钢铁的发黑处理(课件)

钢铁的氧化处理钢铁的氧化处理俗称发蓝(发黑)，因为氧化处理后的零件表面生成的氧化膜呈黑色而得名。

现代工业上钢铁发蓝采用高温型和常温型两种工艺。

无论高温氧化还是常温发黑，膜层厚度均只有0.6μm～1.5μm，故不影响零件的精度。

钢铁经发蓝处理后虽可提高耐蚀性，但效果均不及金属镀层，也不如磷化层。

氧化后的工件经适当的后处理，可明显提高其耐蚀性和润滑性。

钢铁氧化成本较低、工效高、保持精度，又无氢脆危险，常用作机械、精密仪器、兵器和日常用品的一般防护、装饰。

一些对氢脆很敏感的弹簧钢、细铁丝和薄钢片也常用发蓝膜作防护层。

第一节钢铁高温氧化法一、基本原理高温发蓝是将钢铁浸入浓氢氧化钠溶液中，在大于l00℃的高温下氧化处理，氧化膜的主要成分是磁性氧化铁(Fe3O4)。

其实膜层颜色并非都是蓝黑色，它取决于钢铁材料的成分、表面状态和氧化工艺规范。

一般钢铁呈黑色和蓝黑色；铸铁和含硅较高的钢呈黑褐色。

高温发蓝的机理相当复杂，目前尚无定论，有化学反应和电化学反应两种假说。

(I)化学成膜假说。

钢铁表面在热碱溶液和氧化剂作用下生成亚铁酸钠：亚铁酸钠进一步与溶液中的氧化剂反应生成铁酸钠：Na2Fe02和Na2Fe2O4在浓碱中有较大的溶解度，但当两者混合在一起时会互相作用生成四氧化三铁：四氧化三铁在溶液中溶解度小，当浓度达到饱和时结晶出来，先形成晶核，再长大成晶体，最终连成一片完整的膜。

当钢铁表面被氧化膜完全覆盖后，溶液与基体被隔开，铁的溶解和氧化膜的形成都随之降低。

在形成四氧化三铁的同时，铁酸钠容易发生水解变成氢氧化铁，称为红色挂灰，部分存在于溶液中，部分粘附于零件上不易洗脱，影响外观质量。

(2)电化学学说。

钢铁氧化是一个电化学过程，即在微阳极区发生铁的溶解反应Fe-2e→Fe2+，在有氧化剂存在下的强碱溶液中生成铁酸：而另一方面，在微阴极上FeOOH被还原：FeOOH和HFe02发生中和及脱水反应生成Fe3O4：但并不排除部分Fe(OH)2在微阴极上氧化的可能性：钢铁的氧化速度与化学成分和金相组织有关，通常含碳量高的氧化速度快，氧化温度可低一点，时间可缩短，低碳钢则相反。

黑色氧化处理黑色氧化处理因其可以消除反光，是指一种军用刀具普遍使用的表面涂层处理方法。

中文名黑色氧化处理外文名Black Oxide 类型处理用途军事黑色氧化处理（Black Oxide）：一种军用刀具普遍使用的表面涂层处理方法，因其可以消除反光。

第五节钢件表面发蓝（发黑）处理1．发蓝（发黑）原理为了提高钢件的防锈能力，用强的氧化剂将钢件表面氧化成致密、光滑的四氧化三铁。

这种四氧化三铁薄层能有效地保护钢件内部不受氧化。

在高温下（约550℃）氧化成的四氧化三铁呈天蓝色，故称发蓝处理。

在低温下（约3 50℃）形成的四氧化三铁呈暗黑色，故称发黑处理。

在兵器制造中，常用的是发蓝处理；在工业生产中，常用的是发黑处理。

能否把钢铁表面氧化致密、光滑的四氧化三铁，关键是选择好强的氧化剂。

强氧化剂是由氢氧化钠、亚硝酸钠、磷酸三钠组成。

发蓝时用它们的熔融液去处理钢件；发黑时用它们的水溶液去处理钢件。

常用的发黑溶液成分见表10-7。

表10-7 常用的氧化（发黑）溶液成分原料名称氢氧化钠亚硝酸钠磷酸三钠水NaOH NaNO2 Na3PO4 H2O质量组成（%）33 10 2 55此溶液的密度是cm，沸点是130℃。

在此溶液的作用下，铁的氧化过程是这样的：Fe→Na2FeO2→Na2Fe2O4→Fe3O4具体的化学反应是：3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+NH3+H2O6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+NH3+7NaOHNa2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4↓+4NaOH生产实践经验证明，要获得光亮、致密的四氧化三铁膜层，氧化溶液中亚硝酸钠与氢氧化钠的比例，要保持在1：3～之间。

2．发蓝（发黑）操作发蓝（发黑）的操作流程：工件装夹→去油→清洗→酸洗→清洗→氧化→清洗→皂化→热水煮洗→检查。

（1）工件装夹要根据工件的形状、大小，设计专门的夹具或吊具。

目的是使工件之间留有足够的间隙，工件间不能相互接触，要使每个工件都能完全浸入氧化液中被氧化。

钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。

发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。

但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。

A3钢用碱性发黑好一些。

碱性发黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑的区别。

发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。

发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已。

实际操作中，需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量，以及发黑后的钝化浸油。

发黑质量的好坏往往因这些工序而变化金属“发蓝”药液采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。

黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁。

（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。

（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。

钢铁零件的表面进行发蓝处理，就能大大增强抗蚀能力，延长使用寿命。

像武器、弹簧、钢丝等常用此法。

基本原理是铁在含有氧化剂和苛性钠的混合溶液中，一定温度下经一定时间后，反应生成亚铁酸钠(Na2FeO2)和铁酸钠(Na2Fe2O4)，亚铁酸钠与铁酸钠又相互作用生成四氧化三铁氧化膜。

但传统的常温发蓝工艺存在着附着力和耐磨性差的缺点。

锌镀层对铁基体既有机械保护作用，又有电化学保护作用，抗腐蚀性能良好。

镀锌工艺：分热镀锌、冷镀锌等，而且现在还要无氰化物镀锌。

而且镀锌废水处理是个问题。

电镀锌：就是利用电解，在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。

与其他金属相比，锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属，属低值防蚀电镀层。

名词解释:将钢铁零件放入含NaOH和NaNO2等药品的浓溶液中,在一定温度范围内使零件表面生成一层很薄(0.5～1.5μm)的蓝黑色氧化膜的过程叫发蓝(发黑)处理。

...金属发黑工艺钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。

发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。

A3钢用碱性发黑好一些。

碱性发黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑的区别。

发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。

发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已。

实际操作中，需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量，以及发黑后的钝化浸油。

发黑质量的好坏往往因这些工序而变化。

采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。

黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁一、高温碱性氧化发黑: “发蓝”药液高温碱性发黑（又称发蓝）是钢铁最典型的发黑方法,已有几十年的历史,且工艺相对成熟,发黑质量稳定,膜的外观、附着力和耐蚀性为目前各方法中最为理想的。

因此,它仍是目前钢铁发黑的最主要的方法。

这种方法采用NaNO2 和NaOH 的浓溶液, 将欲发黑的工件置于此液中, 在140℃左右（视共建材质不同，发黑液温度略有不同，一般高碳钢在138℃，中碳钢在140℃，低碳钢在142℃）煮40min 左右。

X射线衍射分析结果表明,在钢铁件表面形成致密的晶态结构的Fe3O4 膜。

该氧化膜与钢铁基体表面接触良好,具有很好的附着力和防腐性能。

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。

（1）金属表面务必洗净和干燥以后，才能进行“发篮”处理。

钢制件的表面发黑处理钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。

发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。

但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。

A3钢用碱性发黑好一些。

碱性发黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑的区别。

发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。

发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已。

实际操作中，需要注意的?****ぜ⒑谇俺夂统偷闹柿浚约胺⒑诤蟮亩刍汀７⒑谥柿康暮没低蛘庑┕ば蚨浠?br />金属“发蓝”药液采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。

黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁。

一、碱性氧化法“发蓝”药液1．配Fang：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Fang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。

金属中含碳量%工作温度（℃）处理时间（分）开始终止>0.0-300.5-0.0-50<0.4142-145153-15540-60合金钢142-145153-15560-90（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，吹于。

二、酸性氧化法“发蓝”药液1．配Fang：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Fang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。

钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。

发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。

但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。

A3钢用碱性发黑好一些。

碱性发黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑的区别。

发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。

发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已。

实际操作中，需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量，以及发黑后的钝化浸油。

发黑质量的好坏往往因这些工序而变化。

金属“发蓝”药液采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。

黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁。

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。

金属中含碳量%工作温度（℃）处理时间（分）开始终止>0.7135-13714310-300.5-0.7135-14015030-50<0.4142-145153-15540-60合金钢142-145153-15560-90（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，吹于。

二、酸性氧化法“发蓝”药液1．配方：磷酸3～10A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。

金属的发蓝钢制件的表面发黑处理,也有被称之为发蓝的;发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种;但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好;A3钢用碱性发黑好一些;碱性发黑细分出来,又有一次发黑和两次发黑的区别;发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠;发黑时所需温度的宽容度较大,大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面,只是所需时间有些长短而已;实际操作中,需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量,以及发黑后的钝化浸油;发黑质量的好坏往往因这些工序而变化金属“发蓝”药液采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜,以防止金属表面被腐蚀,此处理过程称为“发蓝”;黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜,其外层主要是四氧化三铁,内层为氧化亚铁;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;金属中含碳量%工作温度℃处理时间分开始终止>合金钢560-903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,吹于;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1 0～15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;发蓝是将钢在空气中加热或直接浸於浓氧化性溶液中,使其表面产生极薄的氧化物膜的材料保护技术,也称发黑;钢铁零件的发蓝可在亚硝酸钠和硝酸钠的熔融盐中进行,也可在高温热空气及500℃以上的过热蒸气中进行,更常用的是在加有亚硝酸钠的浓苛性钠中加热;发蓝时的溶液成分、反应温度和时间依钢铁基体的成分而定;发蓝膜的成分为磁性氧化铁,厚度为～微米,颜色与材料成分和工艺条件有关,有灰黑、深黑、亮蓝等;单独的发蓝膜抗腐蚀性较差,但经涂油涂蜡或涂清漆后,抗蚀性和抗摩擦性都有所改善;发蓝时,工件的尺寸和光洁度对质量影响不大;故常用於精密仪器、光学仪器、工具、硬度块等;可以用电镀等方法代替,常用于金属的防锈和防腐. 钢铁发蓝原理一般钢铁容易生锈,如果将钢铁零件的表面进行发蓝,就能大大增强抗蚀能力,延长使用寿命;像武器、弹簧、钢丝等,就是常用这种方法来保护的;铁在含有氧化剂和苛性钠的混合溶液中,一定温度下经一定后,反应生成亚铁酸钠Na2FeO2和铁酸钠Na2Fe2O4,亚铁酸钠与铁酸钠又相互作用生成四氧化三铁氧化膜;其反应方程式为：3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+H2O+NH3↑8Fe+3NaNO3+5NaOH+2H2O=4Na2Fe2O4+3NH3↑Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4+4NaOH这层氧化膜呈黑色或黑蓝色,它结构致密,具有较强的抗腐蚀能力;用品铁片或铁钉、三脚架、石棉网、酒精灯、量筒、表面皿、烧杯、镊子、台天平、温度计、砂；氢氧化钠、碳酸钠、水玻璃、稀硫酸、硝酸钠、亚硝酸钠、重铬酸钾溶液、机油;操作1取10g氢氧化钠,4g碳酸钠,1g水玻璃,加水100mL,配成除油液；取50 g～60g氢氧化钠,10g硝酸钠,3g亚硝酸钠,加100mL水溶解配成发蓝液;2将铁片用砂磨光,然后置于盛有20mL除油液的烧杯中,加热煮沸5 min～10min后,用镊子取出,再用水洗净;3把表面去油污后的铁片浸入除锈液15％稀硫酸中加热60℃～80℃除锈,约2min后取出洗净;4将除油除锈后的铁片,置于盛有20mL发蓝液的烧杯中,加热煮沸约20min后用镊子取出,用水冲洗、擦干,可见铁片上有一层黑蓝色或黑色的致密氧化膜;5经氧化后的表面氧化膜,虽然较紧密,但仍有微小的松孔;为了提高抗腐蚀能力,可将氧化后的铁片置于3％～5％的重铬酸钾溶液90℃～95℃中的约10min,使松孔填充或钝化,然后再置于热机油105℃～110℃中约5min,将松孔填满;6将发蓝后的铁片浸在2％的硫酸铜溶液里,在室温下保持20s后取出,用水洗净表面,如果不出现红色接触点,即说明发蓝合格;。

磷化简介
是指把金属工件经过含有磷酸二氢盐的酸性溶液处理，发生化学反应而在其表面生成一层稳定的不溶性磷酸盐膜层的方法，所生成的膜称为磷化膜。

磷化膜的主要目的是增加涂膜附着力，提高涂层耐蚀性。

磷化的方法有多种，按磷化时的温度来分，可分为高温磷化（90-98℃），中温磷化（60-75℃），低温磷化（35-55℃）和常温磷化。

磷化是大幅度提高金属表面耐腐蚀性的一个简单可靠、费用低廉、操作方便的工艺方法，因此被广泛的应用在实际生产中。

磷化工艺流程一般为：
预脱脂→水洗→脱脂→水洗→酸洗→水洗→表调→磷化→水洗→热水洗→烘干或浸防锈油
使用药剂及工艺参数：
1. 脱脂：WX－1048高效快速脱脂粉，彻底去除加工件油垢。

配比：1:20，温度：50～70℃，时间：5∼10min。

2. 水漂洗：流动自来水。

3. 酸洗（除锈）：去除工件表面的氧化皮及锈蚀，以利于提高膜层的牢度。

工业盐酸（自购），可与水按1：0.5∼1稀释，温度：常温，时间：8∼15min。

4. 着色*：WX-1068型钢铁黑色磷化着色剂，使用时将A剂：B剂：水按1：2：15（容积比）稀释成工作液，搅拌均匀。

常温使用，处理时间：3~10分钟。

补加调整，无需排放。

注：增加该着色工艺后，磷化膜颜色为纯黑色，也可不加该工艺，磷化膜颜色为黑灰色。

5. 表调：WX—Ⅲ高品质磷化表调剂，配比：4%（质量比），使用温度：50～60℃，处理时间：0.5～1min。

6. 磷化：WX-988-5钢铁件高温磷化液，为锰系磷化，配比1﹕10（体积比），使用温度：94～98℃，处理时间：10～15min。