1、發黑是化學表面處理的一種常用手段，原理是使金屬表面產生一層氧化膜，以隔絕空氣，達到防銹目的。外觀要求不高時可以采用發黑處理，鋼制件的表面發黑處理，也有被稱之為發藍的。常用方法發黑處理常用的方法有傳統的堿性加溫發黑和出現較晚的常溫發黑兩種。但常溫發黑工藝對于低碳鋼的效果不太好。 堿性發黑細分出來，又有一次發黑和兩次發黑的區別。發黑液的主要成分是氫氧化鈉和亞硝酸鈉。發黑時所需溫度的寬容度較大，大概在135-155之間都可以得到不錯的表面，只是所需時間有些長短而已。效果（1）發黑安全不用電，用堿性高溫發黑需100%用電。（2）提高工效：共需1-2小時。（3）發黑成本低，設備簡單，操作方便；對發黑時間

2、作了嚴格的控制。（4）工藝適應性強：解決了球墨鑄鐵不能發黑的難題。一種軸承套圈倒角及擋邊的發藍防銹處理工藝。軸承套圈在熱處理后經過除油脫脂，然后在氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鈉和水的混合溶液中進行變色處理，其配比為2-31，其余加水；加水量以溫度在 135-145為合適；時間15-25分鐘；取出套圈用清水沖洗后進行鈍化處理，鈍化處理用重鉻酸鉀溶液作為填充液，其濃度為12%-18%；在室溫下 1-2分鐘；經鈍化處理并干燥后，放入105-120的機油或防銹油中 1-3分鐘，至氣泡完全消失后取出，停放10-15分鐘后檢驗。該工藝生成的氧化物薄膜性能穩定，在常溫下可長期保護套圈倒角、擋邊處不生銹，軸承的外

3、觀質量得到明顯改善。A3鋼用堿性發黑好一些。實際操作中，需要注意的是工件發黑前除銹和除油的質量，以及發黑后的鈍化浸油。發黑質量的好壞往往因這些工序而變化。工藝步驟1、清洗；2、脫脂：工件必須完全浸入脫脂液中；脫脂液濃度ph值12-14，處理時間10-30min，每過3-5分鐘上下抖動幾次，藥液濃度低于ph12時補充脫脂粉；3、水洗；4、酸洗：酸洗液濃度ph值2-4，處理時間5-10min；5、水洗；6、發黑：池液濃度ph值2.5-3.5，處理時間10-12min；7、水洗；8、吹干9、上油。1發藍（發黑）原理為了提高鋼件的防銹能力，用強的氧化劑將鋼件表面氧化成致密、光滑的四氧化三鐵。這種四氧化

4、三鐵薄層能有效地保護鋼件內部不受氧化。在高溫下（約550）氧化成的四氧化三鐵呈天藍色，故稱發藍處理。在低溫下（約3 50）形成的四氧化三鐵呈暗黑色，故稱發黑處理。在兵器制造中，常用的是發藍處理；在工業生產中，常用的是發黑處理。能否把鋼鐵表面氧化致密、光滑的四氧化三鐵，關鍵是選擇好強的氧化劑。強氧化劑是由氫氧化鈉、亞硝酸鈉、磷酸三鈉組成。發藍時用它們的熔融液去處理鋼件；發黑時用它們的水溶液去處理鋼件。常用的發黑溶液成分見表10-7。表10-7 常用的氧化（發黑）溶液成分原料名稱氫氧化鈉NaOH亞硝酸鈉NaNO2磷酸三鈉Na3PO4水H2O質量組成（%）3310255此溶液的密度是1.4g/cm，

5、沸點是130。在此溶液的作用下，鐵的氧化過程是這樣的：FeNa2FeO2Na2Fe2O4Fe3O4具體的化學反應是：3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+NH3+H2O6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+NH3+7NaOHNa2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4+4NaOH生產實踐經驗證明，要獲得光亮、致密的四氧化三鐵膜層，氧化溶液中亞硝酸鈉與氫氧化鈉的比例，要保持在1：33.5之間。2發藍（發黑）操作發藍（發黑）的操作流程：工件裝夾去油清洗酸洗清洗氧化清洗皂化熱水煮洗檢查。（1）工件裝夾 要根據工件的形狀、大小，設計專門的夾具或吊具。目的是使

6、工件之間留有足夠的間隙，工件間不能相互接觸，要使每個工件都能完全浸入氧化液中被氧化。（2）去油 目的是除去工件表面的油污。經過機加工后（發藍、發黑是最后一道工序），工件表面難免不留下油污，用防銹油作工序間防銹的更是這樣。任何油污，都會嚴重影響四氧化三鐵的生成，所以必須在發藍、發黑之前除去。常用的除油溶液配方，見表10-8。表10-8 常用的除油溶液配方原料名稱碳酸鈉Na2CO3氫氧化鈉NaOH磷酸三鈉Na3PO4水玻璃Na3SiO3水H2O質量組成（%）733285將除油溶液加熱至8090，然后將工件浸入，浸入時間為30min左右，若油污較多，還得延長除油時間，以除油徹底為準。（3）酸洗

7、60;酸洗的目的是除去工件表面的銹跡。因為銹跡、銹斑會阻礙生成致密的四氧化三鐵層。即使工件無銹跡，也應進行酸洗，因為它使油污進一步去除干凈，而且酸洗會提高工件表面分子的活化能，有利于下一工序的氧化，能生成較厚的四氧化三鐵層。酸洗溶液一般是1015%濃度的硫酸溶液，溫度是7080，將工件浸入硫酸溶液中，浸入時間為30min左右，銹蝕較輕的鋼件可浸20min，銹蝕嚴重者，則需要浸40min以上。（4）氧化 氧化是發藍、發黑的主要工序。四氧化三鐵膜層是否致密、是否光滑、是否有足夠的厚度，取決于氧化階段。發藍的工藝溫度是550。發黑的工藝溫度是130145。浸入時間是5080min。含碳量高的高碳鋼，

8、氧化速度較快，浸入時間可短些。含碳量低的低碳鋼，氧化速度慢，浸入時間需要長些。合金鋼特別是高合金鋼，工件表面有一定的殘余奧氏體，對堿溶液有較強的抗抵作用，不易生成Fe3O4，因而浸入時間需更長一些。表10-9列出了有關鋼種氧化（發黑）時溶液的溫度及浸入時間。表10-9 不同鋼件氧化溫度與時間鋼種入槽溫度（）出槽溫度（）處理時間（min）高碳鋼12012512513040低、中碳鋼12513013013550鉻硅鋼12513013014060高合金鋼13013513514570高速鋼13514014015080槽液的正常顏色是白色。如果槽液呈紅色或棕色，表示亞硝鈉濃度過大，應及時調整槽液的成分。

9、如果溶液呈綠色，則表示鐵離子濃度過大，應及時更新溶液。（5）皂化 所謂皂化，是用肥皂水溶液在一定溫度下浸泡工件。目的是形成一層硬脂酸鐵薄膜，以提高工件的抗腐蝕能力。常用的皂化液濃度是3050g（肥皂）/L。把皂化液加熱至80100，將氧化后的工件放入皂化液浸泡10min左右。（6）檢查氧化完畢后，要對工件進行檢查，看Fe3O4膜層是否合格。檢查的方法是：任意抽取三件工件，置于濃度為2%的硫酸銅溶液中浸泡20s，不退黑色者為合格。三件工件中有一件以上不合格，則整槽工件視為不合格，需再氧化一次，以加深四氧化三鐵的厚度。3可能出現的缺陷及解決措施鋼件發黑工藝，在操作過程中，可能會出現如下一

10、些缺陷。（1）氧化膜疏松 氧化膜應很致密，與基本結合很牢固。如果生成的氧化膜疏松，容易擦掉，這是不正常的現象。出現這種情況，主要是由于新配制的氧化溶液缺少鐵離子引起的。解決辦法，是加入一些舊的氧化溶液，或者加入一些干凈的鋼屑，煮沸30min，以增加氧化溶液的鐵離子濃度，這現象就會消除。（2）工件表面呈紅褐色銹斑 氧化膜應呈深黑色，光亮且平滑。如果工件表面出現紅褐色斑點或連成一片，這主要是由于氧化溶液中氫氧化鈉過濃、生成氧化鐵過多所致。解決辦法是調整溶液成分，補充加入一些亞硝酸鈉和水，以降低NaOH濃度。（3）工件表面呈淡灰色 工件表面失去烏黑光澤，呈淡灰色，這是由于氧化溶液中氫氧化鈉

11、濃度過低引起的。解決辦法，補充加入適量的氫氫化鈉。（4）不生成氧化膜 經處理4050min后，工件表面仍不上色（生成氧化膜），這主要是由于溶液溫度過低，亞硝酸鈉濃度不足引起的。解決辦法是提高溶液溫度，適當增加亞硝酸鈉量。（5）氧化膜表面發花 工件在黑色基體上出現零星的白點，有時白點還較密集，這種現象工人稱之為“發花”。發花原因主要是氧化時間不夠引起的。解決辦法，是延長氧化時間（即浸泡時間），還可以補充加入少量氫氧化鈉。（6）工件表面呈綠色 如果工件表面的氧化膜不是烏黑色，而是綠色，這是工件過氧化的結果，是由于氧化溶液溫度過高、亞硝酸鈉濃度過高引起的。解決辦法是加入適量冷水（注意：加水

12、時必須穿戴好保護具，緩緩加入，以免槽液飛濺，造成灼傷事故）和加入少量氫氧化鈉，以降低溶液溫度及亞硝酸鈉的濃度。4氧化溶液成分的測定從以上氧化膜缺陷分析中可知，當氧化溶液成分出現波動時，就會造成氧化膜的缺陷，至使發黑操作失敗。氧化溶液成分，主要指氫氧化鈉濃度和亞硝酸鈉濃度。在發黑過程中，水分不斷被蒸發，亞硝酸鈉和氫氧化鈉又非等比消耗，所以，此消彼長，濃度變化是必然的。操作時間越長，變化就越大。為了不使氧化溶液的成分出現大的波動，應該每隔23h，就取樣測定它們的濃度，以便及時計算并補充添加有關原料。下面介紹氫氧化鈉、亞硝酸鈉濃度的測定方法。（1）氫氧化鈉濃度的測定 吸取氧化溶液10ml，置于量瓶中

13、，加蒸餾水至500ml，搖勻，這便是稀釋液。吸取稀釋液5ml置于錐瓶中，加蒸餾水100ml，加酚酞12滴，溶液變為紅色。用0.1N的鹽酸標準溶液進行滴定，滴至紅色消失，記下鹽酸消耗量V1（ml）。再加甲基橙2滴，溶液變為黃色。繼續用0.1N的鹽酸進行滴定，滴至黃色轉變為紅色為止，記下鹽酸的消耗量V2（ml）。按下式計算氫氧化鈉的濃度（g/l）：或按下式計算氫氧化鈉的百分濃度： （%）（2）亞硝酸鈉濃度的測定 吸取氧化溶液10ml，置于量瓶中，加蒸餾水至500ml刻度處，搖勻，這便是稀釋的氧化溶液。吸取0.1N 的標準高錳酸鉀溶液10ml，置于錐形瓶中，加蒸餾水100ml，硫酸10ml，加熱至5

14、0左右。這時溶液呈紅色。用稀釋的氧化溶液進行滴定，至紅色消失為止，記下稀釋氧化溶液的消耗量V（ml）。按下式計算亞硝酸鈉的濃度（g/l）：（g/l）或按下式計算亞硝酸鈉的百分濃度：（%）式中V滴定時用去的稀釋氧化液的ml數；1410ml氧化溶液的質量。5除油溶液成分的測定除油與氧化有著密切關系，除油不徹底，很難獲得高質量的四氧化三鐵層膜。所以，除油溶液也要經常測定其成分，以便及時補充天加有關原料，以保證除油效果。（1）氫氧化鈉的測定 吸取除油溶液5ml置于錐形瓶中，加蒸餾水100ml，搖均勻。加酚酞指示劑23滴，用0.1N的鹽酸標準溶液進行滴定，滴至紅色消失為終點，記錄鹽酸消耗量V1（ml）。

15、在此溶液中加入甲基橙指示劑2滴，溶液變為黃色。用0.1N鹽酸標準溶液進行滴定，至黃色變為粉紅色為終點，記錄鹽酸消耗量V2（ml）（不包括V1量）。在兩次滴定后，將溶液煮沸510min，待冷到常溫后，加酚酞指示劑23滴，用0.1N氫氧化鈉標準溶液進行滴定，滴至玫瑰紅色為終點，記錄氫氧化鈉消耗量V3（ml）。按下式計算氫氧化鈉的濃度（g/l）：（g/l）或按下式計算氫氧化鈉的百分濃度：（%）式中 V1第一次滴定時用去的鹽酸ml數；V2第二次滴定時用去的鹽酸ml數；NA 滴定用鹽酸的標準當量濃度，在這里是0.1；0.040是NaOH分子里與1000的比值（40÷1000=0.040）；5吸

16、取的除油液ml數；10001L的ml數；11001L除油溶液的質量。（2）碳酸鈉的測定 按下式計算碳酸鈉的濃度（g/l）：（g/l）:或按下式計算碳酸鈉的濃度：（%）式中V2第二次滴定時用去的鹽酸ml數；NA 滴定用鹽酸的標準當量濃度，在這里是0.1；V3第三次滴定用的氫氧化鈉的ml數；Nb滴定用的氫氧化鈉的標準當量濃度，這里是0.1；0.106是碳酸鈉分子量與1000的比值（106/1000=0.106）。（3）磷酸三鈉的測定按下式計算磷酸三鈉的濃度（g/l）：（g/l）或按下式計算磷酸三鈉的百分濃度：（%）式中 0.380是磷酸三鈉及十二個結晶水的分子量與1000的比值（380/1000=0.380）。（4）水玻璃（硅酸鈉）的測定 吸取除油溶液20ml置于燒懷中，加1%濃度的鹽酸20ml，搖勻后，加熱蒸發至干，待冷卻后，再加1%濃度的鹽酸10ml，加蒸餾水100ml，加熱使鹽類溶解，用濾紙過濾，并用1%鹽酸洗滌燒懷和沉淀物78次，將沉淀和濾紙移于已知重量的瓷坩鍋中，在9501000的高溫電阻電爐中灼燒1020min，出爐后置于干燥器中冷卻，然后稱量，獲得沉淀物的質量（g）。按下式計算水玻璃的濃度（g/l）：（g/l）或按下式