浅谈钢铁的发蓝处理

浅谈钢铁的发蓝处理

孙君卜艳娇

孙君卜艳娇东北煤田地质局沈阳钻探机械研制中心110122

摘要本文主要介绍了高温发蓝处理的基本氧化原理，发蓝处理过程及发蓝处理过程中问题的解决方案。

关键词基本原理发蓝过程问题处理

钢铁的发蓝处理又称为发黑处理，它主要是通过化学氧化的方法获得一层成分为Fe3O4的致密氧化膜。这层氧化膜组织致密，能牢固地与金属表面结合，而且色泽美观，有较大的弹性和润滑性，能防止金属锈蚀。形成的氧化膜只有0.5μm~1.5μm，最大可以达到2.5μm，这样对零件的尺寸和精度几乎没有影响，因此，在机械工业生产中得到广泛应用。

一、化学膜的成形原理

氧化膜（Fe3O4）的生成原理，可用反应方程式表示如下：

3Fe＋NaNO2＋5NaOH＝3Na2FeO2＋NH3↑+H2O

6Na2FeO2＋NaNO2＋5H2O＝3Na2Fe2O4＋NH3↑+7NaOH

Na2FeO2＋Na2Fe2O4＋2H2O＝Fe3O4＋4NaOH

二、发蓝的过程

1、装炉量的确定

必须先确定装炉量的大小。装炉量大则发蓝质量差，装炉量小则降低生产的效率。所以生产前必须根据炉的容量和发蓝液的多少进行计算来确定最优的装炉量，以达到最好的经济效益。

2、发蓝液的制备

发蓝液分酸性发蓝液和碱性发蓝液。我们厂采用的是碱性的发蓝液。其主要成分为：NaOHNaNO2Na3PO3。由于生产的进行导致氧化液的流失因此在每次进行生产的开始或进行中要适量的加入这些成分，并加入适量的水以保持发蓝炉中的液面平衡。

3．发蓝过程

发蓝的总过程为：除锈、除油→清洗→发蓝→清洗→浸油

1）将工件装架之后进行除锈、除油处理，我们用酸对其进行清洗使工件表面的油与铁锈得以消除。

2）用清水将工件表面的酸液洗掉。

3）进行发蓝处理。发蓝液开始要进行加热，待发蓝液开始沸腾的时候再放入工件。发蓝液的沸点在138-142℃为佳，工作一段时间后沸点会升高，这时要调整，加入水稀释发蓝液的浓度以降低沸点。单个较小工件可以在沸腾的时候放入炉中。大批量进炉的时候最好应该在沸腾前放入（如140℃沸腾在135℃放入），这是为了避免大批量进炉后导致发蓝液温度降低，同时也避免了发蓝液的发红。因此在大批量入炉的时候最好在发蓝液沸腾前放入或放入炉后对炉进行加水。炉温最好恒定在140℃。工件发蓝时间大概为半个小时。根据工件的薄厚酌情选择发蓝氧化时间，如果工件较薄就缩短发蓝氧化时间，如果工件较厚就延长发蓝的时间。

4）工件发蓝成功后，用清水对其进行清洗以洗掉工件表面的碱液及其表面附着的氧化铁。从而避免碱液被带到油槽中。

5）清洗干净的工件放入油槽中。主要是为了防止发蓝后的工件在空气中氧化。工件全浸入油中后从油池取出并放在专门的架子上码放等待入库。

三、发蓝过程的一些问题及处理方法

钢件发蓝工艺，在操作过程中，可能会出现如下的一些缺陷。

（1）氧化膜疏松

氧化膜应很致密，与基体结合很牢固。如果生成的氧化膜疏松，容易擦掉，这是不正常的现象。出现这种情况，主要是由于新配制的氧化溶液缺少铁离子引起的。解决办法，是加入一些旧的氧化溶液，或者加入一些干净的钢屑，煮沸30分钟，以增加氧化溶液的铁离子浓度，这种现象就会消除。

（2）工件表面呈红褐色锈斑

氧化膜应呈深黑色，光亮且平滑。如果工件表面出现红褐色斑点或连成一片，这主要是由于氧化溶液中氢氧化钠过浓、生成氧化铁过多所致。解决办法是调整溶液成分，补充加入一些亚硝酸钠和水，以降低氧化液中氢氧化钠的浓度。

（3）工件表面呈淡灰色

工件表面失去乌黑光泽，呈淡灰色，这是由于氧化溶液中氢氧化钠浓度过低引起的。解决办法，补充加入适量的氢氢化钠。

（4）不生成氧化膜

经处理40～50分钟后，工件表面仍不上色（生成氧化膜），这主要是由于氧化溶液温度过低，亚硝酸钠浓度不足引起的。解决办法是提高氧化溶液温度，适当增加亚硝酸钠量。

（5）氧化膜表面发花

工件在黑色基体上出现零星的白点，有时白点还较密集，这种现象工人称之为“发花”。发花原因主要是氧化时间不够引起的。解决办法，是延长氧化时间（即浸泡时间），还可以补充加入少量氢氧化钠。

（6）工件表面呈绿色

如果工件表面的氧化膜不是乌黑色，而是绿色，这是工件过氧化的结果，是由于氧化溶液温度过高、亚硝酸钠浓度过高引起的。解决办法是加入适量冷水（注意：加水时必须穿戴好老保护具，缓缓加入，以免槽液飞溅，造成灼伤事故）和加入少量氢氧化钠，以降低溶液温度及亚硝酸钠的浓度.

四、结束语

总之，发蓝处理的方法多种多样，本文介绍的是一种最为常见的方法。这里的经验都是车间师傅经过数年的总结归纳得到的，对我们新接触的人有一定的指导意义。当然发蓝过程中的问题多种多样，作者会在后续的文章中加以补充。

参考文献

【1】曾晓雁吴懿平表面工程学[M]机械工业出版社2007（165）

【2】金海波现代表面处理新工艺、新技术与新标准[M]当代中国音像出版社2004（499~504）

【3】成大先机械设计手册[M]第五版第一卷化工工业出版社2007（1-516）