钢铁的发黑处理.pptVIP

第三十页，共六十九页。 第三十一页，共六十九页。 第三十二页，共六十九页。 第三十三页，共六十九页。 第三十四页，共六十九页。 第三十五页，共六十九页。 第三十六页，共六十九页。 第三十七页，共六十九页。 第三十八页，共六十九页。 第三十九页，共六十九页。 第四十页，共六十九页。 第四十一页，共六十九页。 第四十二页，共六十九页。 第四十三页，共六十九页。 第四十四页，共六十九页。 第四十五页，共六十九页。 第四十六页，共六十九页。 第四十七页，共六十九页。 第四十八页，共六十九页。 第四十九页，共六十九页。 钢铁的发黑处理 第一页，共六十九页。 一、概述 钢铁制件在自然条件下，由于与空气中的氧相接处，其表面会形成一层10-20A的氧化物薄膜。自然成膜时，依据金属本身的物理性能，表面状态及氧化条件的不同，所形成的氧化膜有的较薄，有的致密完整，有的却很疏松而不完整。多数情况下所形成的自然氧化膜不能有效地防止金属继续被腐蚀。 钢铁的氧化处理方法很多，有碱性化学氧化法、无碱氧化法、高温气体氧化法和电化学氧化法等。目前，工业上广泛采用的是碱性化学氧化法。（还有酸性氧化法） 氧化膜的特点：色泽美观、无氢脆、有弹性、膜层薄（0.5-1.5um），对零件的尺寸和精度无显著影响，对消除热处理后生成的应力也有一定的作用。 发黑处理属于表面氧化处理方法的一种，将金属零件放在很浓的碱和氧化剂的溶液中，在一定的温度下加热、氧化，使金属表面生成一层均匀致密而且与基本金属牢固结合的四氧化三铁薄膜的工艺过程叫做发黑。由于操作中各种因素的影响，这层薄膜的颜色有蓝黑色、黑色、红棕色、棕褐色等。 第二页，共六十九页。 发黑处理的目的主要有以下三点： 1、对金属表面起防锈作用。 2、增加金属表面的美观及光泽。 3、发黑时间的加热有助于减少工件中应力。 因为发黑处理具有上述作用，而且成本低、质量高，所以在金属表面处理中和工序间的防锈等得到广泛的应用。 第三页，共六十九页。 二、氧化膜形成的基本原理 〈一〉原理：钢铁零件在很浓的火碱（NaOH）和氧化剂（NaNO2或NaNO3）溶液中加热，开始表面光受到NaOH的微腐蚀作用，析出亚铁离子，亚铁离子与火碱和氧化剂起作用，生成亚铁酸钠（Na2FeO2）和铁酸钠（Na2Fe2O4），然后再由铁酸钠与亚铁酸钠进一步起作用，生成磁性四氧化三铁。其化学反应方程式为： 1、在氧化剂的存在下铁与浓碱作用生成亚铁酸钠： Fe+[O]+Na2FeO2+H2O 或： 3Fe+NaNO2+5NaOH→3Na2FeO2+NH3↑+H2O 亚铁酸钠朝溶液本体部位扩散同氧化剂相遇并进一步氧化成铁酸钠Na2Fe2O4： 8Na2FeO2+NaNO3+6H2O→4Na2Fe2O4+NH3↑+9NaOH 或： 6Na2FeO2+NaNO2+5H2O→3Na2Fe2O4+NH3↑+7NaOH 2、铁酸钠与未被氧化的亚铁酸钠作用，生成构成膜层的磁性氧化铁： Na2Fe2O4+Na2FeO2+2H2O→Fe3O4↓+4NaOH 第四页，共六十九页。 由于某些情况，在形成四氧化三铁氧化膜的同时，有部分铁酸钠水解，生成红色的氧化铁的水合物（Fe2O3.mH2o),沉积在2件表面上，这是力求避免的（这种现象一般在氢氧化钠含量高、亚硝酸钠含量低时产生。）这种现象的产生，主要是溶液中有红色肢体状氧化铁存在的缘故。即： NaFe2O4+(m+1)H2OFe2O3.mH2O+2NaOH Fe2O3.mH2O→Fe2O3.(m-n)H2O+n H2O 形成氧化膜的整个过程可以图解表示如下：钢件制作Fe→Na2FeO2→Na2Fe2O4→Fe2O3.mH2O→Fe2O3.(m-n)H2O Fe3O4(氧化膜） 氧化膜上的红色挂灰或槽底的褐红色沉淀物 第五页，共六十九页。 根据这个理论，钢上的Fe3O4晶体转化膜是这个氧化物的过饱和溶液中结晶析出的，并附着在工件表面上而得到的。它的结构与厚度取决于金属-溶液界面液相区的磁性氧化铁溶液的过饱和。 这个理论没有考虑到对钢的化学氧化机理有着重大影响的某些方面： ①Fe(OH)2或HFeO2-在有氧的存在下十分不稳定，与强烈地吸附氧的同时它在瞬时间便转化为氢氧化铁（或铁酸盐）。 ②硝酸盐要在铁的存在下，才会还原为亚硝酸盐或亚硝基化合物。无论是硝酸盐还是亚硝酸盐都不能直接氧化二