鋼鐵熱堿發(fā)藍工藝.doc

1、簡介：發(fā)藍工藝是一種材料保護技術， 其實質(zhì)是使鋼鐵表面通過化學反應， 生成一種均勻致密、有一定厚度、附著力強、耐蝕性能好的藍黑色氧化膜，起到美化和保護工件的作用，廣泛用于機械零部件和鋼帶的表面處理實質(zhì)：用強的氧化劑將鋼件表面氧化成致密、光滑的四氧化三鐵。 這種四氧化三鐵薄層能有效地保護鋼件內(nèi)部不受氧化發(fā)藍處理 / 發(fā)黑處理在高溫下（約 550）氧化成的四氧化三鐵呈天藍色，故稱發(fā)藍處理。在低溫下（約 350）形成的四氧化三鐵呈暗黑色，故稱發(fā)黑處理。在兵器制造中，常用的是發(fā)藍處理；在工業(yè)生產(chǎn)中，常用的是發(fā)黑處理。主要工藝：熱堿發(fā)藍、常溫發(fā)藍、石墨流態(tài)床發(fā)藍、電阻加熱發(fā)藍、鉛浴加熱發(fā)藍、電磁感應加熱

2、發(fā)藍、含氧蒸汽發(fā)藍上述工藝的介紹：熱堿發(fā)藍：鋼鐵在一定濃度的氫氧化鈉和亞硝酸鈉混合溶液中， 通過反應形成氧化膜。膜的厚度和致密性與氧化時氫氧化鈉和亞硝酸鈉的濃度、 溫度及處理時間有關。其一般工藝流程如下： 堿洗除油一流水沖洗一酸洗除銹一流水沖洗一發(fā)藍流水沖洗一皂化一晾干一浸油。 就熱堿發(fā)藍而言， 其工藝十分古老且成熟。 現(xiàn)在的研究重點一方面是通過降低堿或亞硝酸鹽的濃度， 從而達到節(jié)約能源、 保護設備、減少污染的目的； 另一方面是采用二次發(fā)藍工藝來克服發(fā)藍膜產(chǎn)生的某些缺陷常溫發(fā)藍常溫發(fā)藍過程比較復雜， 一般認為在鋼鐵表面發(fā)生氧化還原一沉積反應， 叉稱溶解一沉積過程。 在酸性條件下， 鋼鐵基體與亞

3、硒酸和銅鹽發(fā)生氧化還原反應， 而鋼鐵表面的 Fe、 Cu、與 Se 發(fā)生沉積反應，生成黑色膜。其一般工藝流程如下：堿洗除油一溢流漂洗一酸洗除銹一溢流漂洗一發(fā)藍一溢流漂洗一皂化封閉一晾干一上油。常溫發(fā)藍對預處理的要求比較嚴格， 另外常溫發(fā)藍液的配方相對比較復雜。常溫發(fā)藍工藝是從 20 世紀 8O年代發(fā)展起來的表面處理工藝， 從長遠看，因其具有成本低、高效、節(jié)能、污染小等優(yōu)點，必將逐漸取代熱堿發(fā)藍。目前的研究熱點主要集中在如下幾個方面： 一一是發(fā)藍機理的研究二是開發(fā)新型低毒或無毒的發(fā)藍液。傳統(tǒng)的發(fā)藍成膜劑主要集中在硒一銅體系，由于硒為有毒物質(zhì)，易對環(huán)境造成污染石墨流態(tài)床發(fā)藍石墨流態(tài)床中的石墨粒子和

4、不斷從爐底部送入的大量空氣相接觸， 在一定的溫度下，碳粒子和空氣中的氧化合成一定比例的 CO2和 CO，其中 CO2和 O2呈現(xiàn)一定的氧化性，經(jīng)過表面凈化的鋼鐵工件在 500600 的石墨粒子爐加熱時，表面能生成致密的 Fe3O4藍黑色氧化膜。 一般工藝流程如下： 機加工一表面凈化一粒子爐預熱發(fā)藍一粒子爐加熱淬火一回火一皂化一涂油電阻加熱發(fā)藍電阻加熱發(fā)藍主要通過多組電源來加熱一個小的環(huán)境， 然后鋼帶在此高溫環(huán)境下進行發(fā)藍，但該工藝未得到廣泛應用鉛浴加熱發(fā)藍鉛浴加熱發(fā)藍是一種比較成熟的工藝， 一般用于高強度捆帶鋼的發(fā)藍。 其發(fā)藍流程一般包括調(diào)質(zhì)和發(fā)藍兩大階段調(diào)質(zhì)完成后， 半成品的擁帶鋼在經(jīng)過焊接

5、、 分條、清除毛刺等工序后，再次進入鉛浴，在 440 左右發(fā)藍。鉛浴加熱發(fā)藍在德國等歐洲國家曾經(jīng)非常流行，但由于存在嚴重的環(huán)境污染問題，世界上已有專業(yè)文檔供參考，如有幫助請下載。部分發(fā)達國家禁止使用鉛浴電磁感應加熱發(fā)藍電磁感應加熱發(fā)藍是近年來發(fā)展出來的一種新工藝， 主要是利用“電磁感應”“渦流發(fā)熱”“磁滯發(fā)熱”等物理現(xiàn)象以及交變電在導體中的分布特征，使得通過某一磁場的鋼帶發(fā)熱來實現(xiàn)發(fā)藍工藝目標。 電磁感應加熱發(fā)藍雖然出現(xiàn)較晚， 但由于其具有熱利用效率高、溫度精確控制、操作簡單、污染少等優(yōu)點，在調(diào)質(zhì)和發(fā)藍效果上有明顯改善，因而發(fā)展迅速，是未來捆帶鋼發(fā)藍工藝的發(fā)展方向。含氧蒸汽發(fā)藍含氧蒸氣發(fā)藍也是

6、一種比較成熟的工藝， 其核心是讓鋼帶在進行必要的表面預處理后，在非氧化性氣氛下， 先在退火爐里進行退火調(diào)質(zhì)， 在退火達到一定溫度后，迅速向退火爐通人含氧蒸汽，使鋼帶表面發(fā)生氧化反應，從而生成藍黑色的Fe3O4氧化膜。 ?原理：鋼鐵在高溫下與一定濃度的氫氧化鈉和亞硝酸鈉混合溶液氧化成的四氧化三鐵鐵的氧化過程FeNa2FeO2Na2Fe2O4 Fe3O4具體的化學反應是：3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+NH3+H2O 6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+NH3+7NaOH Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4 +4NaOH熱堿發(fā)藍原料：

7、10 15濃度的硫酸溶液、碳酸鈉、氫氧化鈉、磷酸三鈉、水玻璃、亞硝酸鈉、濃度是 3050g（肥皂） /L 皂化液、 2的硫酸銅、機油、工件：螺絲帽M10(中碳素鋼）除油溶液：碳酸鈉 7%、氫氧化鈉 3%、磷酸三鈉 3%、水玻璃 2%、水 85%（質(zhì)量組成）氧化溶液：氫氧化鈉33%、亞硝酸鈉 10%、磷酸三鈉 2%、水 55%（質(zhì)量組成）儀器 ; 大燒杯、酒精噴燈、表、溫度計、g步驟：1 ）工件裝夾根據(jù)工件的形狀、 大小，選擇專門的夾具或吊具， 使工件能完全浸入氧化液中被氧化。2 ）去油將除油溶液加熱至 8090，然后將工件浸入，浸入時間為 30min 左右，若油污較多，還得延長除油時間， 以除

8、油徹底為準（目的是除去工件表面的油污。經(jīng)過機加工后， 工件表面難免不留下油污。 任何油污，都會嚴重影響四氧化三鐵的生成，所以必須在熱堿氧化之前除去）3 ）流水沖洗（防止對下一步產(chǎn)生影響）4 ）酸洗用 1015濃度的硫酸溶液，加熱到 7080，將工件浸入硫酸溶液中，浸入時間為 30min 左右，銹蝕較輕的鋼件可浸 20min，銹蝕嚴重者，則需要浸 40min 以上。（目的是除去工件表面的銹跡。因為銹跡、銹斑會阻礙生成致密的四氧化三鐵層。即使工件無銹跡，也應進行酸洗，因為它使油污進一步去除干凈，而且專業(yè)文檔供參考，如有幫助請下載。酸洗會提高工件表面分子的活化能， 有利于下一工序的氧化， 能生成較厚

9、的四氧化三鐵層）5 ）流水沖洗6 ）熱堿氧化本工件為中碳鋼，剛開始進入氧化液溫度為125-130 ，氧化溫度130-135 ，氧化時間 50Min。（氧化是發(fā)藍、發(fā)黑的主要工序。四氧化三鐵膜層是否致密、是否光滑、是否有足夠的厚度，取決于氧化階段）7 ）流水沖洗8 ）皂化皂化液加熱至 80100，將氧化后的工件放入皂化液浸泡 10min 左右。（皂化：發(fā)藍后的工件置于肥皂水中浸泡， 肥皂就會與氧化膜微孔中的鐵反應， 生成連續(xù)的親油厭水的硬脂酸鐵薄膜， 將氧化膜的微孔堵塞起， 提高工件的抗腐蝕能力）9 ）晾干10 ）上油皂化后的零件浸入到 110 左右的機油中，上油 3 5min （目的是除去零件表面殘留的水分，增強抗潮濕性能，增加表面光澤）11 ）檢查置于濃度為 2的硫酸銅溶液中浸泡20s，不退黑色者為合格 （退黑說明有鐵與硫酸銅反應，氧化膜沒有鋪滿工件）小組討論 ：1）經(jīng)處理 4050min 后，工件表面仍不生成氧化膜可能是由于溶液溫度過低，亞硝酸鈉濃度不足引起的。解決辦法是提高溶液溫度，適當增加亞硝酸鈉量2）工件表面呈紅褐色銹斑如果工件表面出現(xiàn)紅褐色斑點或連成一片，這主要是由于氧化溶液中氫氧化鈉過濃、生成氧化鐵過多所致。 解決辦法是調(diào)整溶液成分， 補