钢铁的发黑处理(课件)
钢铁的氧化处理
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。
发黑 发蓝处理
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和电镀
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。
金属发黑工艺.
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。
钢铁的氧化处理 ppt课件
• 可以同时处理黑色金属和有色金属零件； • 可以作为涂油漆层前的准备工作，油漆层与磷酸盐——氧化物
被覆层可以很好的结合。
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溶液成分与处理工艺
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碱性氧化处理
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氧化后处理
• 对于不合格的氧化膜，应在酸洗溶液中除去，再重新进行氧化 处理，不允许酸洗的合金钢可用机械的方法除掉旧的氧化膜
• 不合格的氧化膜经除油后，可在10%~15%的盐酸或硫酸溶液 中退除。
(1)高温氧化后处理： • 皂化处理或重铬酸盐填充处理；
• 溶解的Fe2+氧化成Fe3+，并与
反应生成黑色的
结晶参与成膜。
• 在有磷酸盐和氧化剂存在时，还可能有FeHPO3和FePO3参与 成膜，进一步提高膜层与基体的结合力和抗腐蚀性。
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钢铁常温发黑配方
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氧化处理工艺—无碱氧化处理
• 无碱氧化法即氧化——磷化法。 • 形成磷酸盐——氧化物被覆层。厚度约1~4m，膜层是在处理
过程中由于金属的部分溶解而形成。
• 可使黑色金属制品的表面呈现黑色，其外观与自碱液氧化处理 的氧化膜相同，但其被覆层与油膜或油漆膜相结合具有高度的 抗腐蚀性能。
• 被覆层具有较高的弹性。 • 抗磨强度（机械强度）是氧化膜的若干倍；
• 抗腐蚀性能大大超过氧化膜。
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无碱氧化处理的优点
• 与碱液形成的氧化膜比较：
钢制件的表面发黑处理
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
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。
发黑,煲黑
煲黑: 金属表面处理黑色氧化的一种，将金属件直接放入黑色药剂里面煲，就像煲汤一样，使其高温氧化，使金属表面得到一层黑色的氧化膜，但是盐雾测验一小时就会生锈，主要是要求外观，煲黑后一般要加封闭或防锈油，可以延迟盐雾测试时间
发黑，煲黑， 黑色氧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”。
煲黑：也是黑色氧化的一种，直接放入黑色药剂里面煲，就像煲汤一样，高温氧化，盐雾试验一小时就生锈，主要是要求外观，后面一般要加封闭或访锈油。
镀黑锌：电镀锌後再用药水钝化成黑色。
发黑: 钢铁表面处理的一种方法。通常将工件浸入强氧化性的化学溶液中。例如沸腾温度为147～152℃的氧氧化钠(600g/cm3)及亚硝酸钠(100g/cm3)水溶液中，经一定时间使表面生成一层美观、较致密且具有防锈作用的黑色氧化铁薄膜。此项工艺有时也混称“发蓝”。广泛应用于钟表、指针、游丝、螺钉、仪表外壳及某些机械的零件等
钢制件的表面发黑处理
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;。
钢铁的发黑处理
氧化液中加入1~2g/L亚铁氰化钾【K4Fe(CN)6】能使膜层结晶细致，结合力好，减少褐色沉淀物。但该化学试剂有毒，一般很少使用。
亚铁氰化钾的作用
在整个过程中适当控制氢氧化钠含量是很重要的。氢氧化钠含量低，则槽液温度升不高，不能达到发黑所需要的正常温度，得到的氧化膜就太薄、颜色浅、发花，防护性差。若氢氧化钠含量高你，会促使氧化膜溶解，使产生的氧化膜被破坏，易出红色挂灰、疏松、多孔的缺陷。
由于某些情况，在形成四氧化三铁氧化膜的同时，有部分铁酸钠水解，生成红色的氧化铁的水合物（Fe2O3.mH2o),沉积在2件表面上，这是力求避免的（这种现象一般在氢氧化钠含量高、亚硝酸钠含量低时产生。）这种现象的产生，主要是溶液中有红色肢体状氧化铁存在的缘故。即： NaFe2O4+(m+1)H2OFe2O3.mH2O+2NaOH Fe2O3.mH2O→Fe2O3.(m-n)H2O+n H2O 形成氧化膜的整个过程可以图解表示如下： 钢件制作Fe→Na2FeO2→Na2Fe2O4→Fe2O3.mH2O→Fe2O3.(m-n)H2O
氧化时间和钢的化学成分的关系
钢铁的氧化膜，实际上就是钢铁表面的腐蚀产物。钢的含碳量高，膜的耐蚀性差，但易于氧化，氧化时间短；反之，钢的含碳量低，氧化膜耐蚀性好，但难于氧化，氧化时间要长一些。在发黑时，应根据钢材的化学成分，选择适当的温度和时间，并严格控制，以保证氧化膜的质量。
氧化温度、时间和钢材化学成分的关系：
氧化膜的特点：色泽美观、无氢脆、有弹性、膜层薄（），对零件的尺寸和精度无显著影响，对消除热处理后生成的应力也有一定的作用。
钢铁的氧化处理方法很多，有碱性化学氧化法、无碱氧化法、高温气体氧化法和电化学氧化法等。目前，工业上广泛采用的是碱性化学氧化法。（还有酸性氧化法）
表面处理-发黑
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。
钢铁的发黑处理ppt课件
1、NaOH的作用
①使零件表面产生轻微腐蚀，析出亚铁离子，促使氧化膜的形成。
②提高溶液的沸点，保证发黑过程所必须的温度。溶液中NaOH含量 越多，则溶液的沸点越高。在发兰过程中就是通过调整NaOH的含量 而控制溶液的沸点的。
发黑液中氧化剂的浓度对膜层厚度也有一定的影响。随着氧化
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三、发黑溶液中各介质的作用
尽管发黑溶液有着多种不同的配方，但是最基本的组成物总不
外乎是碱和氧化剂。生产中，碱多使用NaOH,而氧化剂则多使用 NaNO3和NaNO2，碱金属的铬酸盐也可作为氧化剂的使用，但使用较少。 为了改善氧化膜的质量和色泽，往往还在发黑液中添加一些磷酸三 钠或草酸盐等其它药品。这些组成物在发黑液中分别起着如下作用：
1、在氧化剂的存在下铁与浓碱作用生成亚铁酸钠：
Fe+[O]+Na2FeO2+H2O 或： 3Fe+NaNO2+5NaOH→3Na2FeO2+NH3↑+H2O 亚铁酸钠朝溶液本体部位扩散同氧化剂相遇并进一步氧化成铁 酸钠Na2Fe2O4：
8Na2FeO2+NaN↑+9NaOH 或： 6Na2FeO2+NaNO2+5H2O→3Na2Fe2O4+NH3↑+7NaOH 2、铁酸钠与未被氧化的亚铁酸钠作用，生成构成膜层的磁性氧化 铁：
钢铁的发黑处理
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一、概述
钢铁制件在自然条件下，由于与空气中的氧相接处，其表面会形 成一层10-20A的氧化物薄膜。自然成膜时，依据金属本身的物理性 能，表面状态及氧化条件的不同，所形成的氧化膜有的较薄，有的 致密完整，有的却很疏松而不完整。多数情况下所形成的自然氧化 膜不能有效地防止金属继续被腐蚀。
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钢铁的发黑处理
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中根结据晶这析个出理的论，，并钢附上着的在Fe工3O件4晶表体面转上化而膜得是到这的个。氧它化的物结的构过与饱厚和度溶取液 决于金属-溶液界面液相区的磁性氧化铁溶液的过饱和。
这个理论没有考虑到对钢的化学氧化机理有着重大影响的某些 方面：
氧的同①时Fe它(O在H)瞬2或时HF间eO便2-转在化有为氧氢的氧存化在铁下（十或分铁不酸稳盐定），。与强烈地吸附
1、在氧化剂的存在下铁与浓碱作用生成亚铁酸钠：
Fe+[O]+Na2FeO2+H2O 或： 3Fe+NaNO2+5NaOH→3Na2FeO2+NH3↑+H2O 亚铁酸钠朝溶液本体部位扩散同氧化剂相遇并进一步氧化成铁 酸钠Na2Fe2O4：
8Na2FeO2+NaNO3+6H2O→4Na2Fe2O4+NH3↑+9NaOH 或： 6Na2FeO2+NaNO2+5H2O→3Na2Fe2O4+NH3↑+7NaOH 2、铁酸钠与未被氧化的亚铁酸钠作用，生成构成膜层的磁性氧化 铁：
②硝酸盐要在铁的存在下，才会还原为亚硝酸盐或亚硝基化合 物。无论是硝酸盐还是亚硝酸盐都不能直接氧化二价的铁离子。使 后者氧化的化合物有可能是Fe(NO)n,不含有这个化合物的新配溶液 是不能得到良好的膜层的。
③在成膜过程中，金属上的氧化物也应算作基底的一部分，它 可导致局部电池的电极反应延续进行。结晶析出成膜理论不能解释 这一事实。
NaFe2O4+(m+1)H2OFe2O3.mH2O+2NaOH Fe2O3.mH2O→Fe2O3.(m-n)H2O+n H2O 形成氧化膜的整个过程可以图解表示如下： 钢件制作Fe→Na2FeO2→Na2Fe2O4→Fe2O3.mH2O→Fe2O3.(m-n)H2O
Fe3O4(氧化膜）
氧化膜上的红色挂 灰或槽底的褐红色 沉淀物
Na2Fe2O4+Na2FeO2+2钢H铁2O的→发黑Fe处3理O4↓+4NaOH
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由于某些情况，在形成四氧化三铁氧化膜的同时，有部分铁酸钠水 解是力，求生避成免红的色（的这氧种化现铁象的一水般合在物氢（氧Fe化2O3钠.mH含2o量),高沉、积亚在硝2件酸表钠面含上量，低这时 产生。）这种现象的产生，主要是溶液中有红色肢体状氧化铁存在的 缘故。即：
钢铁的发黑处理
Dr.Feng钢铁的发黑处理1Fra bibliotek一、概述
• 钢铁制件在自然条件下，由于与空气中的氧相接处，其表面会形成
一层10-20A的氧化物薄膜。自然成膜时，依据金属本身的物理性能， 表面状态及氧化条件的不同，所形成的氧化膜有的较薄，有的致密完 整，有的却很疏松而不完整。多数情况下所形成的自然氧化膜不能有 效地防止金属继续被腐蚀。 • 钢铁的氧化处理方法很多，有碱性化学氧化法、无碱氧化法、高 温气体氧化法和电化学氧化法等。目前，工业上广泛采用的是碱性化 学氧化法。（还有酸性氧化法） • 氧化膜的特点：色泽美观、无氢脆、有弹性、膜层薄（0.51.5um），对零件的尺寸和精度无显著影响，对消除热处理后生成的 应力也有一定的作用。 • 发黑处理属于表面氧化处理方法的一种，将金属零件放在很浓的 碱和氧化剂的溶液中，在一定的温度下加热、氧化，使金属表面生成 一层均匀致密而且与基本金属牢固结合的四氧化三铁薄膜的工艺过程 叫做发黑。由于操作中各种因素的影响，这层薄膜的颜色有蓝黑色、 黑色、红棕色、棕褐色等。
发黑液中氧化剂的浓度对膜层厚度也有一定的影响。随着氧化
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三、发黑溶液中各介质的作用
• 尽管发黑溶液有着多种不同的配方，但是最基本的组成物总不外
乎是碱和氧化剂。生产中，碱多使用NaOH,而氧化剂则多使用NaNO3和 NaNO2，碱金属的铬酸盐也可作为氧化剂的使用，但使用较少。为了改 善氧化膜的质量和色泽，往往还在发黑液中添加一些磷酸三钠或草酸 盐等其它药品。这些组成物在发黑液中分别起着如下作用：
n （二）氧化膜的性质：
为它的钢水铁合上物的。氧氧化化膜膜由的亚结铁构-高、铁色氧泽化和物防F护e3性O4组能成取，决其于中它部的分厚可度能。
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十分薄的膜（2–4nm）并不改变钢表面的外观，同时也不具有防护作 用。厚度大于2.5um的氧化膜则无光泽，呈黑色或灰黑色，其结构疏 松、抗磨性差。较适合的厚度为0.6~0.8um，呈现黑色或蓝黑色，而 且是带有光泽的致密膜层。钢材的化学成分对氧化膜的外观和结构有 明显的影响。合金钢和低碳钢一般难以得到带光泽的深黑色或蓝黑色 膜，且膜内易夹有红色的氧化铁挂灰。
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• 发黑处理的目的主要有以下三点： 1、对金属表面起防锈作用。
2、增加金属表面的美观及光泽。
3、发黑时间的加热有助于减少工件中应力。
• 因为发黑处理具有上述作用，而且成本低、质量高，所以在金属 表面处理中和工序间的防锈等得到广泛的应用。
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二、氧化膜形成的基本原理
• 〈N离和生a成铁子一NO磁酸，〉3）性钠亚原溶四（铁理液氧离：N中a化子钢2F加e三与铁2热O铁火零4，）。碱件开，其和在始然化氧很表后学化浓面再反剂的光由应起火受铁方作碱到酸程用（N钠a式，NO与aH为生O的亚H：）成微铁亚和腐酸铁氧蚀钠酸化作进钠剂用一（（，步NN析起aaN2出F作Oe2亚或O用2）铁，
1、NaOH的作用
①使零件表面产生轻微腐蚀，析出亚铁离子，促使氧化膜的形成。
②提高溶液的沸点，保证发黑过程所必须的温度。溶液中NaOH含量 越多，则溶液的沸点越高。在发兰过程中就是通过调整NaOH的含量而 控制溶液的沸点的。
影响膜层厚度的主要因素是溶解的苛性碱浓度和温度。由于氧 化是在溶液的沸点或接近于沸点的温度下进行的，而溶液的浓度与沸 点又存在着对应关系，所以这两个因素的影响其实是统一的。温度越 高，氧化膜的形成速度也越快，最终获得的氧化膜的厚度也越厚。一 般厚氧化膜常是疏松和容易被擦掉的。因此钢的氧化不易在高于 145°的沸腾温度下进行。此外，在这样高的温度下还会加速铁酸盐 的水解而在工作上形成含水氧化铁的红色挂灰，以致膜层质量低劣。 当氧化液温度高于170°C和氢氧化钠含量大于1000g/时，工件表面就 不能生成氧化膜。发生这种现象的主要原因是在高温下亚铁酸钠与铁 酸钠相互作用生成氧化膜的反应成慢、磁性氧化铁的溶解度增大。