钢铁的氧化处理技术及问答% {! g6 K$ T1 ~. P- }, ^* [. @
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1、什么是钢铁的氧化处理？ 将钢铁制成的零件放入含苛性钠，硝酸钠或亚硝酸钠的溶液中处理，使零件表面生成一层很薄的黑色氧化膜。称为氧化处理，简称发黑。2 ]* ~- N# Q. B1 D D5 f& Q, G
2，氧化膜的生成原理是什么? 钢铁零件与零件加热的碱溶液作用时，其表面发生溶解，而形成亚铁化物，当加入一定的氧化剂（亚硝酸钠，硝酸钠）后，使氧化过程的进行得以改变，金属表面上生成一层氧化膜，这一氧化膜由磁性氧化铁组成。由于溶液于金属临界面形成氧化铁的过饱和，使金属表面生成结晶核，结晶核的逐渐增长，形成了一层连续的成片的氧化膜。当氧化膜将金属完全覆盖后，使溶液于金属的作用隔绝，铁的溶解速度和氧化膜生成的速度随之降低。 氧化膜生长的速度和氧化膜的厚度取决于结晶核形成的速度和单个结晶核生长的速度之比。当结晶核生长的速度很快时，金属表面上的结晶核的数量增多，各结晶核相互相互结合形成一层连续的氧化膜；当结晶核形成的速度慢时，等到各结晶核相互结合的时候，每一个结晶核已经增大，在这时形成的氧化膜较厚，甚至形成疏松的氧化膜。 3，氧化处理主要有哪几种方法？其工艺特点是什么? 钢铁的氧化处理方法有；碱性氧化发，无碱氧化法和酸性氧化法等，但目前应用最多的是碱性氧化法。 A,碱性氧化法。工艺特点是在较高的温度的条件下，在含有一定的氧化剂的氢氧化钠的溶液中进行的；氧化剂和氢氧化钠与金属铁的作用，生成以磁性氧化铁为主要成分的氧化膜。 B，酸性氧化法（常温发黑）。工艺特点与碱性高温氧化相比，具有能在常温下操作，节电节能；发黑时间短，生产效率高；设备投资少；污染程度少，改善工作环境等优点。但也存在着发黑液不够稳定，膜层附着力不牢。耐蚀性差，对预处理要求高严格等问题，有待生产实践中进一步完善。
' O$ P7 b2 v9 J 4，高温氧化处理的基本原理是什么？ 钢铁的高温氧化是将工件浸入在含有氧化剂的苛性钠溶液中，在高于130度的温度下进行氧化处理。氧化膜的主要成分是磁性氧化铁，也可以看做是铁酸2 O& L" m% {2 T
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: [+ N, b8 V* M% N. Z, p9 }和氢氧化铁的中和产物，这一转化膜的形成历程是电化学和化学过程。9 ^1 O1 o1 d4 }' o
5，高温氧化是氢氧化钠对氧化膜有何影响? 提高氢氧化钠的浓度，氧化膜的厚度稍有增加，但易出现疏松或多孔的缺陷；浓度过高还易产生红色挂灰；在超过1100g/L时，则不能生成氧化膜；浓度过低时，氧化膜较薄，而且容易产生花斑，防护能力差。
8 X, \' ?4 @# I$ O* m5 e! z 6，高温氧化时氧化剂对氧化膜有何影响？ 提高氧化剂溶度可以加快氧化速度，膜层致密，牢固。氧化剂浓度低时，得到的氧化膜厚而疏松。
, a" g( a1 |4 F6 I, B 7，高温氧化时铁离子浓度对氧化膜有何影响？ 氧化溶液中必须含有一定量的铁离子才能获得结合牢固，致密的氧化膜。铁离子的浓度一般控制在0.5-2g/L。若铁离子浓度过高，将使氧化速度降低，零件表面易出现红色挂灰。此时，可将溶液稀释，使沸点降到120度，沸腾片刻后静置，这时部分铁酸纳水解成Fe（OH)2沉淀，除去沉淀后，再将氧化溶液加热溶缩，待温度升至工艺规范即可进行生产。3 a9 m& H" a, U8 s5 S* B# A) [
8，高温氧化是温度对氧化膜有何影响？ A，碱性氧化处理必须在沸腾的温度下进行，溶液的沸点随NaOH浓度的增加而升高。提高温度可使氧化速度相应加快，膜层薄而致密。温度过高，氧化膜的溶解速度加快，成膜速度减慢，膜层疏松。在一般情况下，零件入槽温度应取上限值。 B，氧化温度，时间与钢铁含碳量有密切关系，如表所示，生产操作时应严格控制。
/ b' X) U3 B/ {4 s& F+ J2 V7 D. e- ~8 U钢铁含碳量/% 氧化溶液温度/℃ 氧化时间/min 0.7以上 135-138 15-20 0.4-0.7 138-142 20-30 0.1-0.4 140-145 30-60 合金钢 140-145 50-60 高速钢 135-138 30-40
* N3 f$ q8 k5 {- V 9，碱性氧化液中碱度度氧化膜有何影响？如何处理？ 9 x$ M6 S& i7 }0 u& Z
影响：1，碱含量过高时，不能成膜，所生氧化膜被碱所溶解；2，碱度低时，氧化膜薄，发花，过低时，不生成氧化膜。 处理方法：在溶液里，碱的浓度增高时，相应地地提高溶液的温度，所获氧化膜厚度增加。
# a5 K) }3 ^0 ]) G# b 10，碱性氧化液中氧化剂低对氧化膜有何影响？如何处理？ 影响：氧化剂含量低。氧化膜疏松且厚。 处理方法：可以提高氧化剂含量。氧化剂含量越高，生成的亚铁酸纳和铁酸纳越多，促使反应速度加快，这样生成的氧化膜速度也快，而且膜层致密和牢固。- m( h- M( W, }# U9 L# [
11，碱性氧化液初始温度高时氧化膜疏松，如何处理？ 初始温度太高，氧化膜的晶粒减少，会使氧化膜变得疏松。 处理方法；氧化溶液的温度应在进槽时控制在下限，出槽时控制在上限。! S m: g, ?' @0 {0 Y
12，碱性氧化液中三价铁离子对氧化膜有何影响？如何处理？ 影响；在初配溶液里缺少铁，会生成厚而松的氧化膜，而且与基体结合不牢，易被擦去。 处理方法；调整调整铁板面积，保持铁一定的溶液速度。
3 u/ `* Z9 r0 D( E3 U6 b" m 13,碱性槽液不生成氧化膜是什么原因？如何处理？ 原因；1,溶液中没有氧化剂；2,槽液浓度过高；3,槽液太稀；4,装入的零件不能氧化；5,溶液过于陈旧。 处理方法；1,按分析结果添加亚硝酸钠；2用水冲淡槽液；3，蒸发过量的水分；4,不锈钢不能用于此法进行氧化；5,不断工作6-7个月更换槽液。6 w4 S; ^0 H/ F5 Z
14，、为防碱性氧化故障，槽液应如何调整？ （1）,槽液沸点的调整。发黑槽液沸点的高低是随槽液中氢氧化钠浓度的大小而定的。该槽液正常的沸点为135-145度，当超出此范围时，必须进行调整。 A，当槽液沸点低于135度，达不到工作温度时，必须加热蒸发过量的水分或添加氢氧化钠与亚硝酸钠来调整。加氢氧化钠是按每升高1度时，每升槽液中添加10-15g氢氧化钠。而亚硝酸钠是按氧化膜质量需要进行添加的。 B,因氢氧化钠溶解时能发出大量的热能，因此溶解氢氧化钠配制槽液或添加氢氧化钠时必须在停止加热的情况下进行。同时氢氧化钠最好分批地加入槽中进行溶解，以避免槽液发生过热而产生沸腾二溢出。
- Z; ~2 _* K- o: k6 h+ q0 y C,发黑槽加水或开始加温前，必须先将液面的硬壳。槽液中有大量沉渣或红色硬壳时，必须将其除去。除去沉渣的办法是用铁勺或铁丝网放置于槽底，当槽液沸腾时而自动将槽液搅拌浮上浸入网篮中取出除去。 & o9 b6 i2 s, `' z+ m! Z& r
15,氧化处理液的使用特点是什么？ A，氧化液组成在使用过程中汇发生变化，应定期分析调整，也可根据溶液沸点及膜质来判断是否需要调整。溶液沸点过高，表示溶液中氢氧化钠浓度过高，此时易形成红色挂灰，应加水稀释。沸点过低，表示氢氧化钠浓度不足，此时膜的色泽不深或膜薄，应补加药品蒸发多余水分。氢氧化钠补加量可按10-15g/℃计算。 B,氧化液在使用过程中会逐渐积累而影响氧化质量，零件表面易产生红色挂灰，因此应定期清除沉渣，保持溶液清洁。除渣时可用网勺捞，也可按下述方法除去：液温低于100℃时，边搅拌边加入甘油5-10mL/L，然后加热至工作温度，此时液面浮起大量红褐色铁的氧化物，即可用网勺捞去。 D，氧化以后，应及时地打捞掉入槽中的零件，以免铁溶解，使溶液中铁离子增加。 F，停产一定时间后再进行生产时，需把液面结成的硬壳捣碎，补加水至工作液面，搅拌均匀，然后才能加热至工作温度。; {7 R6 y/ s+ O1 {: x$ e% U* _
16,氧化处理的配制要点是什么？ A，先在槽内放入2/3容积的水，将所需量的氢氧化钠边慢慢加入边进行搅拌，待完全溶解后，加入氧化剂，搅拌使之溶解，加入冷水至所需容积。 B，新配制的溶液加热至沸腾，测定其沸点温度，补充或蒸发水分至工艺要求的沸点温度。
, }9 R4 {3 A4 V: b* W; h 17,氧化处理前的表面准备工作有什么重要性？ A,零件表面清理的质量好坏直接影响氧化膜的质量，因此不能忽视氧化前的表面准备工作。 B,一般需要氧化的钢制零件是经过机械加工或热处理过的，其表面上有油污和氧化皮，这些都会影响氧化膜的生成。它们的存在能隔绝氧化溶液与钢铁的基体金属接触。必须采用化学方法或机械清理方法，将零件表面的油污和氧化皮清理干净后，才能进行氧化，从而能得到完整，均匀，牢固的氧化膜。
N) M/ F& c! m _! y8 J C，经热处理过的零件可直接酸洗除去表面氧化皮，光洁度要求高的零件可用布来抛光。 6 c' @5 k2 S% x8 I
18,活化是怎么回事？活化不好对发黑膜有何影响? 零件经过脱脂和酸洗后，在进入发黑液之前还有一步重要的环节就是活化，其作用是增强发黑膜的附着力。零件在活化过程中，一方面可继续去除残留的锈斑，会使表面产生微小缺陷，有利于膜的牢固附着，因此，可将零件浸入质量分量10%的硫酸酸洗3-4min，表面粗糙度低的零件，可适当延长活化时间，此时可见到零件表面出现小气泡，这时可用水冲洗干净后放入发黑液中。 活化好的工件进入发黑槽中后很快形成均有的红黑色表面，并且逐步加深，活化不好的零件不但得不到这个结果，而且还加大发黑剂的消耗量，因此，活化是得到牢固发黑膜和降低成本的关键。$ x/ ?: s# Q$ r W' x6 X$ X$ [
19，氧化发黑槽液这样维护？ A，氧化溶液的组分在使用中由于消耗是会有变化的，因此必须定期进行化学分析，并按分析的结果进行材料的补充。为了使化学分析的结果能代表溶液的真实情况，并做到每一次的化学分析结果都具有连续性和对比性，取样分析前将溶液加热至全部溶化，同时加水原配槽时规定的液面宽刻度并搅拌均匀。当然也可以凭经验按溶液的沸点和成膜的质量来确定溶液的调整方案。氢氧化钠的添加量按溶液沸点每升高1度约添加10～15g/L计。在添加氢氧化钠的同时也必须补加氧化剂。 B，随着氧化溶液使用期的延长，溶液中会逐步积累氯离子；同时由于空气中的二氧化碳会与溶液中的氢氧化钠反应，溶液中也会逐步积累碳酸钠。当它们积累到一定数量时，就会对膜层的质量产生危害。为了不影响磁性氧化膜铁膜层的质量，溶液中氯化钠的含量不宜高于50g/L，如超过上述含量，溶液需更换。在沸腾的溶液中加水时，很容易出现水分的急速膨胀蒸发而造成飞溅出来伤人的事故，加水时必须量少而慢，最好是使用回收槽中的含碱热水。 C，氧化时在溶液中形成红色的氧化物有一部分沉于槽底，但是由于溶液在工作时溶液处于微沸的状态，因此大部分会浮在液面上，必须随时用网勺捞去，当积累到危害成膜的时候，必须清槽。
; b' `, R$ a L" ]( J% C 20,碱性氧化前处理不当，膜发花是什么原因？怎么办?
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发表于 2011-11-26 20:25:50
