材料的表面氧化处理祥解

• 式中，M为参加反应的金属或镀层金属；A 为介质中的阴离子
1. 氧化处理
（1）钢铁的化学氧化 钢铁的化学氧化是指钢铁在含有氧 化剂的溶液中进行处理，使其表面生成 一层均匀的蓝黑到黑色膜层的过程，也 称钢铁的“发蓝”或“发黑”。 根据处理温度的高低，钢铁的化学 氧化可分为高温化学氧化和常温化学氧 化。这两种方法所用的处理液成分不同， 膜的组成不同，成膜机理也不同。
铝及其合金的氧化膜的 性质和用途
（5）氧化膜的绝热性 铝氧化膜是一种良好的绝热层，其稳定性可达 l500℃，因此在瞬间高温下工作的零件，由于氧 化膜的存在，可防止铝的熔化 （6）氧化膜的结合力 阳极氧化膜与基体金属的结合力很强。很难用 机械方法将它们分离，即使膜层随基体弯曲直至 破裂，膜层与基体金属仍保持良好的结合。
铝合金氧化处理反应机理
• 铝在沸水中成膜属于电化学的性质；百度文库极上发生 如下的反应：Al → Al3++3e • 界面液层中的AlOOH(碱式氧化铝)转化为难溶的 γ-Al2O3.H2O 晶体并吸附在表面上，形成了氧化膜 。 • 同时阴极上发生下列反应：3H2O+3e→3OH+(3/2)H2
• 阴极反应导致金属与溶液界面液相区的碱度提高 ，发生以下反应：Al3+＋3OH- → AlOOH＋H2O
铝及其合金的氧化膜的 性质和用途
（2）氧化膜的耐磨性 铝氧化膜具有很高的硬度，可以提高金属表面的耐磨 性。当膜层吸附润滑剂后，能进一步提高其耐磨性。 （3）氧化膜的耐蚀性 铝氧化膜在大气中很稳定，因此具有较好的耐蚀性。 其耐蚀能力与膜层厚度、组成、空隙率、基体材料的成分 以及结构的完整性有关。 为提高膜的耐蚀能力，阳极氧化后的膜层通常再进行 封闭或喷漆处理。 （4）氧化膜的电绝缘性。 阳极氧化膜具有很高的绝缘电阻和击穿电压，可以用 作电解电容器的电介质层或电器制品的绝缘层。
经过发黑处理的各种零件
b. 钢铁常温化学氧化
• 钢铁常温化学氧化一般称为钢铁常温发黑， 这是80年代以来迅速发展的新技术。 • 与高温发黑相比，常温发黑具有节能、高 效、操作简便、成本较低、环境污染小等 优点。 • 常温发黑得到的表面膜主要成分是 CuSe， 其功能与Fe3O4膜相似。
钢铁氧化处理的影响因素
钢铁氧化处理的反应机理
钢铁浸入溶液后，在氧化剂和碱的作用下，表面 生成Fe3O4氧化膜，该过程包括以下三个阶段： • 1、钢铁表面在热碱溶液和氧化剂（亚硝酸钠等） 的作用下生成亚铁酸钠：3Fe＋NaNO2＋5NaOH ＝3Na2FeO2＋H2O＋NH3 • 2、亚铁酸钠进一步与溶液中的氧化剂反应生成铁 酸钠：6Na2FeO2＋NaNO2＋5H2O=3Na2Fe2O4＋ 7NaOH＋NH3 • 3、铁酸钠（Na2Fe2O4）与亚铁酸钠（Na2FeO2） 相互作用生成磁性氧化铁： Na2Fe2O4+Na2FeO2+2H2O= Fe3O4＋4NaOH
• 适当控制Fe3O4的生成速度是钢铁化学氧化的关 键 • Fe3O4在各种饱和浓度下都有自己的临界晶核尺 寸。 • Fe3O4的过饱和度愈大．临界晶核尺寸愈小，能 长大的晶核数目愈多，晶核长大成晶粒并很快彼 此相遇，从而形成的氧化膜比较细致，但厚度比 较薄。 • 反之， Fe3O4的过饱和度愈小，则临界晶核尺寸 愈大，单位面积上晶粒数目愈少，氧化膜结晶粗 大，但膜比较厚。
经过发蓝处理的枪械
指针和齿轮经过发蓝处理
经过表面黑色氧化的铝合金
经特殊光亮氧化处理的铝合金
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a. 钢铁高温化学氧化
高温化学氧化是传统的发黑方法，采用 含有亚硝酸钠的浓碱性处理液，在140℃左 右的温度下处理 15min ～ 90min 。高温化学 氧化得到的是以磁性氧化铁（Fe3O4）为主 的氧化膜，膜厚一般只有 0.5um－ 1.5um ， 最厚可达2.5um。 氧化膜具有较好的吸附性。将氧化膜浸 油或作其他后处理，其耐蚀性能可大大提 高。 由于氧化膜很薄，对零件的尺寸和精度 几乎没有影响，因此在精密仪器、光学仪 器、武器及机器制造业中得到广泛应用。
金属表面氧化物膜技术
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一、氧化物膜的含义 二、氧化物膜的反应机理 三、氧化物膜的性能特点 四、氧化物膜的影响因素 五、氧化物膜的应用
一、金属表面氧化物膜的含义
是金属在含有氧化剂的溶液中形成的膜， 其成膜过程叫氧化。
二、反应机理
• 由于化学转化膜是金属基体直接参与成膜 反应而成的，因而膜与基体的结合力比电 镀层和化学镀层这些外加膜层大得多。 • 成膜的典型反应可用下式表示：
2. 铝及其合金的氧化处理
• 铝及铝合金表面自然形成的氧化膜一般较 薄，其厚度约在 0.01～ 0.015，为非晶质。 这种膜疏松多孔，不均匀，抗蚀能力较低， 并易沾染污迹使铝件失去光泽。 • 铝及铝合金经氧化处理可生成较厚的氧化 膜，从而提高抗蚀、耐磨、绝缘、绝热、 吸附等能力或光亮度及装饰功能。 • 铝及铝合金氧化处理常用方法有化学氧化 法和电化学阳极化法。
铝和铝合金氧化膜的性质和用途
（1）多孔性 （2） 耐磨性 （3） 耐腐性 （4）电绝缘性 （5） 绝热性 （6） 结合力
铝及其合金的氧化膜的 性质和用途
（1）氧化膜结构的多孔性。 氧化膜具有多孔的蜂窝状结构。 氧化膜的多孔结构可使膜层对各种有机物、 树脂、地蜡、无机物、染料及油漆等表现出良好 的吸附能力，可作为涂镀层的底层；也可将氧化 膜染成各种不同的颜色，提高金属的装饰效果。