋友們會誤以為有防鏽效果應該是最後的鈍化處理（煮油）所產生的副作用。

常見有兩種染黑劑，常溫及高溫。
常溫染黑劑就是工件泡進去馬上就變黑了。
注意看一下，常溫染黑劑幾乎是藍色的，因為主劑是硫酸銅。產生的黑色是氧化銅，氧化銅膜的附著力很差，一擦就會掉。
好處是方便，不在本次討論主題內。去淘寶買一罐就能玩，但效果不好別找我。

今天實驗是高溫染黑劑，也就是要煮過才會變黑。
配方常見有兩種，鹼性和酸性。兩者的原理完全不同，鹼性是產生四氧化三鐵的表面，所以黑的很漂亮，但不耐刮也不耐蝕，白話叫作中看不重用。
酸性則是在金屬表面形成磷酸皮膜，這個膜的抗蝕及耐刮比鹼性好很多。
兩者的好處是黑色用力也不會掉。

染黑首先是配方。目前大家使用的都是網友大晶牙在2006年發表於5iMX的酸性及鹼性配方，原文節錄如下：

一、碱性氧化法“发蓝”药液
1．配方：硝酸钠50～100克，氢氧化钠600～700克，亚硝酸钠100～200克，水1000克。

2．制法：按配方计量后，在搅拌条件下，依次把各料加入其中，溶解混合均匀即可。

3．说明：
（1）金属表面务必洗净和干燥以后，才能进行“发篮”处理。

（2）金属器件进行“发蓝”处理条件与金属中的含碳量有关，“发蓝”药液温度及金属器件在其中的处理时间可参考下表。
金属含碳量％--------工作温度℃------处理时间（分钟）-----开始终止
大于0.7--------------135～137------------143--------------10～30
0.5～0.7-------------135～140------------150--------------30～50
小于0.4--------------142～145----------153～155-----------40～60
合金钢---------------142～145----------153～155-----------60～90

（3）每隔一星期左右按期分析溶液中硝酸钠、亚硝酸钠和氢氧化钠的含量，以便及时补充有关成分。一般使用半年后就应更换全部溶液。

（4）金属“发蓝”处理后，最好用热肥皂水漂洗数分钟，再用冷水冲洗。然后又用热水冲洗、吹干。

二、酸性氧化法“发蓝”药液
1．配方： 磷酸3～10克，硝酸钙80～100克，过氧化锰10～15克，水1000克。

2．制法：按配方计量后，在不断搅拌条件下，依次把磷酸、过氧化锰和硝酸钙加入其中，溶解混合均匀即可。

3．说明：
（1）金属器件先经洗净和干燥后才能进行“发蓝”处理。

（2）此法所得保护膜呈黑色，其主要成分是由磷酸钙和铁的氧化物所组成，其耐腐能力和机械强度均超过碱性氧化法所得的保护膜。

4.“发蓝”工作温度为100℃，处理时间为40～45分钟。在处理碳素钢时药液中磷酸含量控制在3～5克∕升，处理合金钢或铸钢时磷酸含量控制在5～10克∕升。应注意定期分析药液磷酸的含量。

5.“发蓝”处理后金属器件的清洗方法同上。

有了這些資料，今天就來煮粽子吧。

這是今天要染黑的小工件，曾發在委託加工區裏 http://www.diychina.org/forum.php?mod=viewthread&tid=58573 。



目前代工價格2塊錢台幣一個（螺絲1.2台幣一個）。加工者是一位老太太，是網友RAY心目中的偶象，在台灣專作生產特種螺絲的小作坊。

因為加工一定會有油污，而油污及鐵鏽是任何表面處理（電鍍、染黑、油漆……）的大忌，所以機械表面處理前一定會作脫脂及化學除鏽（泡稀鹽酸）的動作。
脫脂有專用的脫脂劑，沒必要花錢買，因為脫脂劑99%都是NaOH，而NaOH是今天的主角，偷用一點就可以了。
試藥級500克要150台幣，我買工業級分裝的，1000克只要50台幣。


倒一點點進去。


這是前一陣子玩的柴油快速爐。


燃燒吧，肉粽。


煮十分鐘後用大量清水洗淨，洗到沒有滑滑的就行。

脫脂後應該要泡稀鹽酸除鏽，但工件實在找不到半點鏽，所以省略了。

首先是漂亮的鹼性配方。
這是亞硝酸鈉，試藥級的都是150塊一罐，好貴。


硝酸鈉，加上前面出鏡的片鹼（NaOH 氫氧化鈉），鹼性配方的三種化學藥品就齊全了。


仿劑量放入鍋中。


加水就成了噁心的牛奶狀。


再把工作分兩半，一半作酸性，一半作鹼性，這樣才有對照組，實驗才有意義。


煮吧。


因為要煮五十分鐘，所以利用時間準備酸性染黑法的藥品。
這是磷酸，請小心。


硝酸鈣。


二氧化錳。經過化工原料店打了幾通電話確認，過氧化錳是大陸某些地區對二氧化錳的方言。


一樣加一起。


加水後成了黑水了。


這時鹼性法的己經開始變黑了。


這鍋是鹼性法的。


一樣下去煮，動用到卡式爐了。


五十分鐘過去了，粽子出爐了。
右邊為鹼性，左邊為酸性。


鹼性比較黑。


酸性比較像深灰色。


酸性法擦拭布會變黑，工件上黑色不會掉，想了一下應該是二氧化錳的粉未。


酸性真的不是很黑，帶點白色。






上面說了，染黑不太會防鏽，所以最後一個步驟是煮油半小時，讓機油滲入毛細孔裏，增加防鏽能力。


煮好了。


煮好了酸鹼兩種方法就沒有很大的差異了，所以建議使用酸性法，除非你的工件非常講究外觀。
看配方也知道酸性比較好，化學藥劑份量少，也就是比較省錢啦。

實驗完畢，下次大家就能依自己的需求來選擇染黑劑的種類了。


作者: 高登阿伯    时间: 2016-5-12 01:56
校長是把工作和課堂合二為一吧。
八卦一下，其實這是什麼螺絲？


作者: duanyz    时间: 2016-5-12 01:56
搞完那些溶液怎么处理呢？


作者: ydnline    时间: 2016-5-12 01:57
    高登阿伯 发表于 2016-5-12 01:56
    校長是把工作和課堂合二為一吧。
    八卦一下，其實這是什麼螺絲？
只是個M12拉桿螺絲而己。因為沒一模一樣的市售成品，所以要自製。
原材料為普通電鍍M12六角螺絲。這玩意用M12內六角最簡單，可惜台灣的內六角太硬，一支YAMAWA M4螺絲攻只能攻4～5個就要報廢了。
大陸有4.8級的內六角，但螺絲及加工費用過高，才轉回台灣用六角螺絲加工。


作者: ydnline    时间: 2016-5-12 01:59
    duanyz 发表于 2016-5-12 01:56
    搞完那些溶液怎么处理呢？
留著繼續用，我不浪費的。
但本次柴油爐火力過猛，1公升煮完只剩100cc，下次會改進。


作者: 高登阿伯    时间: 2016-5-12 02:03
    ydnline 发表于 2016-5-12 01:59
    留著繼續用，我不浪費的。
由煮肉粽變成煮藥了，十碗水煮成一碗。
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搬运完毕。

清风3691

碱性法硝酸鈉不好买，控制很严。