一、發(fā)藍(lán)（發(fā)黑）原理
為了提高鋼件的防銹能力，用強(qiáng)的氧化劑將鋼件表面氧化成致密、光滑的四氧化三鐵(Fe3O4)。這Fe3O4薄層能有效地保護(hù)鋼件內(nèi)部不受氧化。在高溫下（約550℃）氧化成的Fe3O4呈天藍(lán)色，幫稱發(fā)藍(lán)處理。在低溫下（約130℃）氧化成的Fe3O4呈暗黑色，幫稱發(fā)黑處理。在兵器工業(yè)上，常用的是發(fā)藍(lán)處理；在工業(yè)生產(chǎn)上，常用的是發(fā)黑處理。
能否把鐵氧化成致密、光滑的Fe3O4關(guān)鍵是選擇好強(qiáng)的氧化劑。強(qiáng)氧化劑是由氫氧化鈉(NaOH)、亞硝酸鈉(NaNO2)、磷酸三鈉(Na3PO4)組成。發(fā)藍(lán)時(shí)用它們的熔融液去處理工件；發(fā)黑是用它們的水溶液去處理工件。常用的發(fā)黑溶液成分見表一。
表一
原料名稱 | 氫氧化鈉 NaOH | 亞硝酸鈉 NaNO2 | 磷酸三鈉 Na3PO4 | 水 H2O |
質(zhì)量組成(%) | 33 | 10 | 2 | 55 |
此溶液的濃度是1.4g/cm3 ，沸點(diǎn)是130℃。在此溶液的作用下，鐵的氧化程是這樣的：
Fe→Ma2FeO2→Na2Fe2O4→Fe3O4
生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，要獲得光亮、致密的Fe3O4膜層，氧化溶液中亞硝酸鈉與氫氧化鈉的比例，要保持在1：3～3.5之間。
二、發(fā)藍(lán)（發(fā)黑）的操作過程：
工件裝夾→去油→清洗→酸洗→氧化→清洗→皂化→熱水煮洗→檢查。
（一）工件裝夾
要根據(jù)工件的形狀、大小、設(shè)計(jì)專門的夾具或吊具。目的是使工件之間留有足夠的間隙，工件間不能相互接觸，要使每個(gè)工件都能完全浸入氧化液中被氧化。
（二）去油
目的是除去工件表面的油污。經(jīng)過機(jī)架工后（發(fā)藍(lán)、發(fā)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(huì)嚴(yán)重影響Fe3O4的生成，所以必須在發(fā)藍(lán)、發(fā)黑之前除去。常用的除油溶液配方，見表二。
表二
原料名稱 | 氫氧化鈉 NaOH | 亞硝酸鈉 NaNO2 | 磷酸三鈉 Na3PO4 | 水玻璃 Na2SiO3 | 水 H2O |
質(zhì)量組成(%) | 7 | 3 | 3 | 2 | 85 |
將除油溶液加熱到80～90℃，然后將工件浸入，浸入時(shí)間為30min左右，若油污較多，還得延長(zhǎng)除油時(shí)間，以除油徹底為準(zhǔn)。
（三）酸洗
酸洗目的，是除去工件表面的鐵銹。因?yàn)殍F銹會(huì)阻礙生成致密的Fe3O4層。即使工件無鐵銹，也應(yīng)酸洗，因?yàn)樗褂臀圻M(jìn)一步去除干凈，而且酸洗會(huì)提高工件表面分子的活化能，有得于下一工序的氧化，能生成較厚的Fe3O4層。 酸洗溶液一般是10%～15%濃度的硫酸溶液，溫度是70～80℃。，將工件浸入硫酸溶液中，浸入時(shí)間為30min左右，鐵銹少的可浸20min，鐵銹多的需浸40min以上。
（四）氧化
氧化是發(fā)藍(lán)、發(fā)黑的主要工序。Fe3O4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(fā)藍(lán)的溫度是550℃。發(fā)黑溶液的溫度是130～145℃。浸入時(shí)間是50～80min。含碳量高的高碳鋼，氧化速度較快，浸入時(shí)間可短些。含碳量低的低碳鋼，氧化速度慢，浸入時(shí)間需要長(zhǎng)些。合金鋼特別是高合金鋼，工件表面有一定的殘余奧氏休，對(duì)堿溶液有較強(qiáng)的抗抵作用，不易生成Fe3O4，因面浸入時(shí)間需長(zhǎng)些。表三列出了有關(guān)鋼種氧化（發(fā)黑）時(shí)溶液的溫度及浸入時(shí)間。
表三
鋼種 | 入槽溫度(℃) | 出槽溫度(℃) | 處理時(shí)間(min) |
高碳鋼 | 120～125 | 125～130 | 40 |
低、中碳鋼 | 125～130 | 130～135 | 50 |
鉻硅鋼 | 125～130 | 130～140 | 60 |
高合金鋼 | 130～135 | 135～145 | 70 |
高速鋼 | 135～140 | 140～150 | 80 |
溶液的正常顏色是白色。如果溶液呈紅色或棕色，表示亞硝酸鈉濃度過大，應(yīng)及時(shí)調(diào)整溶液的成分。如果溶液呈綠色，表示鐵離子濃度過大，應(yīng)及及時(shí)更新溶液。 （五）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30～50g(肥皂)/L。把皂化液加熱到80～10℃，將氧化后的工件放入浸泡10min左右。
（六）檢查
氧化完畢后，要對(duì)工件進(jìn)行檢查，看Fe3O4層是否合格。任意抽取三件，置于2%濃度的硫酸銅溶液中浸泡20s，不退黑色者為合格。三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Fe3O4厚度。
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