鋼鐵表面發黑被廣泛應用于各種鋼鐵制品的防腐及裝飾處理。目前,鋼鐵發黑主要有高溫堿性發黑、常溫發黑。
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# _( H7 n G+ Q4 y& b 一、高溫堿性氧化發黑:; {0 w. u* Q/ j+ k% r6 `
高溫堿性發黑（又稱發藍）是鋼鐵最典型的發黑方法,已有幾十年的歷史,且工藝相對成熟,發黑質量穩定,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,它仍是目前鋼鐵發黑的最主要的方法。這種方法采用NaNO2 和NaOH 的濃溶液, 將欲發黑的工件置于此液中, 在140℃左右（視共建材質不同，發黑液溫度略有不同，一般高碳鋼在138℃，中碳鋼在140℃，低碳鋼在142℃）煮40min 左右。X射線衍射分析結果表明,在鋼鐵件表面形成致密的晶態結構的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。
6 H$ T# R$ T: o. H 高溫堿性發黑的機理:高溫堿性發黑過程中涉及到的化學反應有多個,首先在高溫下發生下列反應
+ K' d! n! L" B ^: [- x! V2NaNO2= Na2O + N2O3 (1)
" m4 d: c( e% w( u生成的N2O3再和溶液中析出的氫發生反應/ C5 @1 }8 |9 C9 y: V
2N2O3 + 6H2 = 4NH3 + 3O2 (2)
* p* E" n0 J# {+ F: d& R. D6 D* _; U生成的氧會與鐵發生下列一系列反應4 n" h: q3 B! p/ x; t
2Fe + O2 = 2FeO (3)
% U8 X* V/ e3 @' r; @( u% w4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 (4)" a2 }0 P9 M% |$ @/ F) w* j1 W; @
3Fe + 2O2 = Fe3O4 (5)& [( ?7 ~( W0 ?# `- ]$ |+ {
一般認為,上述反應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使表面發紅。因此,應適當控制氧化劑的含量,從而得到黑色的晶態Fe3O4膜。
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二、鋼鐵常溫發黑技術
0 Y# Y( V8 o+ b5 y' ?% x1 o( O 鋼鐵常溫發黑技術是80 年代中期出現的一種全新的鋼鐵發黑技術。該技術的最大特點是鋼鐵發黑時不需加熱, 在5 ～40℃的寬溫范圍內均可使用。發黑速度快,一般僅需幾分鐘,大大降低了能耗,提高了效率。同時該技術適用于不同的材質,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，發黑膜的主要組成是CuSe和少量的單質Se ,為非晶態組織。8 S" {# B- x+ E( v4 A
但目前該技術尚有許多不足之處，存在的主要問題有以下幾個方面：膜附著力差，容易剝落；由于常溫發黑膜為非晶態組織，致密度不高，導致耐蝕性尚不理想；常溫發黑液的穩定性較差，,配制好的發黑液放置一段時間后可能發生沉淀；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,故對人體健康和環境不利。上述問題的存在,在某種程度上限制了常溫發黑技術的推廣和應用。雖然很多研究者作了大量的研究工作,但目前的結果尚不理想。
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發表于 2007-12-29 00:08:24
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