鋼件表面發(fā)藍(lán)發(fā)黑處理大全

鋼件表面發(fā)藍(lán)（發(fā)黑）辦理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、圓滑的四氧化三鐵。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550℃）氧化成的四氧化三鐵呈天藍(lán)色，故稱發(fā)藍(lán)辦理。在低溫下（約350℃）形成的四氧化三鐵呈暗黑色，故稱發(fā)黑辦理。在兵器制造中，常用的是發(fā)藍(lán)辦理；在工業(yè)生產(chǎn)中，常用的是發(fā)黑辦理?？煞癜唁撹F表面氧化致密、圓滑的四氧化三鐵，要點(diǎn)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)用它們的熔融液去辦理鋼件；發(fā)黑時(shí)用它們的水溶液去辦理鋼件。常用的發(fā)黑溶液成分見(jiàn)表10-7。表10-7常用的氧化（發(fā)黑）溶液成分原料名稱氫氧化鈉亞硝酸鈉磷酸三鈉水NaOH

NaNO2

Na3PO4

H2O質(zhì)量組成（％）

33

10

2

55此溶液的密度是1.4g/cm3，沸點(diǎn)是130℃。在此溶液的作用下，鐵的氧化過(guò)程是這樣的：Fe→Na2FeO2→Na2Fe2O4→Fe3O4詳盡的化學(xué)反應(yīng)是：3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+NH3+H2O6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+NH3+7NaOHNa2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4↓+4NaOH生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)考據(jù)明，要獲得光明、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率，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→去油→沖洗→酸洗→沖洗→氧化→沖洗→皂化→熱水煮洗→檢查。1）工件裝夾要依照工件的形狀、大小，設(shè)計(jì)特地的夾具或吊具。目的是使工件之間留有足夠的縫隙，工件間不能夠相互接觸，要使每個(gè)工件都能完好浸入氧化液中被氧化。2）去油目的是除掉工件表面的油污。經(jīng)過(guò)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，所以必定在發(fā)藍(lán)、發(fā)黑從前除掉。常用的除油溶液配方，見(jiàn)表10-8。表10-8常用的除油溶液配方原料名稱碳酸鈉氫氧化鈉磷酸三鈉水玻璃水Na2CO3

NaOH

Na3PO4

Na3SiO3

H2O質(zhì)量組成（％）733285將除油溶液加熱至80～90℃，爾后將工件浸入，浸入時(shí)間為30min左右，若油污很多，還得延長(zhǎng)除油時(shí)間，以除油完好為準(zhǔn)。3）酸洗酸洗的目的是除掉工件表面的銹跡。由于銹跡、銹斑會(huì)阻攔生成致密的四氧化三鐵層。即使工件無(wú)銹跡，也應(yīng)進(jìn)行酸洗，由于它使油污進(jìn)一步去除干凈，而且酸洗會(huì)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10～15％濃度的硫酸溶液，溫度是70～80℃，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)黑的主要工序。四氧化三鐵膜層可否致密、可否圓滑、可否有足夠的厚度，取決于氧化階段。發(fā)藍(lán)的工藝溫度是550℃。發(fā)黑的工藝溫度是130～145℃。浸入時(shí)間是50～80min。含碳量高的高碳鋼，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(zhǎng)些。合金鋼特別是高合金鋼，工件表面有必然的節(jié)余奧氏體，對(duì)堿溶液有較強(qiáng)的抗抵作用，不易生成Fe3O4，所以浸入時(shí)間需更長(zhǎng)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不同樣鋼件氧化溫度與時(shí)間鋼種入槽溫度（℃）出槽溫度（℃）辦理時(shí)間（min）高碳鋼120～125125～13040低、中碳鋼125～130130～13550鉻硅鋼125～130130～14060高合金鋼130～135135～14570高速鋼135～140140～15080槽液的正常顏色是白色。若是槽液呈紅色或棕色，表示亞硝鈉濃度過(guò)大，應(yīng)及時(shí)調(diào)整槽液的成分。若是溶液呈綠色，則表示鐵離子濃度過(guò)大，應(yīng)及時(shí)更新溶液。（5）皂化所謂皂化，是用肥皂水溶液在必然溫度下浸泡工件。目的是形成一層硬脂酸鐵薄膜，以提高工件的抗腐化能力。常用的皂化液濃度是30～50g（肥皂）/L。把皂化液加熱至80～100℃，將氧化后的工件放入皂化液浸泡10min左右。（6）檢查氧化達(dá)成后，要對(duì)工件進(jìn)行檢查，看Fe3O4膜層可否合格。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，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)的弊端及解決措施鋼件發(fā)黑工藝，在操作過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)以下一些弊端。（1）氧化膜松懈氧化膜應(yīng)很致密，與基本結(jié)合很牢固。若是生成的氧化膜松懈，容易擦掉，這是不正常的現(xiàn)象。出現(xiàn)這種情況，主若是由于新配制的氧化溶液缺少鐵離子引起的。解決方法，是加入一些舊的氧化溶液，也許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(huì)除掉。（2）工件表面呈紅褐色銹斑氧化膜應(yīng)呈深黑色，光明且圓滑。若是工件表面出現(xiàn)紅褐色斑點(diǎn)或連成一片，這主若是由于氧化溶液中氫氧化鈉過(guò)濃、生成氧化鐵過(guò)多所致。解決方法是調(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）工件表面呈淡灰色工件表面失去烏黑光彩，呈淡灰色，這是由于氧化溶液中氫氧化鈉濃度過(guò)低引起的。解決方法，補(bǔ)充加入合適的氫氫化鈉。（4）不生成氧化膜經(jīng)辦理40～50min后，工件表面仍不上色（生成氧化膜），這主若是由于溶液溫度過(guò)低，亞硝酸鈉濃度不足引起的。解決方法是提高溶液溫度，合適增加亞硝酸鈉量。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(diǎn)，有時(shí)白點(diǎn)還較密集，這種現(xiàn)象工人稱之為“發(fā)花”。發(fā)花原因主若是氧化時(shí)間不夠引起的。解決方法，是延長(zhǎng)氧化時(shí)間（即浸泡時(shí)間），還可以夠補(bǔ)充加入少量氫氧化鈉。（6）工件表面呈綠色若是工件表面的氧化膜不是烏黑色，而是綠色，這是工件過(guò)氧化的結(jié)果，是由于氧化溶液溫度過(guò)高、亞硝酸鈉濃度過(guò)高引起的。解決方法是加入合適冷水（注意：加水時(shí)必定衣著好老保護(hù)具，慢慢加入，省得槽液飛濺，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)定從以上氧化膜弊端解析中可知，當(dāng)氧化溶液成分出現(xiàn)顛簸時(shí)，就會(huì)造成氧化膜的弊端，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(guò)程中，水分不斷被蒸發(fā)，亞硝酸鈉和氫氧化鈉又非等比耗資，所以，此消彼長(zhǎng)，濃度變化是必然的。操作時(shí)間越長(zhǎng)，變化就越大。為了不使氧化溶液的成分出現(xiàn)大的顛簸，應(yīng)該每隔2～3h，就取樣測(cè)定它們的濃度，以便及時(shí)計(jì)算并補(bǔ)充增加有關(guān)原料。下面介紹氫氧化鈉、亞硝酸鈉濃度的測(cè)定方法。（1）氫氧化鈉濃度的測(cè)定吸取氧化溶液10ml，置于量瓶中，加蒸餾水至500ml，搖勻，這即是稀釋液。吸取稀釋液5ml置于錐瓶中，加蒸餾水100ml，加酚酞1～2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，記下鹽酸耗資量V1（ml）。再加甲基橙2滴，溶液變?yōu)辄S色。連續(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，記下鹽酸的耗資量V2（ml）。按下式計(jì)算氫氧化鈉的濃度（g/l）：NaOHV1V21000(g/l)或按下式105500計(jì)算氫氧化鈉的百分濃度：V1V20.10.041000NaOH5（％）1014500（2）亞硝酸鈉濃度的測(cè)定吸取氧化溶液10ml，置于量瓶中，加蒸餾水至500ml刻度處，搖勻，這即是稀釋的氧化溶液。吸取0.1N的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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耗資量V（ml）。按下式計(jì)算亞硝酸鈉的濃度（g/l）：NaNO20.1100.03451000（g/l）10V500或按下式計(jì)算亞硝酸鈉的百分濃度：NaNO20.1100.03451000V（％）1014500式中V—滴準(zhǔn)時(shí)用去的稀釋氧化液的ml數(shù)；14—10ml氧化溶液的質(zhì)量。5．除油溶液成分的測(cè)定除油與氧化有著親近關(guān)系，除油不完好，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(cè)定其成分，以便及時(shí)補(bǔ)充天加有關(guān)原料，以保證除油收效。（1）氫氧化鈉的測(cè)定吸取除油溶液5ml置于錐形瓶中，加蒸餾水100ml，搖均勻。加酚酞指示劑2～3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(diǎn)，記錄鹽酸耗資量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(diǎn)，記錄鹽酸耗資量V2（ml）（不包括V1量）。在兩次滴定后，將溶液煮沸5～10min，待冷到常溫后，加酚酞指示劑2～3滴，用0.1N氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，滴至玫瑰紅色為終點(diǎn)，記錄氫氧化鈉耗資量V3（ml）。按下式計(jì)算氫氧化鈉的濃度（g/l）：(V1V2)NA0.0401000（g/l）NaOH5或按下式計(jì)算氫氧化鈉的百分濃度：(V1V2)NA0.0401000100（％）NaOH51100式中V1—第一次滴準(zhǔn)時(shí)用去的鹽酸ml數(shù)；V2—第二次滴準(zhǔn)時(shí)用去的鹽酸ml數(shù)；NA—滴定用鹽酸的標(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（40÷1000=0.040）；5—吸取的除油液ml數(shù)；1000——1L的ml數(shù)；1100——1L除油溶液的質(zhì)量。（2）碳酸鈉的測(cè)定按下式計(jì)算碳酸鈉的濃度（g/l）：Na2CO3(V2NAV3NB)0.1061000（g/l）:5或按下式計(jì)算碳酸鈉的濃度：(V2NAV3NB)0.1061000100（％）Na2CO351100式中V2—第二次滴準(zhǔn)時(shí)用去的鹽酸ml數(shù)；NA—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；b0.106—是碳酸鈉分子量與1000的比值（106/1000=0.106）。3）磷酸三鈉的測(cè)定按下式計(jì)算磷酸三鈉的濃度（g/l）：Na3PO4?12H2O(V3Nb0.380)1000（g/l）5或按下式計(jì)算磷酸三鈉的百分濃度：Na3PO4?12H2O(V3Nb0.380)1000100（％）51100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)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(guò)濾，并用1％鹽酸沖洗燒懷和積淀物7～8次，將積淀和濾紙移于已知重量的瓷坩鍋中，在950～1000℃的高溫電阻電爐中灼燒10～20min，出爐后置于干燥器中冷卻，爾后稱量，獲得積淀物的質(zhì)量（g）。按下式計(jì)算水玻璃的濃度（g/l）：G2.03Na2SiO31000（g/l）V或按下式計(jì)算水玻璃的百分濃度：Na2SiO3G2.031000100（％）V1100式中：G—灼燒后積淀物的質(zhì)量（g）—吸取的除油溶液ml數(shù)；2.03—Na2SiO2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資料保護(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?00℃以上的過(guò)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(shí)的溶液成分、反應(yīng)溫度和時(shí)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0.5～1.5微米，顏色與資料成分和工藝條件有關(guān)，有灰黑、深黑、亮藍(lán)等。單獨(dú)的發(fā)藍(lán)膜抗腐化性較差，但經(jīng)涂油涂蠟或涂清漆后，抗蝕性和抗摩擦性都有所改進(jìn)。發(fā)藍(lán)時(shí)，工件的尺寸和光潔度對(duì)質(zhì)量影響不大。故常用于精美儀器、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，以防范金屬表面被腐化，此辦理過(guò)程稱為“發(fā)藍(lán)”。黑色金屬表面經(jīng)“發(fā)藍(lán)”辦理后所形成的氧化膜，其外層主若是四氧化三鐵，內(nèi)層為氧化亞鐵。一、堿性氧化法“發(fā)藍(lán)”藥液1．配方：硝酸鈉50～100克氫氧化鈉600～700克亞硝酸鈉100～200克水1000克．制法：按配方計(jì)量后，在攪拌條件下，依次把各料加入其中，溶解，混雜均勻即可。．說(shuō)明：1）金屬表面務(wù)必洗凈和干燥今后，才能進(jìn)行“發(fā)籃”辦理。2）金屬器件進(jìn)行“發(fā)藍(lán)”辦理?xiàng)l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辦理時(shí)間可參照下表。金屬中含碳量%工作溫度（℃3）每隔一星期左右按期解析溶液中硝酸鈉、亞硝酸鈉和氫氧化鈉的含量，以便及時(shí)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)”辦理后，最好用熱肥皂水漂洗數(shù)分鐘，再用冷水沖洗。爾后,又用熱水沖洗。二、酸性氧化法“發(fā)藍(lán)”藥液1．配方：