针对钢铁材料传统的发黑液毒性大、稳定性低,所得发黑膜的耐腐蚀性差,以及发黑工艺能耗高、工序繁多等问题,通过对A3钢(40mm×25mm×1mm)样片表面发黑膜的耐腐蚀试验和形貌分析,分别研究了高温无毒发黑液、常温无毒发黑液和常温无毒四合一发黑液的最佳配方和最佳工艺条件。在前人工作的基础上通过探索性实验,筛选出发黑液的基本组成;通过单因素实验法摸索出合适的实验条件;再通过正交法实验法及其验证实验确定了它们的最佳配方和最佳工艺。实验结果表明,高温无毒发黑液的最佳配方为:氯化铝8.5g/L,柠檬酸14g/L,间硝基苯磺酸钠9g/L,磷酸二氢锌9g/L,氟化钠3g/L;其最佳工艺为:温度70℃,pH值4,处理时间20min。常温无毒发黑液的最佳配方为:硫酸铜3g/L,磷酸二氢锌6g/L,柠檬酸3g/L,偏钒酸钠2g/L,硝酸钠3g/L;其最佳工艺为:温度为室温(约20℃),pH值4,处理时间14min。常温无毒四合一发黑液的最佳配方为:乙氧基化烷基硫酸钠5g/L,十二烷基苯磺酸钠5g/L,乙醇7.5g/L,磷酸310ml/L,氧化锌14g/L,硝酸锌26g/L,氯酸钾4g/L,氟化钠8g/L,硝酸镍6g/L,硝酸铜0.03g/L。其工艺为:在常温下通过擦拭或短时间浸渍的方式均匀涂在钢铁表面。经硫酸铜点滴实验,表明发黑膜具有可靠的耐腐蚀性;经SEM表征,表明发黑膜结构致密、均匀;经塔菲尔极化实验,表明发黑膜的生成能有效的提高A3钢片的腐蚀电位,这些都证实了新型钢铁无毒发黑液能满足钢铁防腐基本要求。本研究对金属防腐液的开发研究提供了有效的实验方法。