鋼鐵的氧化處理

1、 當鋼鐵處于的大氣中時，在它的表面上形成 了微電池，在氧的作用下鋼鐵表面上就形成了 。由于它并且，因而促使潮濕 的大氣繼續(xù)對鋼鐵進行腐蝕，直至破壞。 如果在鋼鐵表面上形成一層致密的磁性氧化鐵 (Fe3O4)薄膜，就能使鋼鐵具有一定的抗大氣腐 蝕能力，阻止鋼鐵表面生銹，還能起到表面裝飾 的作用。 2 概念： 將鋼鐵件放入含、或者 溶液中處理，使零件表面生成一層很薄 的黑色氧化膜的過程，稱為氧化處理，簡稱 ，又稱。 3 精密機床零件、光學產(chǎn)品零件、儀器儀表零件、液 壓控制系統(tǒng)器件等，在其表面可以形成一層很薄的 膜層（一般0.61.5微米），所以對零件的尺寸和精 度都幾乎沒有影響，同時氧化過程中不會

2、析氫，不 會產(chǎn)生氫脆。 鋼鐵件氧化處理后可提高，但效果不夠理想， 所以如果在氧化后進行后處理，可用或 或等，便可明顯提高其耐蝕性 和潤滑性。 4 氧化膜生成的基本原理氧化膜生成的基本原理 6 在堿性溶液中，加入一定量的氧 化劑（），金 屬表面生成一層氧化膜（Fe3O4）。 由于溶液與金屬界面形成氧化鐵 的過飽和，使金屬表面生成 ，結(jié)晶晶核逐漸長大，形成 一層連續(xù)成片的氧化膜。 氧化膜形成以后，氧化過程的繼續(xù)進行取決于兩個因素： 界面反應速度; 參加反應物質(zhì)通過氧化膜的擴散: 有三種情況： a），在氧化物/氣體界面上進行反應; b) ，在金屬/氧化物界面上進行反應; c) 金屬離子和氧，它們在氧

3、化膜中相遇 并進行反應 。 9 氧化膜生長速度和厚度取決于結(jié)晶與單個 之比。 結(jié)晶晶核生長速度時：金屬表面上晶核數(shù)量增 多，各晶核相互結(jié)合而形成一層連續(xù)的氧化膜（如 圖a）。 結(jié)晶晶核生長速度時：等到各結(jié)晶晶核相互結(jié) 合的時候，每一個晶核已經(jīng)長大，這時形成的氧化 膜較厚，甚至形成疏松的氧化膜（如圖b） 10 化學氧化化學氧化法法 堿性氧化法堿性氧化法（發(fā)藍）（發(fā)藍） 熱氧化法熱氧化法 陽極氧化法陽極氧化法 酸性氧化法（常溫發(fā)藍）酸性氧化法（常溫發(fā)藍） 11 零件表面清理的質(zhì)量好壞直接影響氧化膜的質(zhì)量。 鋼件經(jīng)過機械加工或者熱處理后，表面有和 ，影響氧化膜的生成。 熱處理后的零件可直接去除表面氧

4、化膜，光潔 度要求較高的零件可用或。 12 高溫氧化處理高溫氧化處理 將鋼鐵浸入溶液中，在大于l00的高溫下氧化處 理，氧化膜的主要成分是。膜層顏色取 決于鋼鐵材料的、和。一般鋼鐵 呈黑色和藍黑色；鑄鐵和含硅較高的鋼呈黑褐色 單槽法：操作簡單，目前廣泛使用 雙槽法：鋼鐵件依次在和的氧化槽中 進行氧化處理。氧化膜較厚，耐蝕性較高。 13 14 配方配方1：通用氧化液，：通用氧化液， 操作簡單，膜層美觀操作簡單，膜層美觀 光亮，但膜層較薄光亮，但膜層較薄 配方配方2：氧化速度快，：氧化速度快， 膜層致密但光亮度較膜層致密但光亮度較 差差 配方配方1：可獲得保護：可獲得保護 性能好的藍黑色光亮性能好

5、的藍黑色光亮 氧化膜氧化膜 配方配方2：可獲得較厚：可獲得較厚 的黑色氧化膜的黑色氧化膜 各組成作用 21 22 前處理前處理 后處理后處理 常溫氧化處理常溫氧化處理 傳統(tǒng)的氧化存在著堿濃度高，溫度高，能耗大，生產(chǎn) 效率低等缺點，并且易出現(xiàn)，對于Si、Mn、 Cr、Ni含量高的合金鋼，很難得到滿意的外觀。 20世紀80年代中期國內(nèi)開發(fā)的技術，具有節(jié)能， 效率高，成本低等有點，得到廣泛應用。 常溫發(fā)黑劑：，加上絡合劑和穩(wěn)定劑 等以改善成膜條件和提高成膜質(zhì)量。 23 發(fā)黑的原理發(fā)黑的原理 在酸性條件下，鋼鐵表面析出Cu，與基體形成微電池，加速成 膜過程。 亞硒酸H2SeO3與Fe和Cu粒子反應形成

6、黑色的膜： 溶解的Fe2+氧化成Fe3+，并與 反應生成黑色的 結(jié)晶參與成膜。 在有磷酸鹽和氧化劑存在時，還可能有FeHPO3和FePO3參與 成膜，進一步提高膜層與基體的結(jié)合力和抗腐蝕性。 24 鋼鐵常溫發(fā)黑配方鋼鐵常溫發(fā)黑配方 25 無堿氧化處理無堿氧化處理 無堿氧化法即。 形成。厚度約14 ，膜層是在處理 過程中由于。 可使黑色金屬制品的表面呈現(xiàn)黑色，其外觀與自堿液氧化處理 的氧化膜相同，但其被覆層與油膜或油漆膜相結(jié)合具有高度的 抗腐蝕性能。 被覆層具有較高的彈性。 抗磨強度（機械強度）是氧化膜的若干倍； 大大超過氧化膜。 m 26 無堿氧化處理的優(yōu)點無堿氧化處理的優(yōu)點 在氧化處理溶液中

7、保持的縮1/21/3; 被覆層的、和比氧化膜高很多； 工作溫度100oC左右，； 可以同時處理黑色金屬和有色金屬零件； 可以作為涂油漆層前的準備工作，油漆層與磷酸鹽氧化物 被覆層可以。 27 溶液成分與處理工藝溶液成分與處理工藝 28 29 堿性氧化處理堿性氧化處理 30 氧化后處理氧化后處理 對于不合格的氧化膜，應在酸洗溶液中除去，再重新進行氧化 處理，不允許酸洗的合金鋼可用機械的方法除掉舊的氧化膜 不合格的氧化膜經(jīng)除油后，可在10%15%的鹽酸或硫酸溶液 中退除。 皂化處理或重鉻酸鹽填充處理； 經(jīng)皂化處理后，膜的孔隙被封住，提高了抗腐蝕性能。 31 堿性氧化后處理不當使膜防護性變差； ： （1）工件氧化后清洗不徹底；（2）配制的肥皂水的水質(zhì)未經(jīng)軟 化處理，致使溶液中產(chǎn)生絮狀漂浮物，該漂浮物隨后富集在氧 化膜的表面；（3）未經(jīng)充分干燥前涂覆機油等。 （1）氧化處理后充分的進行冷、熱水清洗，除去工件表面的堿性 物質(zhì)； 32 （2）滿足皂化處理中的三點要求； （3）干燥處理要徹底，干燥夠工件表面及孔眼、縫隙等處不能有 游離水存在； （4）熱油封閉處理的溫度不可低于1050C，填充、封閉氧化膜孔 隙； （5）浸油過程若有爆裂聲，說明工件的孔眼、狹縫處有水存在， 可以增加浸油時間，至無水滴爆裂聲。 3