钢件表面发蓝(发黑)处理大全培训资料

1、精品文档钢件表面发蓝（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 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 50 C）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

2、-7 常用的氧化（发黑）溶液成分原料名称氢氧化钠NaOH亚硝酸钠NaNO磷酸三钠NcbPO水H2O质量组成（）3310255此溶液的密度是1.4g/cm 3,沸点是130 C。在此溶液的作用下， 铁的氧化过程是这样的:Fe一 NxFeQ 一 Na?Fe2c4 一 Fe3O4具体的化学反应是：3Fe+NaNO2+5NaOH=3N2FeQ+NH+HO6Na2FeQ+NaNO+5H2O=3NaFe2Q+NH+7NaOHNa2FeQ+NaFe2Q+2HO=FeO4 +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 : 33.5之间。2

3、.发蓝（发黑）操作发蓝（发黑）的操作流程：工件装夹一去油清洗一酸洗清洗一氧化清洗皂化一热水煮洗一检查。（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 目的是除去工件表面的油污。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NS2CQ氢氧化钠NaOH磷酸三钠NdPQ水玻璃NaSi

4、O3水H2O质量组成（）733285将除油溶液加热至 8090C,然后将工件浸入，浸入时间为 30min左右，若油污较多, 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表面的锈迹。因为锈迹、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，因为它使油污进一步去除干净，而且酸洗会提高工件表面分子的活化能，有利于下一工序的氧化，能生成较厚的四氧化三铁层。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，则需要浸 40min以上。（4）氧化 氧化是发蓝、发黑的主要

5、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 550Co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，工件表面有一定的残余奥氏体，对碱溶液有较强的抗抵作用，不易生成 Fe3Q,因而浸入时间需更长一些。表 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入槽温度(C)出槽温度(C)处理时间(min)高碳钢12012512513040低、中碳钢12513013013

6、550铭硅钢12513013014060高合金钢13013513514570高速钢13514014015080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，则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，以提高工件的抗腐蚀能力。常用的皂化液浓度是3050g (肥皂)/L。把皂化液加热至80100C,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Fe3Q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

7、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，则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措施钢件发黑工艺，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，与基本结合很牢固。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。解决办法，是加入一些旧的氧化溶液，或者加入一些干净的钢屑，煮沸 30min,以增加 氧化溶液的铁离子浓度，这现象就会消除。(2)工件表面呈红褐色锈斑氧化膜应呈深黑色， 光亮且平滑。如果工件表面出现红褐色斑点或连成一片，

8、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。 解决办法是调整溶液成分，补充加入一些亚硝酸钠和水，以降低NaOH度。(3)工件表面呈淡灰色工件表面失去乌黑光泽， 呈淡灰色，这是由于氧化溶液中氢氧化钠浓度过低引起的。解决办法，补充加入适量的氢氢化钠。(4)不生成氧化膜 经处理4050min后，工件表面仍不上色(生成氧化膜) ，这主 要是由于溶液温度过低，亚硝酸钠浓度不足引起的。解决办法是提高溶液温度，适当增加亚 硝酸钠量。(5)氧化膜表面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。解决办法，是延长氧化时 间(即浸

9、泡时间)，还可以补充加入少量氢氧化钠。(6)工件表面呈绿色如果工件表面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。 解决办法是加入适量冷水(注意：加水时必须穿戴好老保护具，缓缓加入，以免槽液飞溅，造成灼伤事故)和加入少量氢氧化钠，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

10、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,加酚酗：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V1 (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 ):NaOHV1 V2一0

11、.1 0.04 1000(g/l)或按下式10 二500计算氢氧化钠的百分浓度：NaOH 004 照14(%)(2)亚硝酸钠浓度的测定吸取氧化溶液处，摇匀，这便是稀释的氧化溶液。10ml,置于量瓶中，加蒸储水至500ml刻度吸取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50c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)。精品文档按下式计算亚硝酸钠的浓度(g/l )：NaNO20.1 10 0.0345-V1000(g/l )10 500或按下式计算亚硝酸钠的百分浓度:NaNO20.1 10

12、 0.034510 100014(%)500式中V一滴定时用去的稀释氧化液的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,ml数;1410ml氧化溶液的质量。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。加酚配指示剂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)。在此溶液中加入甲基橙指示剂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

13、包括V1量)。23滴，用0.1NV3 ( ml)。在两次滴定后，将溶液煮沸510min,待冷到常温后，加酚酬:指示剂 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按下式计算氢氧化钠的浓度(g/l ):NaOH(Vi V2) Na 0.0401000 (g/l )或按下式计算氢氧化钠的百分浓度:NaOH (V1 V2)Na 0.04010001100100 (%)ml数;ml数;式中V1 一第一次滴定时用去的盐酸V2第二次滴定时用去的盐酸Na-滴定用盐酸的标准当量浓度，在这里是0.040 一是 NaOH子里与 1000 的比值(40+ 1000=0.040 );5吸取的除油液

14、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 ):1000 (g/l ):Na2CO3(V2Na V3Nb) 0.106或按下式计算碳酸钠的浓度:Na2CO3(V2 Na V3 Nb) 0.106510001100100 (%)式中V2第二次滴定时用去的盐酸ml数；N一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；N滴定用的氢氧化钠的标准当量浓度，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

15、 ):Na3PO4?12H2O (V3 Nb 0.380) 1000 (g/l ) 5或按下式计算磷酸三钠的百分浓度：(V3 Nb 0.380) 1000Na3PO4?12H2O A 100(%)51100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，用滤纸过滤，并用1 %盐酸洗涤烧怀和沉淀物78次，将沉淀和滤纸移于已知重量的瓷田锅中，在 950100

16、0c的高温电阻电炉中灼烧1020min,出炉后置于干燥器中冷却，然后称量，获得沉淀物的质量(g)。按下式计算水玻璃的浓度(g/l )：NazSQG 2.03彳 1000 (g/l )V或按下式计算水玻璃的百分浓度:NazSQG 2.03V10001001100(%)式中：G一灼烧后沉淀物的质量V吸收的除油溶液 ml数;2.03 N&SiOz的分子量与 SiO2分子量的比值;1000-1L 的 ml 数；1100-1L的除油溶液的质量。将钢在空气中加热或直接浸于浓氧化性溶液中，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

17、500c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 0.51.5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。故常用于精密仪器、光学仪器、工具、硬度块等。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

18、、碱性氧化法“发蓝”药液1 .配方： 硝酸钠50100克氢氧化钠 600700克亚硝酸钠100200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X作温度(C)处理时间(分)开始终止 0.7135-13714310-300.5-0.7135-14015030-500.4142-145153-15540-60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。二、酸性氧化法“发蓝”药液1 .配