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。
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8 M7 A d: ]3 I. Z 一、高温碱性氧化发黑:
" F0 y7 ]: H! R 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。
+ N* R# ?) p9 T2 U N4 z; W 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) I- \9 S9 o7 t1 R/ a
2NaNO2= Na2O + N2O3 (1)
$ n6 X+ ~9 i) n* y0 l( E生成的N2O3再和溶液中析出的氢发生反应
) f6 S6 y4 ^( S" H2N2O3 + 6H2 = 4NH3 + 3O2 (2)
) f) R" e; b1 w# y% n6 f% [( }生成的氧会与铁发生下列一系列反应; ]" P, v6 }4 `' y y0 j3 ]! v
2Fe + O2 = 2FeO (3)$ A! I1 R) w2 u! n5 G: E/ x! _' g1 K
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 (4)6 f& j; K- A6 ]
3Fe + 2O2 = Fe3O4 (5)
, r! e( b2 x( 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。
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2 C# r7 A5 I6 A; e二、钢铁常温发黑技术; B& M( u% M2 h E: g
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。
9 w6 j) t) z7 Y- z2 D 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。
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发表于 2007-12-29 00:08:24
