鋼鐵表面發(fā)黑被廣泛應(yīng)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,。
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. i, p5 ~" D& f9 U 一,、高溫堿性氧化發(fā)黑:
5 t+ ]8 n7 D5 P- a$ Q9 [6 @7 X) J; E 高溫堿性發(fā)黑（又稱發(fā)藍(lán)）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(duì)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(jié)果表明,在鋼鐵件表面形成致密的晶態(tài)結(jié)構(gòu)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。5 a& b3 {4 b3 l; g( }* C
高溫堿性發(fā)黑的機(jī)理:高溫堿性發(fā)黑過程中涉及到的化學(xué)反應(yīng)有多個(gè),首先在高溫下發(fā)生下列反應(yīng)
) H7 ^* M7 S: S$ R% z4 e2NaNO2= Na2O + N2O3 (1)
$ l: z; x. p2 D1 |: d) h( o; S生成的N2O3再和溶液中析出的氫發(fā)生反應(yīng)
+ ]/ ~! e- ?6 G& Y& \, x1 \8 J2N2O3 + 6H2 = 4NH3 + 3O2 (2)+ d! j2 a$ b, e8 y) @4 I8 L5 B- Y
生成的氧會(huì)與鐵發(fā)生下列一系列反應(yīng); V+ E$ @" U9 R% Y# X3 }$ q
2Fe + O2 = 2FeO (3)1 h, {- I- K* B7 f0 h- N' \" i
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 (4)$ u# u2 a- G) }2 x1 {. V, R+ [+ }6 e
3Fe + 2O2 = Fe3O4 (5)( @4 J8 l3 h: L
一般認(rèn)為,上述反應(yīng)按哪種方式進(jìn)行主要取決于溶液中氧的濃度,。氧的濃度高會(huì)生成Fe2O3使表面發(fā)紅,。因此,應(yīng)適當(dāng)控制氧化劑的含量,從而得到黑色的晶態(tài)Fe3O4膜。 t: o4 P+ j$ [% }; j+ u% X$ L
# i- l- c$ m& u1 {+ A二,、鋼鐵常溫發(fā)黑技術(shù)& ~7 U: l4 N- m' a4 [
鋼鐵常溫發(fā)黑技術(shù)是80 年代中期出現(xiàn)的一種全新的鋼鐵發(fā)黑技術(shù),。該技術(shù)的最大特點(diǎn)是鋼鐵發(fā)黑時(shí)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(shí)該技術(shù)適用于不同的材質(zhì),用鍛造件和灰口鑄鐵件做過實(shí)驗(yàn),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,。) S2 F/ L+ _ D0 U
但目前該技術(shù)尚有許多不足之處,，存在的主要問題有以下幾個(gè)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(dǎo)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(shí)間后可能發(fā)生沉淀；因配方中使用SeO2,對(duì)苯二酚,NiCl2 ,CuSO4 等,因此成本相對(duì)較高，由于SeO2為高毒物質(zhì),故對(duì)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(shù)的推廣和應(yīng)用。雖然很多研究者作了大量的研究工作,但目前的結(jié)果尚不理想,。
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發(fā)表于 2007-12-29 00:08:24
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