金属的发黑实用工艺.docx

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金属的发黑实用工艺

名词解释:

将钢铁零件放入含NaOH和NaNO2等药品的浓溶液中,在一定温度围使零件表面生成一层很薄（0.5～1.5μm）的蓝黑色氧化膜的过程叫发蓝（发黑）处理。

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金属发黑工艺

钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。

发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种

但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。

A3钢用碱性发黑好一些。

碱性发黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑的区别。

发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。

发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已。

实际操作中，需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量，以及发黑后的钝化浸油。

发黑质量的好坏往往因这些工序而变化。

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，层为氧化亚铁

一、高温碱性氧化发黑:

“发蓝”药液

    高温碱性发黑（又称发蓝）是钢铁最典型的发黑方法,已有几十年的历史,且工艺相对成熟,发黑质量稳定,膜的外观、附着力和耐蚀性为目前各方法中最为理想的。

因此,它仍是目前钢铁发黑的最主要的方法。

这种方法采用NaNO2和NaOH的浓溶液,将欲发黑的工件置于此液中,在140℃左右（视共建材质不同，发黑液温度略有不同，一般高碳钢在138℃，中碳钢在140℃，低碳钢在142℃）煮40min左右。

X射线衍射分析结果表明,在钢铁件表面形成致密的晶态结构的Fe3O4膜。

该氧化膜与钢铁基体表面接触良好,具有很好的附着力和防腐性能。

  1．配方：

硝酸钠50～100克氢氧化钠600～700克亚硝酸钠100～200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。

（1）金属表面务必洗净和干燥以后，才能进行“发篮”处理。

    （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，吹干。

    高温碱性发黑的机理:

高温碱性发黑过程中涉及到的化学反应有多个,首先在高温下发生下列反应

2NaNO2=Na2O+N2O3                    

（1）

生成的N2O3再和溶液中析出的氢发生反应

2N2O3+6H2=4NH3+3O2              

（2）

生成的氧会与铁发生下列一系列反应

2Fe+O2=2FeO                      （3）

4Fe+3O2=2Fe2O3                            （4）

3Fe+2O2=Fe3O4                      （5）

一般认为,上述反应按哪种方式进行主要取决于溶液中氧的浓度。

氧的浓度高会生成Fe2O3使表面发红。

因此,应适当控制氧化剂的含量,从而得到黑色的晶态Fe3O4膜。

二、酸性氧化法“发蓝”药液

    1．配方：

磷酸3～10克硝酸钙80～100克过氧化锰10～15克水1000克

    2．制法：

按配方计量后，在不断搅拌条件下，依次把磷酸、过氧化锰和硝酸钙加入其中，溶解，混合均匀即可

    3．说明：

（1）金属器件先经洗净和干燥后才能进行“发蓝”处理。

（2）此法所得保护膜呈黑色，其主要成分是由磷酸钙和铁的氧化物所组成，其耐腐能力和机械强度均超过碱性氧化法所得的保护膜。

    4.“发蓝”工作温度为100℃，处理时间为40～45分钟。

在处理碳素钢时，药液中磷酸含量控制在3～5克／升；处理合金钢或铸钢时，磷酸含量控制在5～10克／升。

应注意定期分析药液磷酸的含量。

    5.“发蓝”处理后金属器件的清洗方法同上。

钢铁常温发黑剂（工艺介绍）

主要特点：

（颜色黑，附着力好，防腐性高，做工时间短）

1.    JST-常温发黑,不需要复杂的加热设备,节能效果显著,同碱性高温发黑比,节能100%。

2.    提高工作效率,生产批量灵活,随时可满足生产要求,JMD发黑生产线只需30分钟左右。

3.    常温发黑成本低,特别在大件零件表面处理：

如注塑机、木工机械等，投资少，见效快，工艺设备简单，操作方便，只需要塑料、陶瓷槽（盆）即可。

4.    使用性能工艺适应性强，对钢型无选择，能处理硅钢、铸铁和包括08F冷轧钢板在的低碳钢，及表面加工状态不同的钢铁零件均能获得整体表面颜色一致的效果。

5.    附着力牢固、防腐性强、发黑后工件表面稳定，室环境可有效防锈达2年。

6.    不会影响工件尺寸，黑膜层仅为1.3微米至3微米之间的厚度。

不须外协加工，省回运输交通、货物装卸等时间及金钱，或因此而引起的工件碰伤和时间上不必要的延误。

产品特性:

传统钢铁发黑是在135~150℃高温下处理30~90min，生产周期长，能耗大，劳动条件差，环境污染严重。

该工艺在常温下操作，无高温碱性蒸汽影响环境，无有害气体产生，又节约能源，发黑速度快，颜色黑且均匀不褪色，防腐性能强而受到市场的欢迎。

主要技术指标

外　　　　　　观:

  蓝绿色透明液体

发黑膜的技术指标：

　外观，均匀致密，颜色呈黑色。

抗腐蚀能力，硫酸铜检验液点滴试验>30s。

封闭后防腐性能更强。

一．用途:

　　常温发黑处理，能在不改变被处理件尺寸精度的情况下形成黑色氧化膜。

这层氧化膜可减少滑动面或支撑面的磨擦，有装饰及减少光反射作用，经过防处理能提高机械零件防腐性能，是机械、兵器等行业应用普遍的一种表面处理技术。

    传统钢铁发黑是在135~150℃高温下处理30~90min，生产周期长，能耗大，劳动条件差，环境污染严重。

许多研究者对钢铁发黑工艺做了很多研究工作，也相继出现了一些产品，由于该工艺在常温下操作，无高温碱性蒸汽影响环境，又节约能源，发黑速度快而受到市场的欢迎，由于发黑膜结合力不牢，使这一工艺不能迅速推广。

本公司产品就是针对此推出，是高温发黑的最佳取代产品．

二．发黑成膜机理:

常温发黑机理目前尚无统一意见，由于发黑膜很薄（通常不超过3μm），用X光衍射仪和电镜扫描分析，常温发黑膜成分不是如碱性发黑膜Fe3O4,而是成分较为复杂的膜层，也难以作出准确的判断．

工艺流程图：

装框→去油（5-10分钟）→水冲洗（1分钟）→漂洗（0.5分钟）→去锈（1-5分钟）→水冲洗（1分钟）→水漂洗（0.5分钟）→常温发黑（2-6分钟）→水冲洗（1分钟）→稳定（0.5-1分钟）→浸脱水防锈油（10-15分钟）/水性封闭剂（1分钟）→常温干燥或者烘干（80-90℃10-20分钟

1．前处理工艺

推荐以下工艺流程可供选择：

流程一：

中温除油→水洗→水漂洗→常温除锈活化→水洗→水漂洗→常温发黑

        （此流程适合油污不多，无厚氧化皮的零件，各道工序处理时间到位，质量稳定，成本低。

）

流程二：

喷砂→水洗→常温发黑

（此工艺流程适合零件表面有厚氧化皮、厚油污及难以用酸活化的高硅钢、高锰钢、高铬钢等零件。

喷砂机可选用密封式或水性喷砂机，以保护环境，实现清洁生产。

目前喷砂机生产厂家已推出各种型号的产品，性能都考虑了适用清洁生产的要求。

）

流程三：

超声波除油→水洗→除锈活化→水洗→常温发黑（适用于有深孔、盲孔和形状复杂的零件。

２．常温发黑处理：

经前处理好的工件即可转入常温发黑处理

Ａ．配制槽液：

浓缩液，加3~6倍水稀释成工作液，铸铁、铸钢、粉末冶金等材质疏松的零件，工作液要加5~6倍水，其它钢材加3-4倍水.

Ｂ．发黑处理：

工件进入发黑槽2分钟后，可将工件上、下抖动数次，使表面充分接触发黑剂，

时间5~６分钟，活化好的零件表面很快就形成黑膜，视黑膜均匀呈灰黑色即可，发黑件出槽

后，在空气中停留2分钟再水洗，可充分利用表面的残液，减少发黑剂的消耗。

Ｃ．槽液维护与调整：

a、保持槽液清洁：

进入发黑槽之前，工件一定要流动水清洗两道，避免将上道工序的残

液带到发黑槽中，使发黑液提前老化，降低发黑量，减低成本。

b、注意PH值：

使用中发黑液组份不断消耗，PH值会渐渐升高，当PH值升到2.5左右应加以调整。

先将溶液过滤去沉淀，再加入浓缩液，适量加入清洁水搅拌,使PH值恢复到2.0左右，可继续使用，调整几次需要换槽液。

c、小批量生产：

可采用一次按需要量配好，新配工作液发黑时间为3分钟，随着PH值上升，发黑时间适当延长，直到不能用为止.

d、利用“后效”：

常温发黑工件完成操作过程后，表层中的化学反应并未最后完成，在空气中氧的作用下，还会缓慢进行，时间达到数十小时至一百小时，这一转化过程能提高膜的强度和附着力，黑度、均匀性也有所提高，充分利用“后效”作用，可减少发黑时间，降低成本。

在临下班时,建议必须立即进清除沉淀物，否则有自催化反应,影响工作夜的稳定性,由于发黑剂为酸性，发黑过程中铁基体被溶解，生成铁和盐类的沉淀物，可用沉淀法或过滤法，保持槽液清澈，性能稳定。

３．后处理：

常温发黑后处理有三种方法可供选择，后处理目的在于加强装饰及防腐。

Ａ．发黑后水漂洗→稳定→浸脱水防锈油。

此工艺常温下使用，节能、安全、防锈期一年以上。

Ｂ．发黑后工件水洗→水漂洗→钝化→脱水防锈油。

此工艺常温操作节能、环保、防锈二年。

Ｃ．发黑件洗净→水溶性封闭剂→干燥→再浸一次水溶性封剂→烘干。

此工艺适合不能浸油的工件，防锈期半年以上，一年以。

注：

所有性能测试须在发黑膜真正干燥以后进行（约24小时以后）。

4．其他说明：

1、发黑膜层附着力随着存放时间的延长而增加.

2、本发黑剂在发黑的过程中有少量沉淀，但不影响发黑质量。

3、本品需贮藏于阴暗处，防止日晒．

市嘉美德表面技术

钢铁发蓝处理（转）

一实验目的

1．了解钢铁发蓝处理的原理和方法。

2．掌握零件表面化学除锈和除油工艺。

二实验原理

将钢铁零件放入含NaOH和NaNO2等药品的浓溶液中，在一定温度围使零件表面生成一层很薄（0.5～1.5μm）的蓝黑色氧化膜的过程叫发蓝（发黑）处理。

这层氧化膜组织致密，能牢固地与金属表面结合，而且色泽美观，有较大的弹性和润滑性，能防止金属锈蚀。

因此，在机械工业中得到广泛应用。

氧化膜（磁性Fe3O4）的生成原理，可用反应方程式表示如下：

3Fe＋NaNO2＋5NaOH＝3Na2FeO2＋NH3＋H2O

6Na2FeO2＋NaNO2＋5H2O＝3Na2Fe2O4＋NH3＋7NaOH

Na2FeO2＋Na2Fe2O4＋2H2O＝Fe3O4＋4NaOH

三仪器药品

1．仪器

发蓝槽、烧杯（250cm3；500cm3）、电炉、酒精灯。

2．药品

NaOH、NaNO2、K4[Fe（CN）6]、K2Cr2O7、HCl（以上药品均可用工业纯）、肥皂、机油（10号）、3％CuSO4、0.2％H2SO4、0.1％酚酞酒精溶液。

3．材料

细铁丝、滤纸。

四实验步骤

1．发蓝液的配制

pt;mso-para-margin-left:

.06gd">按每立方分米溶液中加NaOH625g、NaNO2225g和K4[Fe（CN）6]15g配制。

先把NaOH放入发蓝槽，加少量冷水，并加热至100℃左右，溶解后再放入适量水；再加入NaNO2和K4[Fe（CN）6]，补充水至所需要的量；然后加热至溶液沸腾（约140℃左右）待用。

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