鋼件表面發(fā)藍(發(fā)黑)處理大全

1、鋼件表面發(fā)藍（發(fā)黑）處理1發(fā)藍（發(fā)黑）原理 為了提高鋼件的防銹能力，用強的氧化劑將鋼件表面氧化成致密、光滑的四氧化三鐵。這種四氧化三鐵薄層能有效地保護鋼件內部不受氧化。在高溫下（約550）氧化成的四氧化三鐵呈天藍色，故稱發(fā)藍處理。在低溫下（約3 50）形成的四氧化三鐵呈暗黑色，故稱發(fā)黑處理。在兵器制造中，常用的是發(fā)藍處理；在工業(yè)生產中，常用的是發(fā)黑處理。 能否把鋼鐵表面氧化致密、光滑的四氧化三鐵，關鍵是選擇好強的氧化劑。強氧化劑是由氫氧化鈉、亞硝酸鈉、磷酸三鈉組成。發(fā)藍時用它們的熔融液去處理鋼件；發(fā)黑時用它們的水溶液去處理鋼件。常用的發(fā)黑溶液成分見表10-7。表10-7 常用的氧化（發(fā)黑）溶液

2、成分原料名稱氫氧化鈉NaOH亞硝酸鈉NaNO2磷酸三鈉Na3PO4水H2O質量組成（）3310255此溶液的密度是1.4g/cm3，沸點是130。在此溶液的作用下，鐵的氧化過程是這樣的： FeNa2FeO2Na2Fe2O4Fe3O4具體的化學反應是： 3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+NH3+H2O 6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+NH3+7NaOH Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4+4NaOH生產實踐經驗證明，要獲得光亮、致密的四氧化三鐵膜層，氧化溶液中亞硝酸鈉與氫氧化鈉的比例，要保持在1：33.5之間。2發(fā)藍（發(fā)黑）操作 發(fā)

3、藍（發(fā)黑）的操作流程： 工件裝夾去油清洗酸洗清洗氧化清洗皂化熱水煮洗檢查。 （1）工件裝夾 要根據工件的形狀、大小，設計專門的夾具或吊具。目的是使工件之間留有足夠的間隙，工件間不能相互接觸，要使每個工件都能完全浸入氧化液中被氧化。 （2）去油 目的是除去工件表面的油污。經過機加工后（發(fā)藍、發(fā)黑是最后一道工序），工件表面難免不留下油污，用防銹油作工序間防銹的更是這樣。任何油污，都會嚴重影響四氧化三鐵的生成，所以必須在發(fā)藍、發(fā)黑之前除去。常用的除油溶液配方，見表10-8。表10-8 常用的除油溶液配方原料名稱碳酸鈉Na2CO3氫氧化鈉NaOH磷酸三鈉Na3PO4水玻璃Na3SiO3水H2O質量組成

4、（）733285 將除油溶液加熱至8090，然后將工件浸入，浸入時間為30min左右，若油污較多，還得延長除油時間，以除油徹底為準。 （3）酸洗 酸洗的目的是除去工件表面的銹跡。因為銹跡、銹斑會阻礙生成致密的四氧化三鐵層。即使工件無銹跡，也應進行酸洗，因為它使油污進一步去除干凈，而且酸洗會提高工件表面分子的活化能，有利于下一工序的氧化，能生成較厚的四氧化三鐵層。酸洗溶液一般是1015濃度的硫酸溶液，溫度是7080，將工件浸入硫酸溶液中，浸入時間為30min左右，銹蝕較輕的鋼件可浸20min，銹蝕嚴重者，則需要浸40min以上。 （4）氧化 氧化是發(fā)藍、發(fā)黑的主要工序。四氧化三鐵膜層是否致密、是

5、否光滑、是否有足夠的厚度，取決于氧化階段。 發(fā)藍的工藝溫度是550。發(fā)黑的工藝溫度是130145。浸入時間是5080min。含碳量高的高碳鋼，氧化速度較快，浸入時間可短些。含碳量低的低碳鋼，氧化速度慢，浸入時間需要長些。合金鋼特別是高合金鋼，工件表面有一定的殘余奧氏體，對堿溶液有較強的抗抵作用，不易生成Fe3O4，因而浸入時間需更長一些。表10-9列出了有關鋼種氧化（發(fā)黑）時溶液的溫度及浸入時間。表10-9 不同鋼件氧化溫度與時間鋼種入槽溫度（）出槽溫度（）處理時間（min）高碳鋼12012512513040低、中碳鋼12513013013550鉻硅鋼12513013014060高合金鋼130

6速鋼13514014015080槽液的正常顏色是白色。如果槽液呈紅色或棕色，表示亞硝鈉濃度過大，應及時調整槽液的成分。如果溶液呈綠色，則表示鐵離子濃度過大，應及時更新溶液。（5）皂化 所謂皂化，是用肥皂水溶液在一定溫度下浸泡工件。目的是形成一層硬脂酸鐵薄膜，以提高工件的抗腐蝕能力。常用的皂化液濃度是3050g（肥皂）/L。把皂化液加熱至80100，將氧化后的工件放入皂化液浸泡10min左右。（6）檢查 氧化完畢后，要對工件進行檢查，看Fe3O4膜層是否合格。檢查的方法是：任意抽取三件工件，置于濃度為2的硫酸銅溶液中浸泡20s，不退黑色者為合格。三件工件中有一件以上不合格

7、，則整槽工件視為不合格，需再氧化一次，以加深四氧化三鐵的厚度。3可能出現的缺陷及解決措施 鋼件發(fā)黑工藝，在操作過程中，可能會出現如下一些缺陷。（1）氧化膜疏松 氧化膜應很致密，與基本結合很牢固。如果生成的氧化膜疏松，容易擦掉，這是不正常的現象。出現這種情況，主要是由于新配制的氧化溶液缺少鐵離子引起的。解決辦法，是加入一些舊的氧化溶液，或者加入一些干凈的鋼屑，煮沸30min，以增加氧化溶液的鐵離子濃度，這現象就會消除。 （2）工件表面呈紅褐色銹斑 氧化膜應呈深黑色，光亮且平滑。如果工件表面出現紅褐色斑點或連成一片，這主要是由于氧化溶液中氫氧化鈉過濃、生成氧化鐵過多所致。解決辦法是調整溶液成分，補

8、充加入一些亞硝酸鈉和水，以降低NaOH濃度。 （3）工件表面呈淡灰色 工件表面失去烏黑光澤，呈淡灰色，這是由于氧化溶液中氫氧化鈉濃度過低引起的。解決辦法，補充加入適量的氫氫化鈉。 （4）不生成氧化膜 經處理4050min后，工件表面仍不上色（生成氧化膜），這主要是由于溶液溫度過低，亞硝酸鈉濃度不足引起的。解決辦法是提高溶液溫度，適當增加亞硝酸鈉量。 （5）氧化膜表面發(fā)花 工件在黑色基體上出現零星的白點，有時白點還較密集，這種現象工人稱之為“發(fā)花”。發(fā)花原因主要是氧化時間不夠引起的。解決辦法，是延長氧化時間（即浸泡時間），還可以補充加入少量氫氧化鈉。 （6）工件表面呈綠色 如果工件表面的氧化膜不

9、是烏黑色，而是綠色，這是工件過氧化的結果，是由于氧化溶液溫度過高、亞硝酸鈉濃度過高引起的。解決辦法是加入適量冷水（注意：加水時必須穿戴好老保護具，緩緩加入，以免槽液飛濺，造成灼傷事故）和加入少量氫氧化鈉，以降低溶液溫度及亞硝酸鈉的濃度。4氧化溶液成分的測定 從以上氧化膜缺陷分析中可知，當氧化溶液成分出現波動時，就會造成氧化膜的缺陷，至使發(fā)黑操作失敗。氧化溶液成分，主要指氫氧化鈉濃度和亞硝酸鈉濃度。在發(fā)黑過程中，水分不斷被蒸發(fā)，亞硝酸鈉和氫氧化鈉又非等比消耗，所以，此消彼長，濃度變化是必然的。操作時間越長，變化就越大。 為了不使氧化溶液的成分出現大的波動，應該每隔23h，就取樣測定它們的濃度，以

10、便及時計算并補充添加有關原料。 下面介紹氫氧化鈉、亞硝酸鈉濃度的測定方法。 （1）氫氧化鈉濃度的測定 吸取氧化溶液10ml，置于量瓶中，加蒸餾水至500ml，搖勻，這便是稀釋液。 吸取稀釋液5ml置于錐瓶中，加蒸餾水100ml，加酚酞12滴，溶液變?yōu)榧t色。用0.1N的鹽酸標準溶液進行滴定，滴至紅色消失，記下鹽酸消耗量V1（ml）。 再加甲基橙2滴，溶液變?yōu)辄S色。繼續(xù)用0.1N的鹽酸進行滴定，滴至黃色轉變?yōu)榧t色為止，記下鹽酸的消耗量V2（ml）。按下式計算氫氧化鈉的濃度（ g/l）： 或按下式計算氫氧化鈉的百分濃度： （）（2）亞硝酸鈉濃度的測定 吸取氧化溶液10ml，置于量瓶中，加蒸餾水至50

11、0ml刻度處，搖勻，這便是稀釋的氧化溶液。 吸取0.1N 的標準高錳酸鉀溶液10ml，置于錐形瓶中，加蒸餾水100ml，硫酸10ml，加熱至50左右。這時溶液呈紅色。用稀釋的氧化溶液進行滴定，至紅色消失為止，記下稀釋氧化溶液的消耗量V（ml）。 按下式計算亞硝酸鈉的濃度（g/l）： （g/l） 或按下式計算亞硝酸鈉的百分濃度：（）式中V滴定時用去的稀釋氧化液的ml數；1410ml氧化溶液的質量。5除油溶液成分的測定除油與氧化有著密切關系，除油不徹底，很難獲得高質量的四氧化三鐵層膜。所以，除油溶液也要經常測定其成分，以便及時補充天加有關原料，以保證除油效果。（1）氫氧化鈉的測定 吸取除油溶液5m

12、l置于錐形瓶中，加蒸餾水100ml，搖均勻。加酚酞指示劑23滴，用0.1N的鹽酸標準溶液進行滴定，滴至紅色消失為終點，記錄鹽酸消耗量V1（ml）。 在此溶液中加入甲基橙指示劑2滴，溶液變?yōu)辄S色。用0.1N鹽酸標準溶液進行滴定，至黃色變?yōu)榉奂t色為終點，記錄鹽酸消耗量V2（ml）（不包括V1量）。在兩次滴定后，將溶液煮沸510min，待冷到常溫后，加酚酞指示劑23滴，用0.1N氫氧化鈉標準溶液進行滴定，滴至玫瑰紅色為終點，記錄氫氧化鈉消耗量V3（ml）。按下式計算氫氧化鈉的濃度（g/l）：（g/l）或按下式計算氫氧化鈉的百分濃度：（）式中 V1第一次滴定時用去的鹽酸ml數；V2第二次滴定時用去的鹽

13、酸ml數；NA 滴定用鹽酸的標準當量濃度，在這里是0.1；0.040是NaOH分子里與1000的比值（401000=0.040）；5吸取的除油液ml數；10001L的ml數；11001L除油溶液的質量。（2）碳酸鈉的測定 按下式計算碳酸鈉的濃度（g/l）：（g/l）:或按下式計算碳酸鈉的濃度：（）式中 V2第二次滴定時用去的鹽酸ml數；NA 滴定用鹽酸的標準當量濃度，在這里是0.1；V3第三次滴定用的氫氧化鈉的ml數；Nb滴定用的氫氧化鈉的標準當量濃度，這里是0.1；0.106是碳酸鈉分子量與1000的比值（106/1000=0.106）。（3）磷酸三鈉的測定按下式計算磷酸三鈉的濃度（g/l）

14、：（g/l） 或按下式計算磷酸三鈉的百分濃度：（）式中 0.380是磷酸三鈉及十二個結晶水的分子量與1000的比值（380/1000=0.380）。（4）水玻璃（硅酸鈉）的測定 吸取除油溶液20ml置于燒懷中，加1濃度的鹽酸20ml，搖勻后，加熱蒸發(fā)至干，待冷卻后，再加1濃度的鹽酸10ml，加蒸餾水100ml，加熱使鹽類溶解，用濾紙過濾，并用1鹽酸洗滌燒懷和沉淀物78次，將沉淀和濾紙移于已知重量的瓷坩鍋中，在9501000的高溫電阻電爐中灼燒1020min，出爐后置于干燥器中冷卻，然后稱量，獲得沉淀物的質量（g）。按下式計算水玻璃的濃度（g/l）：（g/l）或按下式計算水玻璃的百分濃度： （）

15、式中： G灼燒后沉淀物的質量（ g） V吸收的除油溶液ml數；2.03Na2SiO2的分子量與SiO2分子量的比值；10001L的ml數；11001L的除油溶液的質量。將鋼在空氣中加熱或直接浸于濃氧化性溶液中，使其表面產生極薄的氧化物膜的材料保護技術，也稱發(fā)黑。鋼鐵零件的發(fā)藍可在亞硝酸鈉和硝酸鈉的熔融鹽中進行，也可在高溫熱空氣及500以上的過熱蒸氣中進行，更常用的是在加有亞硝酸鈉的濃苛性鈉中加熱。發(fā)藍時的溶液成分、反應溫度和時間依鋼鐵基體的成分而定。發(fā)藍膜的成分為磁性氧化鐵，厚度為0.51.5微米，顏色與材料成分和工藝條件有關，有灰黑、深黑、亮藍等。單獨的發(fā)藍膜抗腐蝕性較差，但經涂油涂蠟或涂清

16、漆后，抗蝕性和抗摩擦性都有所改善。發(fā)藍時，工件的尺寸和光潔度對質量影響不大。故常用于精密儀器、光學儀器、工具、硬度塊等。金屬“發(fā)藍”藥液 采用堿性氧化法或酸性氧化法；使金屬表面形成一層氧化膜，以防止金屬表面被腐蝕，此處理過程稱為“發(fā)藍”。 黑色金屬表面經“發(fā)藍”處理后所形成的氧化膜，其外層主要是四氧化三鐵，內層為氧化亞鐵。 一、堿性氧化法“發(fā)藍”藥液 1配方： 硝酸鈉50100克氫氧化鈉600700克亞硝酸鈉100200克水1000克 2制法：按配方計量后，在攪拌條件下，依次把各料加入其中，溶解，混合均勻即可。 3說明： （1）金屬表面務必洗凈和干燥以后，才能進行“發(fā)籃”處理。 （2）金屬器件進行“發(fā)藍”處理條件與金屬中的含碳量有關，“發(fā)藍”藥液溫度及金屬器件在其中的處理時間可參考下表。 金屬中含碳量%工作溫度（ （3）每隔一星期左右按期分析溶液中硝酸鈉、亞硝酸鈉和氫氧化鈉的含量，以便及時補充有關成分。一般使用半年后就應更換全部溶液。 （4）金屬“發(fā)藍”處理后，最好用熱肥皂水漂洗數分鐘，再用冷水沖洗。然后,又用熱水沖洗。 二、酸性氧化法“發(fā)藍”藥液 1配方： 磷酸310克硝酸鈣80100克過氧化