钢铁的氧1.doc

钢铁的氧化 一、基本原理 钢铁的氧化也称“发兰”或“发黑”。钢铁氧化后，表面生成一层Fe2O3，膜厚为0.6～1.5um在碱性溶液中, 溶液中的氧化剂与铁发生反应, 生成亚铁酸钠(Na2Fe02) 和铁酸钠 (Na2Fe204) , 而后再生成磁性氧化铁。 当氧化膜全部覆盖在金属表面时, 铁的溶解速度和氧化膜的生成速度降低, 直至停止反应。 Fe304水解生成水和Fe203, 含水氧化铁在高温下脱去结晶水。含有少量结晶水的氧化铁在浓碱溶液中的溶解度很小, 易在溶液中或钢铁表面生成红色沉淀物而影响氧化质量。为获得较好的耐蚀性和无红色挂灰的氧化膜可采用两槽法。即在氢氧化钠较低的溶液中进行一次氧化, 使金属表面形成氧化物晶核, 得到薄而致密的氧化薄膜；第二次氧化时, 采用高浓度的氢氧化钠溶液处理, 即可得到较厚的氧化膜且除去了表面的红色沉淀。 钢铁的氧化速度与化学成分和金相组织有关，通常含碳量高者氧化速度快，氧化温度可以低点，时间可以缩短，低碳钢则相反。 二、工艺规范 工 艺 条 件 单 槽 双 槽 1# 2# 3# 4# 5# 6# 第一槽 第二槽 第一槽 第二槽 氢氧化钠 550-650 600-700 600-700 650-700 500-600 700-800 550-650 700-800 亚硝酸钠 150-250 200-250 180-220 200-220 100-150 150-200 硝 酸 钠 50-70 50-70 100-150 150-200 重铬酸钾 25-35 二氧化锰 20-25 温 度 135-145 130-135 138-155 135-155 130-135 140-150 130-135 140-150 时间 碳 钢 15-45 15 30-50 20-30 10-20 45-60 15-20 30-60 合金钢 15-60 30-50 30-60 注：本工艺操作温度是指起始温度到终结温度，并不是指温度范围。 三、工艺说明 1. 1#、2#配方 特点是碱含量与氧化剂含量之比较小、氧化剂含量相对较高，而且只有一种氧化剂。它较适合处理含碳量高于0.4%的碳素钢和合金结构钢制成的精密机加工零件，以获得外观较好、有一定光泽、从蓝黑色到黑色的膜层。为避免刚开始氧化时，溶液中大量产生红色氧化物，所以初始氧化时溶液的沸腾温度不宜过高，为了在零件表面上获得致密性好、厚度适当的膜层，必须在整个氧化的时间里, 将沸腾温度均匀的逐步提升至终结温度。这就意味着在整个氧化的时间段里, 溶液中碱的浓度是在不断的增加。 2. 3#、4#配方 特点是硝酸钠和亚硝酸钠两种氧化剂一起使用。它适合于处理用碳素钢或合金结构钢制成的各种零件。氧化时溶液的起始沸腾温度应根据钢中含碳量的不同而调整。含碳量高于 0.4% 的碳素钢和合金钢氧化时一般为136～138℃；含碳量低于 0.4% 的钢氧化时为 138～140℃。含碳量低于0.15%的冷轧钢板制成的冲压件特别难氧化, 开始氧化时的溶液沸腾温度可提高到 140～142℃ 。在整个碱性氧化的时间里, 应该将溶液的沸腾温度均匀的逐步提升, 根据钢铁中含碳量的高低和产品对膜层质量的要求不同, 氧化终止的溶液沸腾温度为 146～148℃、148～150℃甚至153～155℃。 1、2、3、4号配方的溶液成分适用于进行单槽碱性氧化, 氧化的时间视需要而定, 最高至60～90min , 至少应该将零件从槽中取出清洗二次, 把表面上附着的红色氧化物及时的清洗掉。第一次清洗必须安排在刚开始氧化l0～20min以后, 清洗后继续氧化30min, 再进行第二次清洗, 否则成膜过程中附着在零件表面上的红色氧化物将很难洗将。 碱性氧化时生成红色氧化物是刚开始氧化的阶段, 为了减少红色氧化物对成膜质量的危害，同时为了获得厚度较厚、防护性能较好的深黑色膜层, 可以采用双槽碱性氧化。 3. 5#、6#溶液成分适用于进行双槽碱性氧化。它的特点是第一槽溶液的氧化剂含量比第二槽溶液相对高一些, 目的是使零件在第一槽溶液中以较短的时间尽快的形成一层并不致密的薄膜, 防止大量红色氧化物产生, 然后在第二槽溶液中使磁性氧化铁膜层逐步致密并增厚。通常零件在第一槽溶液中氧化的时间为 l0～20min,零件在第二槽溶液中氧化的时间约为 50～60min,, 至少应将零件取出槽外进行一次清洗。 为了加速氧化过程的速度、减少红色氧化物的产生、提高氧化膜的致密性和耐磨性, 建议在碱性氧化溶液中添加适量的其他化合物, 例如, 添加20～30g/l的二氧化锰或 20～40g/l的重铬