钢的表面氧化处理.docx
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钢的表面氧化处理
钢的氧化处理是将钢件在空气—水蒸气或化学药物中加热到适当温度，使其表面形成一层蓝色（或黑色）的氧化膜，以改善钢的耐蚀性和外观，这种工艺称为氧化处理，又叫发蓝处理。
氧化膜是一层致密而牢固的Fe3O4薄膜，只有0.5~1.5mm厚，对钢件的尺寸精度无影响。
氧化处理后的钢件还要进行肥皂液浸渍处理和浸油处理，以提高氧化膜的防腐蚀能力和润滑性能。
钢的氧化处理有以下基本工艺过程：
氧化处理过程中溶液中的氧化剂含量越高，生成氧化膜速度也越快，而且膜层致密、牢固。
溶液中碱的浓度适当增大，获得氧化膜的厚度增大，碱含量过低，氧化膜薄而脆弱。
溶液的温度适当升高，可以提高氧化致密度。
工件含碳量越高，越容易氧化，氧化时间越短。
氧化处理时间主要根据钢件的含碳量和工件氧化要求来调整。
氧化处理工艺不影响零件的精度，常用于仪器、仪表、工具、枪械及某些机械零件的表面，使其达到耐磨、耐蚀以及防护与装饰的目的。
最佳答案
钢铁件通过氧化处理在表面生成保护性氧化膜，主要成分是磁性氧化铁（Fe3O4），膜的颜色一般呈黑色或蓝黑色，铸钢和硅钢呈褐色或黑褐色。
氧化处理方法有碱性氧化法、无碱氧化法和酸性氧化法等。
常用于机械、精密仪器、仪表、武器和日用品的防护和装饰。
碱性氧化法
一次氧化法
配方1
组分g/L组分g/L
NaOH600Na3PO415～20
NaNO260
开始温度为138～140℃；终止温度为148～150℃；时间为60～90min。
配方2
组分g/L组分g/L
NaOH750NaNO2250
开始温度为138～140℃；终止温度为148～150℃；时间为60～90min。
二次氧化法
配方1
组分g/L组分g/L
A槽B槽
NaOH500～600NaOH700～800
NaNO2100～150NaNO2150～200
温度为135～140℃；时间为10～20min。
温度为145～152℃；时间为60～90min。
氧化后处理
为提高氧化膜防锈能力氧化后需进行皂化和填充处理，除需要涂装的，其他全都要用105～110℃机油、锭子油或变压器油浸渍5～10min。
若不进行皂化或填充处理，氧化清洗后可直接浸TS-1胶水防锈油或P-2防锈乳化液。
配方1（填充）
K2Cr2O750～80g/L；温度为70～90℃；时间为5～10min。
配方1（填充）
组分g/L组分g/L
CrO3285%H3PO41
温度为60～70℃；时间为0.5～1min。
配方3（皂化）
肥皂30～50g/L；温度为80～90℃；时间为5～10min。
酸性氧化法
酸性氧化法的优点是可在常温下操作，节电节能、发蓝时间短、生产效率高、投资少、污染小。
缺点是膜层附着力差，耐蚀性不佳，有待于进一步完善。
配方1
组分g/L组分用量
Cu（NO3）21～3HNO330～40ml/L
H2SeO33～5添加剂适量
对苯二酚2～4
pH值为1～3；温度为室温；时间为3～6min。
配方2
SX-891常温发蓝剂200g/L；温度为室温；时间为3～5min。
无碱氧化法（氧化磷化）
配方
组分g/L组分g/L
H3PO410～18MnO210～20
Ba（NO3）270～100xMn（H2PO4）2·yFe（H2PO4）230～40
温度为90～100℃；时间为40～50min。
钢铁的磷化处理
钢铁件在含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中经化学处理表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜，这种化学处理方法称为磷化。
磷化膜呈暗灰色或黑色，具有微孔结构，经填充、浸油或涂漆处理具有较好的抗腐蚀性。
由于它具有良好的吸附能力和润滑性，磷化膜广泛用作涂料底层和零件冷墩、冷挤时的润滑层，减少表面的拉伤和裂纹。
磷化膜还可作为矽钢片的电绝缘层，防止零件粘附低熔点的熔融金属，避免压铸零件与模具粘结。
低温磷化
配方1
组分g/L组分g/L
xMn（H2PO4）2·yFe（H2PO4）240～65ZnO4～8
Zn（NO3）2·6H2O50～100游离酸度“点”3～4
NaF3～4.5总酸度“点”50～90
温度为20～30℃；时间为30～45min。
配方2
组分g/L组分g/L
Zn（H2PO4）2·2H2O50～70游离酸度4～6
Zn（NO3）2·6H2O80～100总酸度75～95
NaNO20.2～1
温度为15～35℃；时间为20～40min。
中温磷化
配方1
组分g/L组分g/L
xMn（H2PO4）2·yFe（H2PO4）230～40Zn2+5.5～8
Zn（NO3）2·6H2O1～2Mn2+0.5～2
Mn（NO3）2·6H2O80～100总铁18～22
游离酸度4～7P2O514～20
总酸度60～80NO3-34～42
温度为55～70℃；时间为10～15min。
配方2
组分g/L组分g/L
xMn（H2PO4）2·yFe（H2PO4）230～40游离酸度5～8
Zn（NO3）2·6H2O70～100总酸度60～100
Mn（NO3）2·6H2O25～40
温度为60～70℃；时间为7～15min。
高温磷化
配方1
组分g/L组分g/L
xMn（H2PO4）2·yFe（H2PO4）230～35游离酸度5～8
Zn（NO3）2·6H2O55～65总酸度40～60
温度为90～98℃；时间为15～20min。
配方2
组分g/L组分g/L
xMn（H2PO4）2·yFe（H2PO4）225～30游离酸度2～4
HNO32～5总酸度28～35
温度为97～99℃；时间为25～30min。
“四合一”磷化
除油、除锈、磷化、钝化综合在一起完成的工艺称为“四合一”磷化法，这种方法可使工艺简化、减少设备、缩短工时，提高劳动效率，便于机械化、自动化生产。
“四合一”磷化法获得的磷化膜均匀，细致有一定的耐腐蚀性，适合于作电泳涂漆底层。
配方
组分g/L组分用量
85%H3PO4100As20～30ml/L
ZnO30HNO32ml/L
Zn（NO3）2·6H2O160K2Cr2O70.3g/L
H2C4H4O65游离酸度18～25g/L
MgCl23总酸度180～200g/L
（NH4）2MoO41
温度为60～65℃；时间为5～15min。
黑色磷化
黑色磷化膜层结晶细致，色泽均匀，外观呈黑灰色，厚度约为2～4μm，磷化膜的耐磨腐蚀性耐磨性比氧化膜有显著提高。
配方
xMn（H2PO4）2·yFe（H2PO4）225～35NaNO28～12g/L
Ca（NO3）230～5085%H3PO41～3ml
Zn（NO3）2·6H2O15～25游离酸度1～3g/L
总酸度24～46g/L
温度为85～95℃；时间为30min。
铝及其合金的氧化处理
铝及其合金的氧化处理有化学氧化与电化学氧化两种，化学氧化得到的氧化膜薄，质软不耐磨，抗蚀性差，一般不单独使用，要作为油漆的良好底层。
电化学氧化处理可得到较厚的硬度高的氧化膜，耐热性、绝缘性和抗腐蚀性均好于化学氧化膜，还可染色。
化学氧化处理
酸性化学氧化
配方
组分用量组分g/L
85%H3PO450～60ml/L（NH4）2HPO42～2.5
CrO320～25g/LH3BO31～1.2
NH4HF23～3.5g/L
温度为30～36℃；时间为3～6min。
说明无色至红绿色，3～4μm，氧化后零件尺寸无变化，适用于各种铝及铝合金。
配方2
组分g/L组分g/L
85%H3PO445NaF3
CrO36
温度为20～35℃；时间为10～15min。
说明膜薄、韧性好，抗蚀能力较强，氧化后不需封闭处理，适用于氧化后需要变形的铝及其合金。
碱性化学氧化
配方
组分g/L组分g/L
Na2CO350NaOH2～2.5
Na2CrO315
温度为80～100℃；时间为10～20min。
说明膜钝化后为金黄色厚度0.5～1适用于铝、铝镁、铝锰合金的氧化，可做油漆底层。
化学氧化后填充处理
酸性氧化后处理
配方
K2Cr2O730～50g/L；温度为90～95℃；时间为5～10min。
说明烘烤温度不高于70℃，适用于酸性氧化pH值=6～6.7。
碱性氧化后钝化处理
配方
温度为室温；时间为5～15s。
说明烘烤温度不高于50℃。
硫酸阳极氧化
直流电氧化
配方
98%H2SO4180～200g/L；温度为15～26℃；阳极电流密度为0.8～1.5A/dm2；电压为13～22V；时间为20～40min；阴极材料为铝板。
说明用于铝及铝合金防护氧化。
交流电阳极氧化
配方
98%H2SO4130～150g/L；温度为13～26℃；氧化时间为40～50min；电压为18～28V；电流密度为1.5～2.0A/dm2。
加添加剂的硫酸阳极氧化
配方
组分g/L组分g/L
98%H2SO4150～200H2C2O4·2H2O5～6
温度为15～25℃；电压为18～24V；电流密度为0.8～1A/dm2。
铬酸阳极氧化
铬酸氧化膜较薄，只有2～5μm，质软弹性高，能保持零件精度和表面光洁度，但耐磨性不如硫酸阳极氧化膜。
配方1
CrO330～40g/L；温度为32～40℃；时间为60min；阳极电流密度为0.2～0.6A/dm2；pH值为0.65～0.8；电压为0～40V；阴阳极面积比为3：
1；阴极材料为铅或石墨板。
说明适用于尺寸容差小的抛光零件。
配方2
CrO350～55g/L；温度为37～41℃；时间为60min；pH值＜0.8；阳极电流密度为0.3～0.7A/dm2；电压为0～40V；阴极材料为铅板或石墨。
说明适用于一般机械加工件、板金件。
草酸阳极氧化
草酸阳极氧化膜厚，一般为8～20μm，最厚可达60μm，弹性好，具有良好的电绝缘性、抗蚀性和硬度，不亚于硫酸阳极氧化膜。
草酸阳极氧化电力耗量大，需要有冷却装置，成本较高。
配方1
H2C2O4·2H2O50～75g/L；温度为25～35℃；电流密度为1～2A/dm2；电压为50～60V；氧化时间为30～40min；阳极材料为钝铝或铅板；电源为直流。
说明适用于纯铝和铝镁合金制件的防护和装饰性阳极氧化。
配方2
H2C2O4·2H2O40～60g/L；温度为15～18℃；时间为90～150min；电流密度为2～2.5A/dm2；阳极材料为碳精棒；电压为110～120V；电源为直流。
硫酸硬质阳极氧化
硬质阳极氧化膜厚离可达250～300μm，硬度（HV）在铝合金上，可达2452～4903MPa，在纯铝上可达11768～14710MPa；电阻系数较大，击穿电压可达2000V。
主要用于耐磨、耐热、绝缘的铝合金零件的氧化。
硫酸硬质氧化液成分简单，稳定性好，操作方便，成本低，可用于多种铝材。
配方1
98%H2SO4200～300g/L；温度为-8～10℃；时间为120～150min；电流密度为0.5～5A/dm2；电压为40～90V。
说明适用于变形铝合金。
配方2
98%H2SO4130～180g/L；温度为10～15℃；时间为60～180min；电流密度为2A/dm2；电压为5～100V。
配方3
98%H2SO4270g/L；温度为-3～3℃；时间为120～150min；电流密度为2～2.5A/dm2；电压为40～60V；阴极材料为铅板。
瓷质阳极氧化
瓷质阳极氧化就是在铝合金、硬铝抛光面上获得均匀、光滑有光泽而不透明的氧化膜，外观类似瓷釉和搪瓷。
这种类瓷膜具有较高的硬度、耐磨性、隔热性、电绝缘性和抗蚀性。
适用于各种仪表、电子仪器上高精度零件表面的防护，或日用品、食品用具表面的装饰。
配方1
组分g/L组分g/L
K2TiO（C2O4）235～45H3C6H5O7·H2O1～1.5
H3BO38～10H2C2O4·2H2O2～5
温度为24～28℃；时间为30～40min；电流密度开始为2～3A/dm2，终止为0.6～1.2A/dm2；电压为90～110V；阴极材料为硅碳棒、纯铝板。
说明适用于耐磨的高精度零件。
配方2
组分g/L组分g/L
CrO330～40H3BO31～3
温度为40～50℃；时间为40～60min；电流密度2～4A/dm2；电压为40～50V；阴极材料为铅板或纯铝板。
说明适用于防护和装饰性铝件的阳极氧化。
其他阳极氧化
高效率阳极氧化
配方
组分g/L组分g/L
98%H2SO4150～180甘油10～12
1631-Br0.2～0.3乳酸10～12
温度为18～22℃；时间为10min；电流密度0.8～1A/dm2；电压为10～12V；搅拌形式为压缩空气。
宽温度范围阳极氧化
配方
组分g/L组分g/L
98%H2SO4140～160H2C4H4O620～60
温度为10～50℃；时间为30～40min；电流密度1～2A/dm2。
说明可在无冷冻设备条件下连续生产，溶液寿命长。
磷酸阳极氧化
配方
组分g/L组分g/L
85%H3PO4200K120.1
H2C2O4·2H2O5
温度为20～25℃；时间为18～20min；电流密度2A/dm2。
电压为25V。
阳极氧化膜封闭处理
络酸盐封闭
配方
K2Cr2O740～70g/L；温度为80～95℃；时间为10～20min。
水解盐封闭
配方1
组分g/L组分g/L
Ni（Ac）24～598%H2SO40.4～2
pH值为5.5～6；温度为93～100℃；时间为20min。
配方2
组分g/L组分g/L
NiSO4·7H2O3～5H3BO31～3
NaAc·3H2O3～5
pH值为5～6；温度为70～90℃；时间为10～15min。
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