鋼件表面發(fā)藍(lán)(發(fā)黑)處理大全培訓(xùn)資料

1、精品文檔鋼件表面發(fā)藍(lán)（發(fā)黑）處理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(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。在低溫下（約 3 50 C）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。能否把鋼鐵表面氧化致密、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

2、-7 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NaNO磷酸三鈉NcbPO水H2O質(zhì)量組成（）3310255此溶液的密度是1.4g/cm 3,沸點是130 C。在此溶液的作用下， 鐵的氧化過程是這樣的:Fe一 NxFeQ 一 Na?Fe2c4 一 Fe3O4具體的化學(xué)反應(yīng)是：3Fe+NaNO2+5NaOH=3N2FeQ+NH+HO6Na2FeQ+NaNO+5H2O=3NaFe2Q+NH+7NaOHNa2FeQ+NaFe2Q+2HO=FeO4 +4NaOH生產(chǎn)實踐經(jīng)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

3、.發(fā)藍(lán)（發(fā)黑）操作發(fā)藍(lán)（發(fā)黑）的操作流程：工件裝夾一去油清洗一酸洗清洗一氧化清洗皂化一熱水煮洗一檢查。（1）工件裝夾 要根據(jù)工件的形狀、大小， 設(shè)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(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。表10-8 常用的除油溶液配方原料名稱碳酸鈉NS2CQ氫氧化鈉NaOH磷酸三鈉NdPQ水玻璃NaSi

4、O3水H2O質(zhì)量組成（）733285將除油溶液加熱至 8090C,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(zhǔn)。（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(yīng)進(jìn)行酸洗，因為它使油污進(jìn)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7080C,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(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

5、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 550Co發(fā)黑的工藝溫度是 130145C。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(qiáng)的抗抵作用，不易生成 Fe3Q,因而浸入時間需更長一些。表 10-9列出了有關(guān)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(C)出槽溫度(C)處理時間(min)高碳鋼12012512513040低、中碳鋼12513013013

6、550銘硅鋼12513013014060高合金鋼13013513514570高速鋼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(yīng)及時調(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，要對工件進(jìn)行檢查，看Fe3Q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

7、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，可能會出現(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，或者加入一些干凈的鋼屑，煮沸 30min,以增加 氧化溶液的鐵離子濃度，這現(xiàn)象就會消除。(2)工件表面呈紅褐色銹斑氧化膜應(yīng)呈深黑色， 光亮且平滑。如果工件表面出現(xiàn)紅褐色斑點或連成一片，

8、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(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(dāng)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(xiàn)零星的白點，有時白點還較密集， 這種現(xiàn)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

9、泡時間)，還可以補(bǔ)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(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

10、越大。為了不使氧化溶液的成分出現(xiàn)大的波動，應(yīng)該每隔 23h,就取樣測定它們的濃度， 以便及時計算并補(bǔ)充添加有關(guān)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，加蒸儲水至 500ml,搖勻，這便是稀釋液。吸取稀釋液5ml置于錐瓶中，加蒸儲水100ml,加酚酗：12滴，溶液變?yōu)榧t色。用0.1N 的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)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(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 (ml)。按下式計算氫氧化鈉的濃度( g/l ):NaOHV1 V2一0

11、.1 0.04 1000(g/l)或按下式10 二500計算氫氧化鈉的百分濃度：NaOH 004 照14(%)(2)亞硝酸鈉濃度的測定吸取氧化溶液處，搖勻，這便是稀釋的氧化溶液。10ml,置于量瓶中，加蒸儲水至500ml刻度吸取0.1N的標(biāo)準(zhǔn)高鎰酸鉀溶液 10ml,置于錐形瓶中，加蒸儲水100ml,硫酸10ml,加熱至50c左右。這時溶液呈紅色。用稀釋的氧化溶液進(jìn)行滴定，至紅色消失為止，記下稀釋氧化溶液的消耗量V (ml)。精品文檔按下式計算亞硝酸鈉的濃度(g/l )：NaNO20.1 10 0.0345-V1000(g/l )10 500或按下式計算亞硝酸鈉的百分濃度:NaNO20.1 10

12、 0.034510 100014(%)500式中V一滴定時用去的稀釋氧化液的5.除油溶液成分的測定除油與氧化有著密切關(guān)系，除油不徹底,ml數(shù);1410ml氧化溶液的質(zhì)量。很難獲得高質(zhì)量的四氧化三鐵層膜。所以，除油溶液也要經(jīng)常測定其成分，以便及時補(bǔ)充天加有關(guān)原料，以保證除油效果。(1)氫氧化鈉的測定吸取除油溶液 5ml置于錐形瓶中，加蒸儲水100ml,搖均勻。加酚配指示劑23滴，用0.1N的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)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

13、包括V1量)。23滴，用0.1NV3 ( ml)。在兩次滴定后，將溶液煮沸510min,待冷到常溫后，加酚酬:指示劑 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，滴至玫瑰紅色為終點，記錄氫氧化鈉消耗量按下式計算氫氧化鈉的濃度(g/l ):NaOH(Vi V2) Na 0.0401000 (g/l )或按下式計算氫氧化鈉的百分濃度:NaOH (V1 V2)Na 0.04010001100100 (%)ml數(shù);ml數(shù);式中V1 一第一次滴定時用去的鹽酸V2第二次滴定時用去的鹽酸Na-滴定用鹽酸的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量濃度，在這里是0.040 一是 NaOH子里與 1000 的比值(40+ 1000=0.040 );5吸取的除油液

14、ml數(shù)；10001L的ml數(shù)；1100 1L除油溶液的質(zhì)量。(2 )碳酸鈉的測定 按下式計算碳酸鈉的濃度(g/l ):1000 (g/l ):Na2CO3(V2Na V3Nb) 0.106或按下式計算碳酸鈉的濃度:Na2CO3(V2 Na V3 Nb) 0.106510001100100 (%)式中V2第二次滴定時用去的鹽酸ml數(shù)；N一滴定用鹽酸的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量濃度，在這里是0.1 ;V3第三次滴定用的氫氧化鈉的ml數(shù)；N滴定用的氫氧化鈉的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量濃度，這里是0.1 ;0.106一是碳酸鈉分子量與 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

15、 ):Na3PO4?12H2O (V3 Nb 0.380) 1000 (g/l ) 5或按下式計算磷酸三鈉的百分濃度：(V3 Nb 0.380) 1000Na3PO4?12H2O A 100(%)51100式中0.380 一是磷酸三鈉及十二個結(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,加蒸儲水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田鍋中，在 950100

16、0c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(zhì)量(g)。按下式計算水玻璃的濃度(g/l )：NazSQG 2.03彳 1000 (g/l )V或按下式計算水玻璃的百分濃度:NazSQG 2.03V10001001100(%)式中：G一灼燒后沉淀物的質(zhì)量V吸收的除油溶液 ml數(shù);2.03 N&SiOz的分子量與 SiO2分子量的比值;1000-1L 的 ml 數(shù)；1100-1L的除油溶液的質(zhì)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(chǎn)生極薄的氧化物膜的材料保護(hù)技術(shù)，也稱發(fā)黑。鋼鐵零件的發(fā)藍(lán)可在亞硝酸鈉和硝酸鈉的熔融鹽中進(jìn)行，也可在高溫?zé)峥諝饧?/p>

17、500c以上的過熱蒸氣中進(jìn)行，更常用的是在加有亞硝酸鈉的濃苛性鈉中加熱。發(fā)藍(lán)時的 溶液成分、反應(yīng)溫度和時間依鋼鐵基體的成分而定。發(fā)藍(lán)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(guān)，有灰黑、深黑、亮藍(lán)等。單獨的發(fā)藍(lán)膜 抗腐蝕性較差，但經(jīng)涂油涂蠟或涂清漆后，抗蝕性和抗摩擦性都有所改善。發(fā)藍(lán)時，工件的尺寸和光潔度對質(zhì)量影響不大。故常用于精密儀器、光學(xué)儀器、工具、硬度塊等。金屬“發(fā)藍(lán)”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(lán)”。黑色金屬表面經(jīng)“發(fā)藍(lán)”處理后所形成的氧化膜，其外層主要是四氧化三鐵，內(nèi)層為氧化亞鐵。一

18、、堿性氧化法“發(fā)藍(lán)”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(wù)必洗凈和干燥以后，才能進(jìn)行“發(fā)籃”處理。(2)金屬器件進(jìn)行“發(fā)藍(lán)”處理條件與金屬中的含碳量有關(guān)，“發(fā)藍(lán)”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X作溫度(C)處理時間(分)開始終止 0.7135-13714310-300.5-0.7135-14015030-500.4142-145153-15540-60合金鋼142-145153-15560-90(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(bǔ) 充有關(guān)成分。一般使用半年后就應(yīng)更換全部溶液。(4)金屬“發(fā)藍(lán)”處理后，最好用熱肥皂水漂洗數(shù)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(lán)”藥液1 .配