鋼鐵氧化發(fā)黑簡介

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小瑋

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發(fā)表于 2007-12-29 00:08:24 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

鋼鐵表面發(fā)黑被廣泛應(yīng)用于各種鋼鐵制品的防腐及裝飾處理。目前,鋼鐵發(fā)黑主要有高溫堿性發(fā)黑、常溫發(fā)黑。

一、高溫堿性氧化發(fā)黑:
高溫堿性發(fā)黑（又稱發(fā)藍）是鋼鐵最典型的發(fā)黑方法,已有幾十年的歷史,且工藝相對成熟,發(fā)黑質(zhì)量穩(wěn)定,膜的外觀、附著力和耐蝕性為目前各方法中最為理想的。因此,它仍是目前鋼鐵發(fā)黑的最主要的方法。這種方法采用NaNO2 和NaOH 的濃溶液, 將欲發(fā)黑的工件置于此液中, 在140℃左右（視共建材質(zhì)不同，發(fā)黑液溫度略有不同，一般高碳鋼在138℃，中碳鋼在140℃，低碳鋼在142℃）煮40min 左右。X射線衍射分析結(jié)果表明,在鋼鐵件表面形成致密的晶態(tài)結(jié)構(gòu)的Fe3O4 膜。該氧化膜與鋼鐵基體表面接觸良好,具有很好的附著力和防腐性能。
高溫堿性發(fā)黑的機理:高溫堿性發(fā)黑過程中涉及到的化學(xué)反應(yīng)有多個,首先在高溫下發(fā)生下列反應(yīng)
2NaNO2= Na2O + N2O3                   (1)
生成的N2O3再和溶液中析出的氫發(fā)生反應(yīng)
2N2O3 + 6H2 = 4NH3 + 3O2             (2)
生成的氧會與鐵發(fā)生下列一系列反應(yīng)
2Fe + O2 = 2FeO                      (3)
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3                         (4)
3Fe + 2O2 = Fe3O4                   (5)
一般認(rèn)為,上述反應(yīng)按哪種方式進行主要取決于溶液中氧的濃度。氧的濃度高會生成Fe2O3使表面發(fā)紅。因此,應(yīng)適當(dāng)控制氧化劑的含量,從而得到黑色的晶態(tài)Fe3O4膜。

二、鋼鐵常溫發(fā)黑技術(shù)
鋼鐵常溫發(fā)黑技術(shù)是80 年代中期出現(xiàn)的一種全新的鋼鐵發(fā)黑技術(shù)。該技術(shù)的最大特點是鋼鐵發(fā)黑時不需加熱, 在5 ～40℃的寬溫范圍內(nèi)均可使用。發(fā)黑速度快,一般僅需幾分鐘,大大降低了能耗,提高了效率。同時該技術(shù)適用于不同的材質(zhì),用鍛造件和灰口鑄鐵件做過實驗,其效果與普通碳鋼件的效果差別不大。目前大多采用亞硒酸—銅鹽體系，發(fā)黑膜的主要組成是CuSe和少量的單質(zhì)Se ,為非晶態(tài)組織。
但目前該技術(shù)尚有許多不足之處，存在的主要問題有以下幾個方面：膜附著力差，容易剝落；由于常溫發(fā)黑膜為非晶態(tài)組織，致密度不高，導(dǎo)致耐蝕性尚不理想；常溫發(fā)黑液的穩(wěn)定性較差，,配制好的發(fā)黑液放置一段時間后可能發(fā)生沉淀；因配方中使用SeO2,對苯二酚,NiCl2 ,CuSO4 等,因此成本相對較高，由于SeO2為高毒物質(zhì),故對人體健康和環(huán)境不利。上述問題的存在,在某種程度上限制了常溫發(fā)黑技術(shù)的推廣和應(yīng)用。雖然很多研究者作了大量的研究工作,但目前的結(jié)果尚不理想。