金属发黑后表面为什么会出现红色。

mangcaca · 发表于 2008-11-4 16:43:05

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jlzho · 发表于 2008-11-4 16:53:55

发黑工艺(转载)

钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。
其原理是将钢铁制品表面迅速氧化,使之形成致密的氧化膜保护层。

发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。

但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。

A3钢用碱性发黑好一些。

碱性发黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑的区别。

发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。

发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已。

实际操作中，需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量，以及发黑后的钝化浸油。发黑质量的好坏往往因这些工序而变化。

金属“发蓝”药液
采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。
黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁。

jlzho · 发表于 2008-11-4 16:58:08

2 氧化膜的特点及应用范围
钢铁的化学氧化处理亦称发蓝。钢铁通过氧化处理，在表面形成一层氧化膜，膜的厚度约为0.5~1.5μm，厚度很小，因此对工件尺寸无影响。由于氧化是在碱性溶液中进行的，氧化后的工件也就不会产生氢脆。氧化膜的组成主要是Fe3O4，称之为磁性氧化铁。这种氧化膜同空气中自然形成的氧化膜相比，膜层均匀而紧密，但以覆盖层标准来衡量，其防护性能仍很差，需要浸肥皂液，浸油或钝化处理后，防护性能和润滑性能才能得到提高。氧化主要应用于机械、仪器仪表、枪械等的精密零件及不能以其他覆层替代的防护—装饰性工件。弹簧钢、细钢丝、及簿钢片零件也常用氧化膜作为防护层。
4 氧化膜的性质
影响氧化膜质量(结构、色泽和防护性能)的主要因素是膜层的厚度。十分薄的膜(2~4nm)是无色的，没有防护能力。过厚(>2.5μm)的膜同样达不到最好的防护能力，其外观呈无光泽的黑色或灰黑色，结构疏松，抗磨能力差。合适的厚度为0.6~0.8μm，此时的氧化膜表面呈现出黑色或蓝黑色，带有光泽，膜层致密耐磨性能好，但不是所有钢材都能获得这种氧化膜，钢铁化学成份对膜层外观和结构有明显影响，合金钢和低碳钢的氧化膜层因易夹杂氧化铁而带有红色挂灰，而铸铁、硅钢的氧化膜外观呈黄色至浅黄色。
5 碱性氧化溶液成份及操作条件
如前所述，碱性氧化溶液都是含氧化剂的浓碱溶液，而按具体成份、浓度不同又分为多种配方。为了得到较厚和防护性能较高的氧化膜，还有采用浓度不同的两种溶液进行两次氧化(我们所在60年代中后期曾使用过)的方法。目前我所采用的是最基本最通用的一种溶液配方，这种溶液的浓度较小，也没有加促进剂，因此成膜速度较慢，需要较长的处理时间，膜层较薄，但比较光亮、美观，其成份及操作条件是：

氢氧化钠 (NaOH) 550 ~ 650克∕升
亚硝酸钠 (NaNO2) 150 ~ 200克∕升

温度 (℃) 135 ~ 145 (确切的控制温度应视钢成份而定)
时间 (min) 40 ~ 120 (确切的控制时间应视钢成份而定)

6 影响氧化质量的因素及工艺过程的控制
6.1 溶液成份
6.1.1 氢氧化钠的含量溶液中氢氧化钠的含量与氧化速度有关，浓度高些可加快氧化速度，膜厚度也略有增加，但决非越高越好，较适合的浓度是550~700克∕升，过高容易形成红色挂灰、疏松、多孔氧化膜。当氢氧化钠含量超过1100克∕升时就不再形成氧化膜，甚至原先已有的膜还会被溶解。氢氧化钠太低时，不仅氧化膜薄且易发花，防护性能亦差。
虽然氢氧化钠的范围相当宽，实际操作时仍应根据钢材(工件)的化学成份选择最合适的含量：高碳钢可以用较低的氢氧化钠，而低碳钢应采用较高的浓度。
6.1.2 亚硝酸钠浓度亚硝酸钠是溶液中的氧化剂。提高亚硝酸钠浓度，可使溶液中亚铁酸钠和铁酸钠增多，从而加快氧化速度，形成的氧化膜层致密且牢固。若亚硝酸钠含量过低时，氧化膜虽厚但疏松，氧化剂本身的消耗亦会增加，有时还会使氧化膜出现难看的暗绿色。通常亚硝酸钠含量控制在150~250克∕升范围内。
6.1.3 铁铁虽然并不包括在溶液成分之内，但是溶液中必须要含有少量的铁，只有那样，才能在工件表面形成致密且结合牢固的氧化膜。新配制的溶液中因缺乏铁致使所得到的膜十分疏松，同基体的结合力亦很差。当然铁的含量亦不能过高，否则会导致氧化膜的成膜速度下降，且膜上出现红色挂灰。一般铁的含量应控制在0.5 ~ 2.0克∕升范围内。
6.1.4 氧化温度、时间与钢铁(工件)含碳量的关系用来制造工件的钢材中均含有少量碳。碳含量对氧化过程影响较大。一般，含碳量高的钢容易氧化，因而所采用的温度较低，时间也较短；含碳量低时不易被氧化，所用温度必须高些，时间也要长得多；中碳钢所需温度和时间介于两者之间。
氧化时间、温度和钢材含碳量的关系见表1

表1 氧化温度、时间和钢含碳量的关系
钢材(工件)含碳量(%) 氧化溶液温度(℃) 氧化时间(min)
0.7以上或铸铁 138 ~ 142 15 ~ 25

0.4 ~ 0.7 142 ~ 145 25 ~ 40

0.1 ~ 0.4 140 ~ 145 40 ~ 60

合金钢 135 ~ 138 50 ~ 120

高速钢 135 ~ 138 30 ~ 40

注：钢材的名称、牌号、含碳量、合金成份在黑色金属材料手册中可以查到

氧化过程的实际操作是在溶液沸腾或接近沸腾情况下进行的，溶液浓度同温度存在对应关系，溶液的沸腾温度随着氢氧化钠浓度增高而升高，所以这两个因素的影响其实是一致的，即溶液中氢氧化钠含量愈高，其沸腾温度就愈高。下图1是溶液温度(或氢氧化钠浓度)对膜成张速度的影响关系曲线。从图中可以看到：温度愈高，膜的成长速度愈快，最终获得的膜厚度也愈大。
过厚的氧化膜常常是疏松和不耐磨擦的。此外，在过高的温度下还会促进溶液中铁酸盐加速水解，形成含水氧化铁红色挂灰附着在工件上，致使膜的质量低劣。因此，化学氧化操作不宜在温度超过145℃的沸腾溶液中进行。

6.2 氧化溶液的配制
6.2.1 计算并称量所需之氢氧化钠和亚硝酸钠；将所需氢氧化钠分批加入氧化槽中，用部分冷水在搅拌下使其溶解，再加水至计算容积的4/5；
6.2.2 将亚硝酸钠缓缓加入槽中；
6.2.3 加水至计算容积(液面的标高)后将溶液加热至沸腾；
6.2.4 测量温度，取样分析，必要时进行调整；
6.2.5 用标准样件试氧化，送检合格后即可投入使用。
注：新配溶液中因缺铁，在处理首批工件时可能得不到合格的氧化膜，可用下列任一种方法进行调整:a.以废工件处理一个班次。 b.按每升溶液加入2.5g Fe2(SO4)3•9H2O。 c.加入20%左右旧氧化溶液。

20040001 · 发表于 2008-11-4 22:23:24

你的是不是不是四氧化三铁是氧化铁啊

mengfansheng · 发表于 2008-11-5 09:03:06

我们公司生产的铸铁件发黑后就是红的，其余材质不是

cc534 · 发表于 2008-11-5 09:17:41

是四氧化三铁

cc534 · 发表于 2008-11-5 09:19:43

黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁

zamcompy · 发表于 2008-11-5 10:07:21

一般地说，钢件的碱性发黑是黑色的，铸铁件是红色的。

cxghzjj · 发表于 2008-11-5 10:51:00

含硅、CR钢易出现红色。

随风飘尘 · 发表于 2008-11-5 11:02:16

我也刚好不明白这个现象，只是没有像楼主一样深究，这下看了各位的精彩回答，受益匪浅

网络菜鸟 · 发表于 2008-11-5 11:13:26

如果是碳钢零件发蓝部分结构表面是红色，一般是由于以下原因：
1、材质本身质量有问题；
2、材料表面处理不好，比如不干净；
3、发蓝时间不够并且发蓝用的酸液配置不均匀；
4、发蓝时零件没有全部浸入发蓝液。
而对于铸铁件则是正常的。

mangcaca · 发表于 2008-11-8 09:32:03

谢谢个位大虾，#9楼的能不能给详细的解释一下原因。

空空如也 · 发表于 2008-11-10 14:40:20

其实很简单有的合金材料表面氧化完就是“红”色
和材质有关不是质量问题

molder · 发表于 2011-7-21 22:45:47

同意楼上的观点：
1.碳钢，低合金钢的发黑为黑色，喷砂件的为灰黑色；
2.合金钢因合金成份不同，发黑后为红褐色、紫色或褐色；
3.铸铁、硅钢件为带黄色至棕红色的黑色；
4.铸钢件的发黑呈暗褐色。

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