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钢件表面发蓝(发黑)处理原理及工艺流程简介

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发蓝(发黑)-1.webp.jpg

一、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(Fe3O4)。这Fe3O4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Fe3O4呈天蓝色,帮称发蓝处理。在低温下(约130)氧化成的Fe3O4呈暗黑色,帮称发黑处理。在兵器工业上,常用的是发蓝处理;在工业生产上,常用的是发黑处理。 

能否把铁氧化成致密、光滑的Fe3O4关键是选择好强的氧化剂。强氧化剂是由氢氧化钠(NaOH)、亚硝酸钠(NaNO2)、磷酸三钠(Na3PO4)组成。发蓝时用它们的熔融液去处理工件;发黑是用它们的水溶液去处理工件。常用的发黑溶液成分见表一。 

表一 

原料名称

氢氧化钠

NaOH

亚硝酸钠

NaNO2

磷酸三钠

Na3PO4

 

H2O

质量组成(%)

33

10

2

55

 

此溶液的浓度是1.4g/cm3  ,沸点是130。在此溶液的作用下,铁的氧化程是这样的: 

FeMa2FeO2Na2Fe2O4Fe3O4 

生产实践经验证明,要获得光亮、致密的Fe3O4膜层,氧化溶液中亚硝酸钠与氢氧化钠的比例,要保持在133.5之间。 

二、发蓝(发黑)的操作过程: 

工件装夹→去油→清洗→酸洗→氧化→清洗→皂化→热水煮洗→检查。 

(一)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。 

(二)去油 

目的是除去工件表面的油污。经过机架工后(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Fe3O4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,见表二。 

表二 

原料名称 

氢氧化钠 

NaOH

亚硝酸钠

 NaNO2 

磷酸三钠 

Na3PO4

水玻璃 

Na2SiO3 

 H2O 

质量组成(%) 

7

3

3

2

85

 

将除油溶液加热到8090℃,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。 

(三)酸洗 

酸洗目的,是除去工件表面的铁锈。因为铁锈会阻碍生成致密的Fe3O4层。即使工件无铁锈,也应酸洗,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,有得于下一工序的氧化,能生成较厚的Fe3O4层。  酸洗溶液一般是10%15%浓度的硫酸溶液,温度是7080℃。,将工件浸入硫酸溶液中,浸入时间为30min左右,铁锈少的可浸20min,铁锈多的需浸40min以上。 

(四)氧化 

氧化是发蓝、发黑的主要工序。Fe3O4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。  发蓝的温度是550。发黑溶液的温度是130145。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休,对碱溶液有较强的抗抵作用,不易生成Fe3O4,因面浸入时间需长些。表三列出了有关钢种氧化(发黑)时溶液的温度及浸入时间。

表三 

钢种

入槽温度()

出槽温度()

处理时间(min)

高碳钢

120125

125130

40

低、中碳钢

125130

130135

50

铬硅钢

125130

130140

60

高合金钢

130135

135145

70

高速钢

135140

140150

80

 

     溶液的正常颜色是白色。如果溶液呈红色或棕色,表示亚硝酸钠浓度过大,应及时调整溶液的成分。如果溶液呈绿色,表示铁离子浓度过大,应及及时更新溶液。  (五)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。把皂化液加热到8010,将氧化后的工件放入浸泡10min左右。 

(六)检查   

氧化完毕后,要对工件进行检查,看Fe3O4层是否合格。任意抽取三件,置于2%浓度的硫酸铜溶液中浸泡20s,不退黑色者为合格。三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Fe3O4厚度。

发蓝(发黑)-2.webp.jpg

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