钢铁表面发黑被广泛应用于各种钢铁制品的防腐及装饰处理。目前,钢铁发黑主要有高温碱性发黑、常温发黑。, I/ Z/ h+ q7 c8 _: r+ s, \ C
& o2 l5 S: X# w: \. Q3 y- S6 ] 一、高温碱性氧化发黑:3 [. F$ }$ y0 h: w, K) Y1 l
高温碱性发黑（又称发蓝）是钢铁最典型的发黑方法,已有几十年的历史,且工艺相对成熟,发黑质量稳定,膜的外观、附着力和耐蚀性为目前各方法中最为理想的。因此,它仍是目前钢铁发黑的最主要的方法。这种方法采用NaNO2 和NaOH 的浓溶液, 将欲发黑的工件置于此液中, 在140℃左右（视共建材质不同，发黑液温度略有不同，一般高碳钢在138℃，中碳钢在140℃，低碳钢在142℃）煮40min 左右。X射线衍射分析结果表明,在钢铁件表面形成致密的晶态结构的Fe3O4 膜。该氧化膜与钢铁基体表面接触良好,具有很好的附着力和防腐性能。
+ `, ? D3 C7 _2 Z 高温碱性发黑的机理:高温碱性发黑过程中涉及到的化学反应有多个,首先在高温下发生下列反应7 }6 c( G: T/ p3 [- z) `
2NaNO2= Na2O + N2O3 (1)
" H# W8 F4 N% m生成的N2O3再和溶液中析出的氢发生反应: r" {6 P- S8 S2 ?( M9 g: c4 K( w
2N2O3 + 6H2 = 4NH3 + 3O2 (2) M: l: n4 m) J" i$ u
生成的氧会与铁发生下列一系列反应- t% k4 B- k+ ]# \% y
2Fe + O2 = 2FeO (3)
! W8 `; h& f4 C5 _% s3 P4 w4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 (4)) w5 L; O* a; c
3Fe + 2O2 = Fe3O4 (5)
1 @) ]6 l. x2 r' i5 D0 t一般认为,上述反应按哪种方式进行主要取决于溶液中氧的浓度。氧的浓度高会生成Fe2O3使表面发红。因此,应适当控制氧化剂的含量,从而得到黑色的晶态Fe3O4膜。# R0 a# n$ l+ D
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二、钢铁常温发黑技术* h5 r n3 l) E1 L# I
钢铁常温发黑技术是80 年代中期出现的一种全新的钢铁发黑技术。该技术的最大特点是钢铁发黑时不需加热, 在5 ～40℃的宽温范围内均可使用。发黑速度快,一般仅需几分钟,大大降低了能耗,提高了效率。同时该技术适用于不同的材质,用锻造件和灰口铸铁件做过实验,其效果与普通碳钢件的效果差别不大。目前大多采用亚硒酸—铜盐体系，发黑膜的主要组成是CuSe和少量的单质Se ,为非晶态组织。0 D1 `7 z3 A& y5 ]
但目前该技术尚有许多不足之处，存在的主要问题有以下几个方面：膜附着力差，容易剥落；由于常温发黑膜为非晶态组织，致密度不高，导致耐蚀性尚不理想；常温发黑液的稳定性较差，,配制好的发黑液放置一段时间后可能发生沉淀；因配方中使用SeO2,对苯二酚,NiCl2 ,CuSO4 等,因此成本相对较高，由于SeO2为高毒物质,故对人体健康和环境不利。上述问题的存在,在某种程度上限制了常温发黑技术的推广和应用。虽然很多研究者作了大量的研究工作,但目前的结果尚不理想。* y" o2 z# q% N' e
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发表于 2007-12-29 00:08:24
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