不銹鋼發(fā)黑處理工藝

1、不銹鋼發(fā)黑處理工藝(總8頁)nn-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One 1CAL本頁僅作為文檔封面，使用請(qǐng)直接刪除I發(fā)黑是化學(xué)表面處理的一種常用手段，原理是使金屬表面產(chǎn)生一層氧化膜，以隔 絕空氣，達(dá)到防銹LI的。外觀要求不高時(shí)可以采用發(fā)黑處理，鋼制件的表面發(fā)黑處 理，也有被稱之為發(fā)藍(lán)的。常用方法發(fā)黑處理常用的方法有傳統(tǒng)的堿性加溫發(fā)黑和出現(xiàn)較晚的常溫發(fā)黑兩種。 但常溫發(fā)黑工藝對(duì)于低碳鋼的效果不太好。堿性發(fā)黑細(xì)分出來，乂有一次發(fā)黑 和兩次發(fā)黑的區(qū)別。發(fā)黑液的主要成分是氫氧化鈉和亞硝酸鈉。發(fā)黑時(shí)所需溫 度的寬容度較大，大概在13155C之間都可以得到不錯(cuò)的表面，只是所需時(shí)

2、 間有些長短而已。效果(1)發(fā)黑安全不用電，用堿性高溫發(fā)黑需100%用電。(2)提高壬效：共 需1 -2小時(shí)。(3)發(fā)黑成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；對(duì)發(fā)黑時(shí)間作了嚴(yán)格的 控制。(4)工藝適應(yīng)性強(qiáng)：解決了球墨鑄鐵不能發(fā)黑的難題。一種軸承套圈倒角及擋邊的發(fā)藍(lán)防銹處理工藝。軸承套圈在熱處理后經(jīng)過 除油脫脂，然后在氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鈉和水的混合溶液中進(jìn)行變色處 理，其配比為2-3 : 1,其余加水；加水量以溫度在135C-145C為合適；時(shí)間 15-25分鐘；取出套圈用清水沖洗后進(jìn)行鈍化處理，鈍化處理用重鑄酸鉀溶液 作為填充液，其濃度為12%-18%;在室溫下1-2分鐘；經(jīng)鈍化處理并干燥后， 放

3、入10hC-12(TC的機(jī)油或防銹油中1-3分鐘，至氣泡完全消失后取出，停放 10-15分鐘后檢驗(yàn)。該工藝生成的氧化物薄膜性能穩(wěn)定，在常溫下可長期保護(hù) 套圈倒角、擋邊處不生銹，軸承的外觀質(zhì)量得到明顯改善。A3鋼用堿性發(fā)黑好一些。實(shí)際操作中，需要注意的是工件發(fā)黑前除銹和除油的質(zhì)量，以及發(fā)黑后的 鈍化浸油。發(fā)黑質(zhì)量的好壞往往因這些工序而變化。工藝步驟1、清洗；2、脫脂：工件必須完全浸入脫脂液中；脫脂液濃度ph值12-14,處理時(shí)間 10-30min,每過3-5分鐘上下抖動(dòng)兒次，藥液濃度低于phl2時(shí)補(bǔ)充脫脂粉；3、水洗;4、酸洗：酸洗液濃度ph值2-4,處理時(shí)間5-10min；5、水洗；6、發(fā)黑：

4、池液濃度ph值2. 5-3. 5,處理時(shí)間10-12min；7、水洗;8、吹干9、上油。1-發(fā)藍(lán)（發(fā)黑）原理為了提高鋼件的防銹能力，用強(qiáng)的氧化劑將鋼件表而氧化成致密、光滑的四氧化三 鐵。這種四氧化三鐵薄層能有效地保護(hù)鋼件內(nèi)部不受氧化。在高溫下（約550C）氧化成 的四氧化三鐵呈天藍(lán)色，故稱發(fā)藍(lán)處理。任低溫下（約3 50C）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(lán)處理；在工業(yè)生產(chǎn)中，常用的是發(fā)黑處 理。能否把鋼鐵表而氧化致密、光滑的四氧化三鐵，關(guān)鍵是選擇好強(qiáng)的氧化劑。強(qiáng)氧化劑 是由氫氧化鈉、亞硝酸鈉、磷酸三鈉組成。發(fā)藍(lán)時(shí)用它們的熔融液去處理鋼件：發(fā)黑時(shí)用 它們的水溶液

5、去處理鋼件。常用的發(fā)黑溶液成分見表10-7o表107常用的氧化（發(fā)黑）溶液成分原料名稱氫氧化鈉NaOH亞硝酸鈉NaNO2磷酸三鈉Na3PO4水H2O質(zhì)址組成（）3310255此溶液的密度是1.4g/cm,沸點(diǎn)是130C.在此溶液的作用下，鐵的氧化過程是這樣的:Fe-Na2FeO2-Na2Fe2O4-Fe3O4具體的化學(xué)反應(yīng)是:3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+NH3+H2O 6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+NH3+7NaOHNa2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O 二 Fe3O4j+4NaOH生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，要獲得光亮、致密的四氧化三鐵膜層，氧化

6、溶液中亞硝酸鈉與氫 氧化鈉的比例，要保持在1： 3-3.5之間。2. 發(fā)藍(lán)（發(fā)黑）操作發(fā)藍(lán)（發(fā)黑）的操作流程：工件裝夾T去油T淸洗T酸洗- 淸洗一 氧化T淸洗T皂化T熱水煮洗T檢查。（1）工件裝夾要根據(jù)工件的形狀、大小，設(shè)計(jì)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(gè)工件都能完全浸入氧化液中被氧化。（2）去汕目的是除去工件表面的油污。經(jīng)過機(jī)加工后（發(fā)藍(lán)、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(huì)嚴(yán) 重影響四氧化三鐵的生成，所以必須在發(fā)藍(lán)、發(fā)黑之前除去。常用的除油溶液配方，見表 10-8.原料名稱碳酸鈉Na2C

7、O3氫氧化鈉NaOH磷酸三鈉Na3PO4水玻璃Na3SiO3水H20質(zhì)量組成（）733285表108常用的除油溶液配方將除油溶液加熱至8090C,然后將工件浸入，浸入時(shí)間為30min左右，若油污較 多，還得延長除油時(shí)間，以除油徹底為準(zhǔn)。（3）酸洗酸洗的目的是除去工件表而的銹跡。因?yàn)殇P跡、銹斑會(huì)阻礙生成致密的四 氧化三鐵層。即使工件無銹跡，也應(yīng)進(jìn)行酸洗，因?yàn)樗褂臀圻M(jìn)一步去除干凈，而且酸洗 會(huì)提髙工件表而分子的活化能，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7080C,將工件浸入硫酸溶液 中，浸入時(shí)間為30min左右,銹蝕較輕的鋼件可浸20m

8、in,銹蝕嚴(yán)重者，則需要浸40min 以上。（4）氧化氧化是發(fā)藍(lán)、發(fā)黑的主要工序。四氧化三鐵膜層是否致密、是否光滑、是 否有足夠的厚度，取決于氧化階段。發(fā)藍(lán)的工藝溫度是550C發(fā)黑的工藝溫度是130145C。浸入時(shí)間是50 80mino含碳屋高的高破鋼，氧化速度較快，浸入時(shí)間可短些。含碳量低的低碳鋼，氧化 速度慢，浸入時(shí)間需要長些。合金鋼特別是髙合金鋼，工件表而有一泄的殘余奧氏體，對(duì)堿溶液有較強(qiáng)的抗抵作用，不易生成Fe3O4,因而浸入時(shí)間需更長一些。表10-9列出了 有關(guān)鋼種氧化（發(fā)黑）時(shí)溶液的溫度及浸入時(shí)間。表10-9不同鋼件氧化溫度與時(shí)間鋼種入槽溫度（C出槽溫度（C處理時(shí)間（min）面碳鋼

9、120-125125-13040低.中碳鋼125-130130-13550洛硅鋼125-130130-14060商合金鋼130-135135-14570商速鋼135-140140-15080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(yīng)及時(shí)調(diào)整 槽液的成分。如果溶液呈綠色，則表示鐵離子濃度過大，應(yīng)及時(shí)更新溶液。（5）皂化所謂皂化，是用吧皂水溶液在一立溫度下浸泡工件。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）/Lo把皂化 液加熱至80100C,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(duì)工件進(jìn)行檢查，

10、看Fe3O4膜層是否合格。檢査的方法是：任意抽取 三件工件，宜于濃度為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，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(xiàn)的缺陷及解決措施鋼件發(fā)黑工藝，在操作過程中，可能會(huì)岀現(xiàn)如下一些缺陷。（1）氧化膜疏松氧化膜應(yīng)很致密，與基本結(jié)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(xiàn)象。出現(xiàn)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，或者加入一些干浄的鋼屑，煮沸30min,以 增加氧化溶液的鐵離子濃度，這現(xiàn)象就會(huì)消除。（2）工件表而呈紅褐色銹斑氧

11、化膜應(yīng)呈深黑色，光亮且平滑。如果工件表面出現(xiàn)紅 褐色斑點(diǎn)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(diào)整溶液成分，補(bǔ)充加入一些亞硝酸鈉和水，以降低NaOH濃度。（3）工件表而呈淡灰色工件表而失去烏黑光澤，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(bǔ)充加入適量的氫氫化鈉。（4）不生成氧化膜經(jīng)處理4050min后，工件表而仍不上色（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(dāng)增加 亞硝酸鈉屋。（5）氧化膜表而發(fā)花工件在黑色基體上岀現(xiàn)零星的白點(diǎn)，有時(shí)白點(diǎn)還較密集，這種 現(xiàn)象工人稱之為“發(fā)花”。

12、發(fā)花原因主要是氧化時(shí)間不夠引起的。解決辦法，是延長氧化時(shí) 間（即浸泡時(shí)間），還可以補(bǔ)充加入少量氫氧化鈉。（6）工件表而呈綠色如果工件表而的氧化膜不是烏黑色，而是綠色，這是工件過氧 化的結(jié)果，是由于氧化溶液溫度過髙、亞硝酸鈉濃度過高引起的。解決辦法是加入適雖冷 水（注意：加水時(shí)必須穿戴好保護(hù)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(cè)定從以上氧化膜缺陷分析中可知，當(dāng)氧化溶液成分出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，就會(huì)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

13、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(shí)間越長，變化就越大。為了不使氧化溶液的成分出現(xiàn)大的波動(dòng)，應(yīng)該每隔23h,就取樣測(cè)龍它們的濃度， 以便及時(shí)計(jì)算并補(bǔ)充添加有關(guān)原料。下而介紹氫氧化鈉、亞硝酸鈉濃度的測(cè)左方法。（1）氫氧化鈉濃度的測(cè)泄吸取氧化溶液10ml,置于量瓶中，加蒸鐳水至500ml,搖 勻，這便是稀釋液。吸取稀釋液5ml置于錐瓶中，加蒸餡水100ml,加酚駄12滴，溶液變?yōu)榧t色。用 0.1 N的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴左，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0.1 N的鹽酸進(jìn)行滴定，滴至黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t 色為止，記下鹽酸的消耗量V2

14、（ml） o按下式計(jì)算氫氧化鈉的濃度（g/l）：或按下式計(jì)算氫氧化鈉的百分濃度：（）（2）亞硝酸鈉濃度的測(cè)泄吸取氧化溶液10ml,置于量瓶中，加蒸餡水至500ml刻度 處，搖勻，這便是稀釋的氧化溶液。吸取0.1N的標(biāo)準(zhǔn)高毎酸鉀溶液10ml,置于錐形瓶中，加蒸餡水100ml,硫酸10ml, 加熱至50C左右。這時(shí)溶液呈紅色。用稀釋的氧化溶液進(jìn)行滴立，至紅色消失為上，記下 稀釋氧化溶液的消耗量V （ml） o按下式汁算亞硝酸鈉的濃度(g/i)：(g/i)或按下式訃算亞硝酸鈉的百分濃度：(%)式中V-滴左時(shí)用去的稀釋氧化液的ml數(shù)：1410ml氧化溶液的質(zhì)雖。5. 除油溶液成分的測(cè)定除油與氧化有著密

15、切關(guān)系，除油不徹底，很難獲得髙質(zhì)量的四氧化三鐵層膜。所以， 除油溶液也要經(jīng)常測(cè)定英成分，以便及時(shí)補(bǔ)充天加有關(guān)原料，以保證除汕效果。(1)氫氧化鈉的測(cè)泄吸取除油溶液5mliL于錐形瓶中，加蒸懈水100ml,搖均勻。 加酚酥指示劑23滴，用0.1 N的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴泄，滴至紅色消失為終點(diǎn)，記錄鹽 酸消耗量V1 (ml) o在此溶液中加入甲基橙指示劑2滴，溶液變?yōu)辄S色。用0.1 N鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴 泄，至黃色變?yōu)榉奂t色為終點(diǎn)，記錄鹽酸消耗呈:V2 (ml)(不包括V1量)。在兩次滴左后，將溶液煮沸510min,待冷到常溫后，加酚酥指示劑23滴，用 0.1 N氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴左，滴至玫瑰紅

16、色為終點(diǎn)，記錄氫氧化鈉消耗雖V3(ml)。按下式il算氫氧化鈉的濃度(g/l)：(g/i)或按下式計(jì)算氫氧化鈉的百分濃度：(%)式中V1第一次滴泄時(shí)用去的鹽酸ml數(shù)：V2第二次滴左時(shí)用去的鹽酸ml數(shù)：NA滴左用鹽酸的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)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(shù)；10001L 的 ml 數(shù):1100一1L除油溶液的質(zhì)量。（2）碳酸鈉的測(cè)泄按下式計(jì)算碳酸鈉的濃度（g/l） :（g/l）:或按下式訃算碳酸鈉的濃度：（%）式中V2第二次滴左時(shí)用去的鹽酸ml數(shù)：NA滴左用鹽酸的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)雖濃度，在這里是0.1；V3第三次滴

17、左用的氫氧化鈉的ml數(shù)；Nb滴龍用的氫氧化鈉的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)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(cè)左按下式計(jì)算磷酸三鈉的濃度（g/l）：（g/l）或按下式汁算磷酸三鈉的百分濃度：（%）式中0.380是磷酸三鈉及十二個(gè)結(jié)晶水的分子量與1000的比值 （380/1000=0.380）。（4）水玻璃（硅酸鈉）的測(cè)泄吸取除油溶液20E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,加蒸慵水100ml, 加熱使鹽類溶解，用濾紙過濾，并用1 %鹽酸洗滌饒懷和沉淀物78次，將沉淀和濾紙移 于已知重量的瓷川鍋中，在9501000C的高溫電阻電爐中灼燒1020rnin,岀爐后巻于 干燥器中冷卻，然后稱量，獲得沉淀物的質(zhì)量（g） o按下式il算水玻璃的濃度（g/l）：（g/l）