钢铁的氧化处理讲解课件

钢铁表面的氧化处理钢铁表面的氧化处理为什么要进行氧化处理？当钢铁处于潮湿的大气中时，在它的表面上形成了微电池，在氧的作用下钢铁表面上就形成了铁锈。由于它非常疏松并且易吸湿，因而促使潮湿的大气继续对钢铁进行腐蚀，直至破坏。如果在钢铁表面上形成一层致密的磁性氧化铁(Fe3O4)薄膜，就能使钢铁具有一定的抗大气腐蚀能力，阻止钢铁表面生锈，还能起到表面装饰的作用。2为什么要进行氧化处理？2钢铁的氧化处理概念：将钢铁件放入含苛性钠、硝酸钠或者亚硝酸钠溶液中处理，使零件表面生成一层很薄的黑色氧化膜的过程，称为氧化处理，简称发蓝，又称发黑。3钢铁的氧化处理概念：3钢铁的氧化处理讲解课件精密机床零件、光学产品零件、仪器仪表零件、液压控制系统器件等，在其表面可以形成一层很薄的膜层（一般0.6~1.5微米），所以对零件的尺寸和精度都几乎没有影响，同时氧化过程中不会析氢，不会产生氢脆。钢铁件氧化处理后可提高耐蚀性，但效果不够理想，所以如果在氧化后进行后处理，可用皂化处理或铬酸盐钝化填充或涂油脂等，便可明显提高其耐蚀性和润滑性。4精密机床零件、光学产品零件、仪器仪表零件、液压控制系统器件等氧化膜生成的基本原理6在碱性溶液中，加入一定量的氧化剂（亚硝酸钠、硝酸钠），金属表面生成一层氧化膜（Fe3O4）。由于溶液与金属界面形成氧化铁的过饱和，使金属表面生成结晶晶核，结晶晶核逐渐长大，形成一层连续成片的氧化膜。氧化膜生成的基本原理6在碱性溶液中，加入一定量的氧化剂（亚硝钢铁的氧化处理讲解课件7钢铁的氧化处理讲解课件氧化膜形成以后，氧化过程的继续进行取决于两个因素：界面反应速度;参加反应物质通过氧化膜的扩散:有三种情况：a）仅是金属离子向外扩散，在氧化物/气体界面上进行反应;b)仅氧向内扩散，在金属/氧化物界面上进行反应;c)金属离子和氧两个方向相向扩散，它们在氧化膜中相遇并进行反应。9氧化膜形成以后，氧化过程的继续进行取决于两个因素：9氧化膜生长速度和厚度取决于结晶形核速度与单个晶核生长速度之比。结晶晶核生长速度较快时：金属表面上晶核数量增多，各晶核相互结合而形成一层连续的氧化膜（如图a）。结晶晶核生长速度较慢时：等到各结晶晶核相互结合的时候，每一个晶核已经长大，这时形成的氧化膜较厚，甚至形成疏松的氧化膜（如图b）1010氧化处理的方法化学氧化法碱性氧化法（发蓝）热氧化法阳极氧化法酸性氧化法（常温发蓝）

11氧化处理的方法化学氧化法11氧化处理之氧化前处理零件表面清理的质量好坏直接影响氧化膜的质量。钢件经过机械加工或者热处理后，表面有油污和氧化皮，影响氧化膜的生成。热处理后的零件可直接酸洗去除表面氧化膜，光洁度要求较高的零件可用布轮磨光或抛光。12氧化处理之氧化前处理零件表面清理的质量好坏直接影响氧化膜的质

氧化处理工艺—高温氧化处理

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)。膜层颜色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单槽法：操作简单，目前广泛使用双槽法：钢铁件依次在两个浓度和工艺条件不同的氧化槽中进行两次氧化处理。氧化膜较厚，耐蚀性较高。13

氧化处理工艺—高温氧化处理

将钢铁浸入浓氢氧化钠溶液中，在14配方1：通用氧化液，操作简单，膜层美观光亮，但膜层较薄配方2：氧化速度快，膜层致密但光亮度较差配方1：可获得保护性能好的蓝黑色光亮氧化膜配方2：可获得较厚的黑色氧化膜14配方1：通用氧化液，操作简单，膜层美观光亮，但膜层较薄配各组成作用各组成作用钢铁的氧化处理讲解课件钢铁的氧化处理讲解课件钢铁的氧化处理讲解课件钢铁的氧化处理讲解课件钢铁的氧化处理讲解课件2121高温氧化处理工艺过程（双槽法）22前处理后处理高温氧化处理工艺过程（双槽法）22前处理后处理氧化处理工艺—常温氧化处理传统的氧化存在着碱浓度高，温度高，能耗大，生产效率低等缺点，并且易出现红色挂灰，对于Si、Mn、Cr、Ni含量高的合金钢，很难得到满意的外观。20世纪80年代中期国内开发的发黑技术，具有节能，效率高，成本低等有点，得到广泛应用。常温发黑剂：硫酸铜和亚硒酸，加上络合剂和稳定剂等以改善成膜条件和提高成膜质量。23氧化处理工艺—常温氧化处理传统的氧化存在着碱浓度高，温度高，发黑的原理在酸性条件下，钢铁表面析出Cu，与基体形成微电池，加速成膜过程。亚硒酸H2SeO3与Fe和Cu粒子反应形成黑色的膜：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。

24发黑的原理在酸性条件下，钢铁表面析出Cu，与基体形成微电池，钢铁常温发黑配方25钢铁常温发黑配方25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1~4，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。26氧化处理工艺—无碱氧化处理无碱氧化法即氧化——磷化法。26无碱氧化处理的优点与碱液形成的氧化膜比较：在氧化处理溶液中保持的时间缩短1/2~1/3;被覆层的抗蚀性能、附着力和机械强度比氧化膜高很多；工作温度100oC左右，耗能降低；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。27无碱氧化处理的优点与碱液形成的氧化膜比较：27溶液成分与处理工艺28溶液成分与处理工艺2829碱性氧化处理29碱性氧化处理3030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；经皂化处理后，膜的孔隙被封住，提高了抗腐蚀性能。31氧化后处理对于不合格的氧化膜，应在酸洗溶液中除去，再重新进行氧化后处理(2)碱性氧化后处理：碱性氧化后处理不当使膜防护性变差；产生原因：（1）工件氧化后清洗不彻底；（2）配制的肥皂水的水质未经软化处理，致使溶液中产生絮状漂浮物，该漂浮物随后富集在氧化膜的表面；（3）未经充分干燥前涂覆机油等。处理方法：（1）氧化处理后充分的进行冷、热水清洗，除去工件表面的碱性物质；32氧化后处理32（2）满足皂化处理中的三点要求；（3）干燥处理要彻底，干燥够工件表面及孔眼、缝隙等处不能有游离水存在；（4）热油封闭处理的温度不可低于1050C，填充、封闭氧化膜孔隙；（5）浸油过程若有爆裂声，说明工件的孔眼、狭缝处有水存在，可以增加浸油时间，至无水滴爆裂声。3333关于钢铁氧化处理还有很多知识可以作介绍，比如：钢铁氧化处理用设备；溶液的配制及各种方法处理过程中的规范性；氧化膜的质量检测；氧化膜常见缺陷及排除方法。《钢铁表面氧化和磷化处理问答》王尚义著化学工业出版社34关于钢铁氧化处理还有很多知识可以作介绍，比如：34钢铁表面的氧化处理钢铁表面的氧化处理为什么要进行氧化处理？当钢铁处于潮湿的大气中时，在它的表面上形成了微电池，在氧的作用下钢铁表面上就形成了铁锈。由于它非常疏松并且易吸湿，因而促使潮湿的大气继续对钢铁进行腐蚀，直至破坏。如果在钢铁表面上形成一层致密的磁性氧化铁(Fe3O4)薄膜，就能使钢铁具有一定的抗大气腐蚀能力，阻止钢铁表面生锈，还能起到表面装饰的作用。2为什么要进行氧化处理？2钢铁的氧化处理概念：将钢铁件放入含苛性钠、硝酸钠或者亚硝酸钠溶液中处理，使零件表面生成一层很薄的黑色氧化膜的过程，称为氧化处理，简称发蓝，又称发黑。3钢铁的氧化处理概念：3钢铁的氧化处理讲解课件精密机床零件、光学产品零件、仪器仪表零件、液压控制系统器件等，在其表面可以形成一层很薄的膜层（一般0.6~1.5微米），所以对零件的尺寸和精度都几乎没有影响，同时氧化过程中不会析氢，不会产生氢脆。钢铁件氧化处理后可提高耐蚀性，但效果不够理想，所以如果在氧化后进行后处理，可用皂化处理或铬酸盐钝化填充或涂油脂等，便可明显提高其耐蚀性和润滑性。4精密机床零件、光学产品零件、仪器仪表零件、液压控制系统器件等氧化膜生成的基本原理40在碱性溶液中，加入一定量的氧化剂（亚硝酸钠、硝酸钠），金属表面生成一层氧化膜（Fe3O4）。由于溶液与金属界面形成氧化铁的过饱和，使金属表面生成结晶晶核，结晶晶核逐渐长大，形成一层连续成片的氧化膜。氧化膜生成的基本原理6在碱性溶液中，加入一定量的氧化剂（亚硝钢铁的氧化处理讲解课件41钢铁的氧化处理讲解课件氧化膜形成以后，氧化过程的继续进行取决于两个因素：界面反应速度;参加反应物质通过氧化膜的扩散:有三种情况：a）仅是金属离子向外扩散，在氧化物/气体界面上进行反应;b)仅氧向内扩散，在金属/氧化物界面上进行反应;c)金属离子和氧两个方向相向扩散，它们在氧化膜中相遇并进行反应。43氧化膜形成以后，氧化过程的继续进行取决于两个因素：9氧化膜生长速度和厚度取决于结晶形核速度与单个晶核生长速度之比。结晶晶核生长速度较快时：金属表面上晶核数量增多，各晶核相互结合而形成一层连续的氧化膜（如图a）。结晶晶核生长速度较慢时：等到各结晶晶核相互结合的时候，每一个晶核已经长大，这时形成的氧化膜较厚，甚至形成疏松的氧化膜（如图b）4410氧化处理的方法化学氧化法碱性氧化法（发蓝）热氧化法阳极氧化法酸性氧化法（常温发蓝）

45氧化处理的方法化学氧化法11氧化处理之氧化前处理零件表面清理的质量好坏直接影响氧化膜的质量。钢件经过机械加工或者热处理后，表面有油污和氧化皮，影响氧化膜的生成。热处理后的零件可直接酸洗去除表面氧化膜，光洁度要求较高的零件可用布轮磨光或抛光。46氧化处理之氧化前处理零件表面清理的质量好坏直接影响氧化膜的质

氧化处理工艺—高温氧化处理

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)。膜层颜色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单槽法：操作简单，目前广泛使用双槽法：钢铁件依次在两个浓度和工艺条件不同的氧化槽中进行两次氧化处理。氧化膜较厚，耐蚀性较高。47

氧化处理工艺—高温氧化处理

将钢铁浸入浓氢氧化钠溶液中，在48配方1：通用氧化液，操作简单，膜层美观光亮，但膜层较薄配方2：氧化速度快，膜层致密但光亮度较差配方1：可获得保护性能好的蓝黑色光亮氧化膜配方2：可获得较厚的黑色氧化膜14配方1：通用氧化液，操作简单，膜层美观光亮，但膜层较薄配各组成作用各组成作用钢铁的氧化处理讲解课件钢铁的氧化处理讲解课件钢铁的氧化处理讲解课件钢铁的氧化处理讲解课件钢铁的氧化处理讲解课件5521高温氧化处理工艺过程（双槽法）56前处理后处理高温氧化处理工艺过程（双槽法）22前处理后处理氧化处理工艺—常温氧化处理传统的氧化存在着碱浓度高，温度高，能耗大，生产效率低等缺点，并且易出现红色挂灰，对于Si、Mn、Cr、Ni含量高的合金钢，很难得到满意的外观。20世纪80年代中期国内开发的发黑技术，具有节能，效率高，成本低等有点，得到广泛应用。常温发黑剂：硫酸铜和亚硒酸，加上络合剂和稳定剂等以改善成膜条件和提高成膜质量。57氧化处理工艺—常温氧化处理传统的氧化存在着碱浓度高，温度高，发黑的原理在酸性条件下，钢铁表面析出Cu，与基体形成微电池，加速成膜过程。亚硒酸H2SeO3与Fe和Cu粒子反应形成黑色的膜：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。

58发黑的原理在酸性条件下，钢铁表面析出Cu，与基体形成微电池，钢铁常温发黑配方59钢铁常温发黑配方25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1~4，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。60氧化处理工艺—无碱氧化处理无碱氧化法即氧化——磷化法。26无碱氧化处理的优点与碱液形成的氧化膜比较：在氧化处理溶液中保持的时间缩短1/2~1/3;被覆层的抗蚀性能、附着力和机械强度比氧化膜高很多；工作温度100oC左右，耗能降低；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。61无碱氧化处理的优点与碱液形成的氧化膜比较：27溶液成分与处理工艺62溶液