鋼鐵的氧化處理講解課件

鋼鐵表面的氧化處理鋼鐵表面的氧化處理為什么要進(jìn)行氧化處理？當(dāng)鋼鐵處于潮濕的大氣中時(shí)，在它的表面上形成了微電池，在氧的作用下鋼鐵表面上就形成了鐵銹。由于它非常疏松并且易吸濕，因而促使潮濕的大氣繼續(xù)對鋼鐵進(jìn)行腐蝕，直至破壞。如果在鋼鐵表面上形成一層致密的磁性氧化鐵(Fe3O4)薄膜，就能使鋼鐵具有一定的抗大氣腐蝕能力，阻止鋼鐵表面生銹，還能起到表面裝飾的作用。2為什么要進(jìn)行氧化處理？2鋼鐵的氧化處理概念：將鋼鐵件放入含苛性鈉、硝酸鈉或者亞硝酸鈉溶液中處理，使零件表面生成一層很薄的黑色氧化膜的過程，稱為氧化處理，簡稱發(fā)藍(lán)，又稱發(fā)黑。3鋼鐵的氧化處理概念：3鋼鐵的氧化處理講解課件精密機(jī)床零件、光學(xué)產(chǎn)品零件、儀器儀表零件、液壓控制系統(tǒng)器件等，在其表面可以形成一層很薄的膜層（一般0.6~1.5微米），所以對零件的尺寸和精度都幾乎沒有影響，同時(shí)氧化過程中不會析氫，不會產(chǎn)生氫脆。鋼鐵件氧化處理后可提高耐蝕性，但效果不夠理想，所以如果在氧化后進(jìn)行后處理，可用皂化處理或鉻酸鹽鈍化填充或涂油脂等，便可明顯提高其耐蝕性和潤滑性。4精密機(jī)床零件、光學(xué)產(chǎn)品零件、儀器儀表零件、液壓控制系統(tǒng)器件等氧化膜生成的基本原理6在堿性溶液中，加入一定量的氧化劑（亞硝酸鈉、硝酸鈉），金屬表面生成一層氧化膜（Fe3O4）。由于溶液與金屬界面形成氧化鐵的過飽和，使金屬表面生成結(jié)晶晶核，結(jié)晶晶核逐漸長大，形成一層連續(xù)成片的氧化膜。氧化膜生成的基本原理6在堿性溶液中，加入一定量的氧化劑（亞硝鋼鐵的氧化處理講解課件7鋼鐵的氧化處理講解課件氧化膜形成以后，氧化過程的繼續(xù)進(jìn)行取決于兩個(gè)因素：界面反應(yīng)速度;參加反應(yīng)物質(zhì)通過氧化膜的擴(kuò)散:有三種情況：a）僅是金屬離子向外擴(kuò)散，在氧化物/氣體界面上進(jìn)行反應(yīng);b)僅氧向內(nèi)擴(kuò)散，在金屬/氧化物界面上進(jìn)行反應(yīng);c)金屬離子和氧兩個(gè)方向相向擴(kuò)散，它們在氧化膜中相遇并進(jìn)行反應(yīng)。9氧化膜形成以后，氧化過程的繼續(xù)進(jìn)行取決于兩個(gè)因素：9氧化膜生長速度和厚度取決于結(jié)晶形核速度與單個(gè)晶核生長速度之比。結(jié)晶晶核生長速度較快時(shí)：金屬表面上晶核數(shù)量增多，各晶核相互結(jié)合而形成一層連續(xù)的氧化膜（如圖a）。結(jié)晶晶核生長速度較慢時(shí)：等到各結(jié)晶晶核相互結(jié)合的時(shí)候，每一個(gè)晶核已經(jīng)長大，這時(shí)形成的氧化膜較厚，甚至形成疏松的氧化膜（如圖b）1010氧化處理的方法化學(xué)氧化法堿性氧化法（發(fā)藍(lán)）熱氧化法陽極氧化法酸性氧化法（常溫發(fā)藍(lán)）

11氧化處理的方法化學(xué)氧化法11氧化處理之氧化前處理零件表面清理的質(zhì)量好壞直接影響氧化膜的質(zhì)量。鋼件經(jīng)過機(jī)械加工或者熱處理后，表面有油污和氧化皮，影響氧化膜的生成。熱處理后的零件可直接酸洗去除表面氧化膜，光潔度要求較高的零件可用布輪磨光或拋光。12氧化處理之氧化前處理零件表面清理的質(zhì)量好壞直接影響氧化膜的質(zhì)

氧化處理工藝—高溫氧化處理

將鋼鐵浸入濃氫氧化鈉溶液中，在大于l00℃的高溫下氧化處理，氧化膜的主要成分是磁性氧化鐵(Fe3O4)。膜層顏色取決于鋼鐵材料的成分、表面狀態(tài)和氧化工藝規(guī)范。一般鋼鐵呈黑色和藍(lán)黑色；鑄鐵和含硅較高的鋼呈黑褐色單槽法：操作簡單，目前廣泛使用雙槽法：鋼鐵件依次在兩個(gè)濃度和工藝條件不同的氧化槽中進(jìn)行兩次氧化處理。氧化膜較厚，耐蝕性較高。13

氧化處理工藝—高溫氧化處理

將鋼鐵浸入濃氫氧化鈉溶液中，在14配方1：通用氧化液，操作簡單，膜層美觀光亮，但膜層較薄配方2：氧化速度快，膜層致密但光亮度較差配方1：可獲得保護(hù)性能好的藍(lán)黑色光亮氧化膜配方2：可獲得較厚的黑色氧化膜14配方1：通用氧化液，操作簡單，膜層美觀光亮，但膜層較薄配各組成作用各組成作用鋼鐵的氧化處理講解課件鋼鐵的氧化處理講解課件鋼鐵的氧化處理講解課件鋼鐵的氧化處理講解課件鋼鐵的氧化處理講解課件2121高溫氧化處理工藝過程（雙槽法）22前處理后處理高溫氧化處理工藝過程（雙槽法）22前處理后處理氧化處理工藝—常溫氧化處理傳統(tǒng)的氧化存在著堿濃度高，溫度高，能耗大，生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)，并且易出現(xiàn)紅色掛灰，對于Si、Mn、Cr、Ni含量高的合金鋼，很難得到滿意的外觀。20世紀(jì)80年代中期國內(nèi)開發(fā)的發(fā)黑技術(shù)，具有節(jié)能，效率高，成本低等有點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。常溫發(fā)黑劑：硫酸銅和亞硒酸，加上絡(luò)合劑和穩(wěn)定劑等以改善成膜條件和提高成膜質(zhì)量。23氧化處理工藝—常溫氧化處理傳統(tǒng)的氧化存在著堿濃度高，溫度高，發(fā)黑的原理在酸性條件下，鋼鐵表面析出Cu，與基體形成微電池，加速成膜過程。亞硒酸H2SeO3與Fe和Cu粒子反應(yīng)形成黑色的膜：溶解的Fe2+氧化成Fe3+，并與反應(yīng)生成黑色的

結(jié)晶參與成膜。在有磷酸鹽和氧化劑存在時(shí)，還可能有FeHPO3和FePO3參與成膜，進(jìn)一步提高膜層與基體的結(jié)合力和抗腐蝕性。

24發(fā)黑的原理在酸性條件下，鋼鐵表面析出Cu，與基體形成微電池，鋼鐵常溫發(fā)黑配方25鋼鐵常溫發(fā)黑配方25氧化處理工藝—無堿氧化處理無堿氧化法即氧化——磷化法。形成磷酸鹽——氧化物被覆層。厚度約1~4，膜層是在處理過程中由于金屬的部分溶解而形成?？墒购谏饘僦破返谋砻娉尸F(xiàn)黑色，其外觀與自堿液氧化處理的氧化膜相同，但其被覆層與油膜或油漆膜相結(jié)合具有高度的抗腐蝕性能。被覆層具有較高的彈性?？鼓?qiáng)度（機(jī)械強(qiáng)度）是氧化膜的若干倍；抗腐蝕性能大大超過氧化膜。26氧化處理工藝—無堿氧化處理無堿氧化法即氧化——磷化法。26無堿氧化處理的優(yōu)點(diǎn)與堿液形成的氧化膜比較：在氧化處理溶液中保持的時(shí)間縮短1/2~1/3;被覆層的抗蝕性能、附著力和機(jī)械強(qiáng)度比氧化膜高很多；工作溫度100oC左右，耗能降低；可以同時(shí)處理黑色金屬和有色金屬零件；可以作為涂油漆層前的準(zhǔn)備工作，油漆層與磷酸鹽——氧化物被覆層可以很好的結(jié)合。27無堿氧化處理的優(yōu)點(diǎn)與堿液形成的氧化膜比較：27溶液成分與處理工藝28溶液成分與處理工藝2829堿性氧化處理29堿性氧化處理3030氧化后處理對于不合格的氧化膜，應(yīng)在酸洗溶液中除去，再重新進(jìn)行氧化處理，不允許酸洗的合金鋼可用機(jī)械的方法除掉舊的氧化膜不合格的氧化膜經(jīng)除油后，可在10%~15%的鹽酸或硫酸溶液中退除。(1)高溫氧化后處理：皂化處理或重鉻酸鹽填充處理；經(jīng)皂化處理后，膜的孔隙被封住，提高了抗腐蝕性能。31氧化后處理對于不合格的氧化膜，應(yīng)在酸洗溶液中除去，再重新進(jìn)行氧化后處理(2)堿性氧化后處理：堿性氧化后處理不當(dāng)使膜防護(hù)性變差；產(chǎn)生原因：（1）工件氧化后清洗不徹底；（2）配制的肥皂水的水質(zhì)未經(jīng)軟化處理，致使溶液中產(chǎn)生絮狀漂浮物，該漂浮物隨后富集在氧化膜的表面；（3）未經(jīng)充分干燥前涂覆機(jī)油等。處理方法：（1）氧化處理后充分的進(jìn)行冷、熱水清洗，除去工件表面的堿性物質(zhì)；32氧化后處理32（2）滿足皂化處理中的三點(diǎn)要求；（3）干燥處理要徹底，干燥夠工件表面及孔眼、縫隙等處不能有游離水存在；（4）熱油封閉處理的溫度不可低于1050C，填充、封閉氧化膜孔隙；（5）浸油過程若有爆裂聲，說明工件的孔眼、狹縫處有水存在，可以增加浸油時(shí)間，至無水滴爆裂聲。3333關(guān)于鋼鐵氧化處理還有很多知識可以作介紹，比如：鋼鐵氧化處理用設(shè)備；溶液的配制及各種方法處理過程中的規(guī)范性；氧化膜的質(zhì)量檢測；氧化膜常見缺陷及排除方法?！朵撹F表面氧化和磷化處理問答》王尚義著化學(xué)工業(yè)出版社34關(guān)于鋼鐵氧化處理還有很多知識可以作介紹，比如：34鋼鐵表面的氧化處理鋼鐵表面的氧化處理為什么要進(jìn)行氧化處理？當(dāng)鋼鐵處于潮濕的大氣中時(shí)，在它的表面上形成了微電池，在氧的作用下鋼鐵表面上就形成了鐵銹。由于它非常疏松并且易吸濕，因而促使潮濕的大氣繼續(xù)對鋼鐵進(jìn)行腐蝕，直至破壞。如果在鋼鐵表面上形成一層致密的磁性氧化鐵(Fe3O4)薄膜，就能使鋼鐵具有一定的抗大氣腐蝕能力，阻止鋼鐵表面生銹，還能起到表面裝飾的作用。2為什么要進(jìn)行氧化處理？2鋼鐵的氧化處理概念：將鋼鐵件放入含苛性鈉、硝酸鈉或者亞硝酸鈉溶液中處理，使零件表面生成一層很薄的黑色氧化膜的過程，稱為氧化處理，簡稱發(fā)藍(lán)，又稱發(fā)黑。3鋼鐵的氧化處理概念：3鋼鐵的氧化處理講解課件精密機(jī)床零件、光學(xué)產(chǎn)品零件、儀器儀表零件、液壓控制系統(tǒng)器件等，在其表面可以形成一層很薄的膜層（一般0.6~1.5微米），所以對零件的尺寸和精度都幾乎沒有影響，同時(shí)氧化過程中不會析氫，不會產(chǎn)生氫脆。鋼鐵件氧化處理后可提高耐蝕性，但效果不夠理想，所以如果在氧化后進(jìn)行后處理，可用皂化處理或鉻酸鹽鈍化填充或涂油脂等，便可明顯提高其耐蝕性和潤滑性。4精密機(jī)床零件、光學(xué)產(chǎn)品零件、儀器儀表零件、液壓控制系統(tǒng)器件等氧化膜生成的基本原理40在堿性溶液中，加入一定量的氧化劑（亞硝酸鈉、硝酸鈉），金屬表面生成一層氧化膜（Fe3O4）。由于溶液與金屬界面形成氧化鐵的過飽和，使金屬表面生成結(jié)晶晶核，結(jié)晶晶核逐漸長大，形成一層連續(xù)成片的氧化膜。氧化膜生成的基本原理6在堿性溶液中，加入一定量的氧化劑（亞硝鋼鐵的氧化處理講解課件41鋼鐵的氧化處理講解課件氧化膜形成以后，氧化過程的繼續(xù)進(jìn)行取決于兩個(gè)因素：界面反應(yīng)速度;參加反應(yīng)物質(zhì)通過氧化膜的擴(kuò)散:有三種情況：a）僅是金屬離子向外擴(kuò)散，在氧化物/氣體界面上進(jìn)行反應(yīng);b)僅氧向內(nèi)擴(kuò)散，在金屬/氧化物界面上進(jìn)行反應(yīng);c)金屬離子和氧兩個(gè)方向相向擴(kuò)散，它們在氧化膜中相遇并進(jìn)行反應(yīng)。43氧化膜形成以后，氧化過程的繼續(xù)進(jìn)行取決于兩個(gè)因素：9氧化膜生長速度和厚度取決于結(jié)晶形核速度與單個(gè)晶核生長速度之比。結(jié)晶晶核生長速度較快時(shí)：金屬表面上晶核數(shù)量增多，各晶核相互結(jié)合而形成一層連續(xù)的氧化膜（如圖a）。結(jié)晶晶核生長速度較慢時(shí)：等到各結(jié)晶晶核相互結(jié)合的時(shí)候，每一個(gè)晶核已經(jīng)長大，這時(shí)形成的氧化膜較厚，甚至形成疏松的氧化膜（如圖b）4410氧化處理的方法化學(xué)氧化法堿性氧化法（發(fā)藍(lán)）熱氧化法陽極氧化法酸性氧化法（常溫發(fā)藍(lán)）

45氧化處理的方法化學(xué)氧化法11氧化處理之氧化前處理零件表面清理的質(zhì)量好壞直接影響氧化膜的質(zhì)量。鋼件經(jīng)過機(jī)械加工或者熱處理后，表面有油污和氧化皮，影響氧化膜的生成。熱處理后的零件可直接酸洗去除表面氧化膜，光潔度要求較高的零件可用布輪磨光或拋光。46氧化處理之氧化前處理零件表面清理的質(zhì)量好壞直接影響氧化膜的質(zhì)

氧化處理工藝—高溫氧化處理

將鋼鐵浸入濃氫氧化鈉溶液中，在大于l00℃的高溫下氧化處理，氧化膜的主要成分是磁性氧化鐵(Fe3O4)。膜層顏色取決于鋼鐵材料的成分、表面狀態(tài)和氧化工藝規(guī)范。一般鋼鐵呈黑色和藍(lán)黑色；鑄鐵和含硅較高的鋼呈黑褐色單槽法：操作簡單，目前廣泛使用雙槽法：鋼鐵件依次在兩個(gè)濃度和工藝條件不同的氧化槽中進(jìn)行兩次氧化處理。氧化膜較厚，耐蝕性較高。47

氧化處理工藝—高溫氧化處理

將鋼鐵浸入濃氫氧化鈉溶液中，在48配方1：通用氧化液，操作簡單，膜層美觀光亮，但膜層較薄配方2：氧化速度快，膜層致密但光亮度較差配方1：可獲得保護(hù)性能好的藍(lán)黑色光亮氧化膜配方2：可獲得較厚的黑色氧化膜14配方1：通用氧化液，操作簡單，膜層美觀光亮，但膜層較薄配各組成作用各組成作用鋼鐵的氧化處理講解課件鋼鐵的氧化處理講解課件鋼鐵的氧化處理講解課件鋼鐵的氧化處理講解課件鋼鐵的氧化處理講解課件5521高溫氧化處理工藝過程（雙槽法）56前處理后處理高溫氧化處理工藝過程（雙槽法）22前處理后處理氧化處理工藝—常溫氧化處理傳統(tǒng)的氧化存在著堿濃度高，溫度高，能耗大，生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)，并且易出現(xiàn)紅色掛灰，對于Si、Mn、Cr、Ni含量高的合金鋼，很難得到滿意的外觀。20世紀(jì)80年代中期國內(nèi)開發(fā)的發(fā)黑技術(shù)，具有節(jié)能，效率高，成本低等有點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。常溫發(fā)黑劑：硫酸銅和亞硒酸，加上絡(luò)合劑和穩(wěn)定劑等以改善成膜條件和提高成膜質(zhì)量。57氧化處理工藝—常溫氧化處理傳統(tǒng)的氧化存在著堿濃度高，溫度高，發(fā)黑的原理在酸性條件下，鋼鐵表面析出Cu，與基體形成微電池，加速成膜過程。亞硒酸H2SeO3與Fe和Cu粒子反應(yīng)形成黑色的膜：溶解的Fe2+氧化成Fe3+，并與反應(yīng)生成黑色的

結(jié)晶參與成膜。在有磷酸鹽和氧化劑存在時(shí)，還可能有FeHPO3和FePO3參與成膜，進(jìn)一步提高膜層與基體的結(jié)合力和抗腐蝕性。

58發(fā)黑的原理在酸性條件下，鋼鐵表面析出Cu，與基體形成微電池，鋼鐵常溫發(fā)黑配方59鋼鐵常溫發(fā)黑配方25氧化處理工藝—無堿氧化處理無堿氧化法即氧化——磷化法。形成磷酸鹽——氧化物被覆層。厚度約1~4，膜層是在處理過程中由于金屬的部分溶解而形成?？墒购谏饘僦破返谋砻娉尸F(xiàn)黑色，其外觀與自堿液氧化處理的氧化膜相同，但其被覆層與油膜或油漆膜相結(jié)合具有高度的抗腐蝕性能。被覆層具有較高的彈性?？鼓?qiáng)度（機(jī)械強(qiáng)度）是氧化膜的若干倍；抗腐蝕性能大大超過氧化膜。60氧化處理工藝—無堿氧化處理無堿氧化法即氧化——磷化法。26無堿氧化處理的優(yōu)點(diǎn)與堿液形成的氧化膜比較：在氧化處理溶液中保持的時(shí)間縮短1/2~1/3;被覆層的抗蝕性能、附著力和機(jī)械強(qiáng)度比氧化膜高很多；工作溫度100oC左右，耗能降低；可以同時(shí)處理黑色金屬和有色金屬零件；可以作為涂油漆層前的準(zhǔn)備工作，油漆層與磷酸鹽——氧化物被覆層可以很好的結(jié)合。61無堿氧化處理的優(yōu)點(diǎn)與堿液形成的氧化膜比較：27溶液成分與處理工藝62溶液