鋼鐵表面發(fā)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(fā)黑主要有高溫堿性發(fā)黑,、常溫發(fā)黑。5 b4 ~% b2 ?& i+ Z' H9 t
8 D' R" `8 u7 V/ e y/ D 一,、高溫堿性氧化發(fā)黑:! _' g) s/ `5 C/ Q) R) R: j
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射線衍射分析結果表明,在鋼鐵件表面形成致密的晶態(tài)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,。. W/ E( V9 S7 k! s: n
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反應有多個,首先在高溫下發(fā)生下列反應: F: \. J+ }9 S5 e( `/ J
2NaNO2= Na2O + N2O3 (1)$ ~4 y! k) }# X8 U9 H" K }
生成的N2O3再和溶液中析出的氫發(fā)生反應. X. J1 A! h+ h$ t4 r' c% l
2N2O3 + 6H2 = 4NH3 + 3O2 (2)
/ ~* S/ W" W7 @0 K8 G" n- c生成的氧會與鐵發(fā)生下列一系列反應
) P% h: x0 ]+ W. d/ J* t2Fe + O2 = 2FeO (3)' C* ~8 K$ G p* c
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 (4)( K; `7 m- n7 ?% [/ H6 N# O
3Fe + 2O2 = Fe3O4 (5)
* W( Y+ b& s# n r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(fā)紅,。因此,應適當控制氧化劑的含量,從而得到黑色的晶態(tài)Fe3O4膜,。
9 _8 D% g8 [7 f v& ^4 s. F7 u
& e2 D1 R3 ]2 Z5 l0 h1 ~5 n二、鋼鐵常溫發(fā)黑技術
2 `6 d( e5 K1 v4 | 鋼鐵常溫發(fā)黑技術是80 年代中期出現(xiàn)的一種全新的鋼鐵發(fā)黑技術,。該技術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,。 z, h& |& z# W
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(fā)黑膜為非晶態(tài)組織,，致密度不高，導致耐蝕性尚不理想,；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。 S' y% g: J( Q# X/ Z0 ?/ s ~
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發(fā)表于 2007-12-29 00:08:24
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