发黑发蓝处理

1、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外表涂层处理方法O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外表涂层处理方法,因其可以消除反 光.第五节 钢件外表发蓝发黑处理1 .发蓝发黑原理为了提升钢件的防锈水平,用强的氧化剂将钢件外表氧化成致密、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 550C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 50C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

2、理.能否把钢铁外表氧化致密、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NaOH NaNO2Na3PO4 H2O质量组成3310255此溶液的密度是1.4g/cm,沸点是130C.在此溶液的作用下,铁的氧化过程是这样的:FNa2FeO2f Na2Fe204f Fe3O4具体的化学反响是：3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+NH3+H2O6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3N

3、a2Fe2O4+NH3+7NaOHNa2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4 ； +4NaOH生产实践经验证实,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 : 33.5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.2去油 目的是除去工件外表的油污.经过机加工后发蓝、发黑是最后一道工序,工件表面难免不留下油污,用防锈油作工序间防锈的更

4、是这样.任何油污,都会严重影响四氧化三铁的生成,所以必须在发蓝、发黑之前除去.常用的除油溶液配方,见表10-8.表10-8常用的除油溶液配方原料名称碳酸钠氢氧化钠磷酸三钠水玻璃 水Na2CO3 NaOHNa3PO4 Na3SiO3 H2O质量组成%3285将除油溶液加热至8090 C,然后将工件浸入,浸入时间为30min左右,假设油污较多,还得延长除油时间,以除油彻底为准.3酸洗 酸洗的目的是除去工件外表的锈迹.由于锈迹、锈斑会阻碍生成致密的四氧化三铁层.即使工件无锈迹,也应进行酸洗,由于它使油污进一步去除干净,而且酸洗会提升工件外表分子的活化能,有利于下一工序的氧化,能生成较厚的四氧化三铁层

5、.酸洗溶液一般是 1015%浓度的硫酸溶液,温度是 7080C,将工件浸入硫酸溶液中,浸入时 间为30min左右,锈蚀较轻的钢件可浸20min ,锈蚀严重者,那么需要浸40min以上.4氧化氧化是发蓝、发黑的主要工序.四氧化三铁膜层是否致密、是否光滑、是否有足够的 厚度,取决于氧化阶段.发蓝的工艺温度是 550 C.发黑的工艺温度是 130145C.浸入时间是5080min.含碳量高的 高碳钢,氧化速度较快,浸入时间可短些.含碳量低的低碳钢, 氧化速度慢,浸入时间需要长些.合金钢特别是高合金钢,工件外表有一定的剩余奥氏体,对碱溶液有较强的抗抵作用,不易生成Fe3O4,因而浸入时间需更长一些.表

6、10-9列出了有关钢种氧化发黑时溶液的温度及浸入时间.表10-9不同钢件氧化温度与时间钢种高碳钢低、中碳钢铭硅钢高合金钢高速钢入槽温度(C)120125125130125130130135135140出槽温度(C)125130130135130140135145140150处理时间(min)4050607080槽液的正常颜色是白色.如果槽液呈红色或棕色,表示亚硝钠浓度过大,应及时调整槽液的成分如果溶液呈绿色,那么表示铁离子浓度过大,应及时更新溶液.(5)皂化 所谓皂化,是用肥皂水溶液在一定温度下浸泡工件.目的是形成一层硬脂酸铁薄膜, 以提升工件的抗腐蚀水平. 常用的皂化液浓度是 3050g(肥

7、皂)/L.把皂化液加热至 80100 C, 将氧化后的工件放入皂化液浸泡10min左右.(6)检查氧化完毕后,要对工件进行检查,看Fe3O4膜层是否合格.检查的方法是：任意抽取三件工件,置于浓度为2%的硫酸铜溶液中浸泡 20s,不退黑色者为合格.三件工件中有一件以上不合格, 那么整槽工件视为不合格,需再氧化一次,以加深四氧化三铁的厚度.3.可能出现的缺陷及解决举措钢件发黑工艺,在操作过程中,可能会出现如下一些缺陷.(1)氧化膜疏松 氧化膜应很致密,与根本结合很牢固.如果生成的氧化膜疏松,容易擦掉,这 是不正常的现象.出现这种情况,主要是由于新配制的氧化溶液缺少铁离子引起的.解决方法, 是参加一

8、些旧的氧化溶液,或者参加一些干净的钢屑,煮沸 30min,以增加氧化溶液的铁离子浓 度,这现象就会消除.(2)工件外表呈红褐色锈斑 氧化膜应呈深黑色, 光亮且平滑.如果工件外表出现红褐色斑点或 连成一片,这主要是由于氧化溶液中氢氧化钠过浓、生成氧化铁过多所致.解决方法是调整溶液成分,补充参加一些亚硝酸钠和水,以降低 NaOH浓度.(3)工件外表呈淡灰色 工件外表失去乌黑光泽,呈淡灰色,这是由于氧化溶液中氢氧化钠浓度过低引起的.解决方法,补充参加适量的氢氢化钠.(4)不生成氧化膜 经处理4050min后,工件外表仍不上色(生成氧化膜),这主要是由于 溶液温度过低,亚硝酸钠浓度缺乏引起的.解决方法

9、是提升溶液温度,适当增加亚硝酸钠量.(5)氧化膜外表发花 工件在黑色基体上出现零星的白点,有时白点还较密集, 这种现象工人称之为“发花.发花原因主要是氧化时间不够引起的.解决方法,是延长氧化时间(即浸泡时间)：还可以补充参加少量氢氧化钠.(6)工件外表呈绿色 如果工件外表的氧化膜不是乌黑色,而是绿色,这是工件过氧化的结果,是由于氧化溶液温度过高、亚硝酸钠浓度过高引起的.解决方法是参加适量冷水(注意：加水时必须穿戴好保护具,缓缓参加,以免槽液飞溅,造成灼伤事故)和参加少量氢氧化钠,以降低溶 液温度及亚硝酸钠的浓度.4 .氧化溶液成分的测定从以上氧化膜缺陷分析中可知,当氧化溶液成分出现波动时,就会

10、造成氧化膜的缺陷,至使发黑操作失败.氧化溶液成分,主要指氢氧化钠浓度和亚硝酸钠浓度.在发黑过程中,水分不断被蒸发,亚硝酸钠和氢氧化钠又非等比消耗,所以,此消彼长,浓度变化是必然的.操作时间越长, 变化就越大.为了不使氧化溶液的成分出现大的波动,应该每隔23h,就取样测定它们的浓度,以便及时计算并补充添加有关原料.下面介绍氢氧化钠、亚硝酸钠浓度的测定方法.(1)氢氧化钠浓度的测定吸取氧化溶液10ml,置于量瓶中,加蒸储水至500ml,摇匀,这便是稀释液.吸取稀释液5ml置于锥瓶中,加蒸储水 100ml,加酚酷12滴,溶液变为红色.用 0.1N的盐酸标准溶液进行滴定,滴至红色消失,记下盐酸消耗量V

11、1 (ml).再加甲基橙2滴,溶液变为黄色.继续用 0.1N的盐酸进行滴定,滴至黄色转变为红色为止,记 下盐酸的消耗量 V2 (ml).按下式计算氢氧化钠的浓度( g/l):或按下式计算氢氧化钠的百分浓度：(%)(2)亚硝酸钠浓度的测定 吸取氧化溶液10ml,置于量瓶中,加蒸储水至500ml刻度处,摇匀,这便是稀释的氧化溶液.吸取0.1N的标准高镒酸钾溶液 10ml,置于锥形瓶中,加蒸储水100ml,硫酸10ml,加热至50 c 左右.这时溶液呈红色.用稀释的氧化溶液进行滴定,至红色消失为止,记下稀释氧化溶液的消耗量V (ml).按下式计算亚硝酸钠的浓度(g/l)：(g/D或按下式计算亚硝酸钠

12、的百分浓度：(%)式中V一滴定时用去的稀释氧化液的ml数；14 10ml氧化溶液的质量.5 .除油溶液成分的测定除油与氧化有着密切关系,除油不彻底,很难获得高质量的四氧化三铁层膜.所以,除油溶液也要经常测定其成分,以便及时补充天加有关原料,以保证除油效果.(1)氢氧化钠的测定吸取除油溶液 5ml置于锥形瓶中,加蒸储水100ml ,摇均匀.加酚酗指示剂23滴,用0.1N的盐酸标准溶液进行滴定,滴至红色消失为终点,记录盐酸消耗量 V1(ml) o在此溶液中参加甲基橙指示剂2滴,溶液变为黄色.用 0.1N盐酸标准溶液进行滴定,至黄色变为粉红色为终点,记录盐酸消耗量V2 (ml)(不包括 V1量).在

13、两次滴定后,将溶液煮沸510min,待冷到常温后,加酚酗指示剂23滴,用0.1N氢氧化钠标准溶液进行滴定,滴至玫瑰红色为终点,记录氢氧化钠消耗量V3 (ml).按下式计算氢氧化钠的浓度(g/l )：(g/l)或按下式计算氢氧化钠的百分浓度：(%)式中V1一第一次滴定时用去的盐酸ml数；V2一第二次滴定时用去的盐酸ml数；NA滴定用盐酸的标准当量浓度,在这里是 0.1;0.040 是 NaOH 分子里与 1000 的比值(40+ 1000=0.040);5一吸取的除油液 ml数；10001L的ml数；1100 1L除油溶液的质量.(2)碳酸钠的测定 按下式计算碳酸钠的浓度(g/l) : ( g/

14、l):或按下式计算碳酸钠的浓度：(%)式中V2一第二次滴定时用去的盐酸ml数；NA滴定用盐酸的标准当量浓度,在这里是 0.1;V3第三次滴定用的氢氧化钠的ml数；Nb滴定用的氢氧化钠的标7B当量浓度,这里是 0.1;0.106一是碳酸钠分子量与1000的比值(106/1000=0.106 ).(3)磷酸三钠的测定按下式计算磷酸三钠的浓度(g/l):(g/i)或按下式计算磷酸三钠的百分浓度：(%)式中0.380一是磷酸三钠及十二个结晶水的分子量与1000的比值(380/1000=0.380 ).(4)水玻璃(硅酸钠)的测定 吸取除油溶液 20ml置于烧怀中,加 1%浓度的盐酸20ml,摇匀 后,加热蒸发至干,待冷却后,再加1%浓度的盐酸10ml ,加蒸储水100ml ,加热使盐类溶解,用滤纸过