黑色金属主要是对工业上铁、锰、铬及其合金，如钢、生铁、铁合金、铸铁(zhùtiě)等的统称，氧化就是将黑色金属至于含硝酸钠或亚硝酸钠的氢氧化钠浓溶液中，在工件表面形成一层蓝色或黑色氧化膜，以隔绝空气，从而改善金属的耐蚀性和外观。
黑色氧化处理的工艺如下
1、去油→清洗→酸洗→清洗→氧化→清洗→皂化或填充
→干燥→检查。
2、去油：金属经过加工后，表面难免不留下油污，如果工序间使用了防锈剂的这一步更是必不可少。因为油污会严重影响四氧化三铁的生成，所以必须在进行氧化前完全除去油污。常用的除油溶液配方可参考下表：
原料名称 | 碳酸钠 Na2C03
| 氢氧化纳 NaOH
| 磷酸三钠 Na3PO4 | 水玻璃 Na3SIO3 | 水 H2O |
质量组成(%) | 7 | 3 | 3 | 2 | 85 |
除油操作一般是将工件完全浸入除油溶液中，静置30分钟，如果油污较多，可以相应的延长除油时间，以除油彻底为准。除油工序完成后需要及时清洗掉工件表面的溶液残留。
3、酸洗
酸洗可以去除金属表面的锈迹，因为锈迹会影响氧化膜的密度，即使工件表面没有锈迹，也应该进行酸洗，因为酸洗不仅可以进一步去除油污，而且可以提高金属表面分子的活化能，能生成较厚的四氧化三铁层。
酸洗溶液一般是10～15%浓度的硫酸溶液，温度是70～80℃，将金属浸入硫酸溶液中，浸入时间为30min左右，锈蚀较轻的钢件可浸20min，锈蚀严重者，则需要浸40min以上。当然，酸洗后也需要及时进行清水冲洗。
4、氧化
氧化膜层的质量取决于氧化阶段的操作。我们需要将工件完全浸入氧化溶液里，一定要保证工件之间有足够的空间，并且不能相互接触。
通常发黑的工艺温度是130～145℃，发蓝的工艺温度是550℃。浸入时间是50～80min。氧化速度与金属的结构有关，含碳量高的高碳钢，氧化速度较快，浸入时间可短些。含碳量低的低碳钢，氧化速度慢，浸入时间需要长些。合金钢特别是高合金钢，工件表面有一定的残余奥氏体，对碱溶液有较强的抗抵作用，所以成膜速度慢，需要浸入时间需更长。
表2列出了有关钢种氧化（发黑）时溶液的温度及浸入时间。
钢种
| 入精温度 （℃）
| 出精温度 （℃）
| 处理时间 (min)
|
高碳钢
| 120~125
| 125~130
| 40
|
低，中碳钢
| 125~130
| 130~135
| 50
|
铬硅钢
| 125~130
| 130~140
| 60
|
高合金钢
| 130~135
| 135~145
| 70 |
高速钢
| 135~140
| 140~150
| 80
|
氧化过程中，我们需要留意槽液颜色，正常情况下呈白色。当亚硝钠浓度过大时则会呈红色或棕色，此时应及时调整槽液的成分；而当铁离子浓度过大时就会呈现出绿色，应及时更新溶液。氧化完成后也需要及时将工件清洗干净，首先是在洗涤槽中洗涤，然后再用冷热水交替反复清洗，直到完全除去工件上的碱迹。
5、皂化或填充
正常情况下，氧化完成后还需要进行皂化或者填充处理，这两者都可可以有效提高氧化膜的防锈能力。操作方法是把皂化液或填充液加热至要求温度后，将氧化后的工件放入皂化液浸泡相应左右即可。工艺规范可参考下图：
| 溶液配方
| 工作条件
|
后处理
| 成分
| 含量/(g/L)
| 温度/℃
| 时间/min
|
填充
| 重铬酸钾 铬酐 磷酸
| 50~80 9 1
| 70~90 60~70
| 5~10 0.5~1
|
皂化
| 肥皂
| 30~50
| 80~90
| 5~10
|
6、干燥
皂化完成后，我们将工件从沸腾的肥皂溶液中取出，放置在空气中，借金属吸收的热量来干燥，或者放在100～110℃的干燥橱里烘干，直到水分完全从表面上除去。
7、上油或润滑油
在加热的工件表面涂上一层油或润滑油，然后放在专门的台子上，使多余的油流去。在冷却后擦去零件上多余的油和有色的附积物。
8、检查
氧化工序完成后需要检查一下氧化膜的质量，可以随意选取三件工件，置于浓度为2%的硫酸铜溶液中浸泡20s，不退黑色者为合格。三件工件中有一件以上不合格，则整槽工件视为不合格，需再氧化一次，以加深氧化膜的厚度。
经过氧化处理过的零件，其防腐性能有了很大的提高，作为防腐和装饰用品较为广泛使用，但由于膜层较薄，只有0．5～1．5μm，为提高抗蚀性能，加强后处理是非常关键的。除了皂化和填充处理，还可与进行封闭处理，方法是将工件彻底清洗、热水烫干后先在1％肥皂液(温度>90℃)浸2min，然后再浸入机油或防脱锈油中封闭。
金属在氧化处理操作过程中，可能会出现一些缺陷，其解决方法如下。
1、不合格膜层的退除
对于不合格的膜层，在酸洗溶液里除去，应重新进行氧化处理。弹簧钢和不允许酸洗的合金钢，用机械方法除掉旧氧．化膜。
2、发黑膜上白斑的消除
发黑膜出现白斑是后处理不好造成的。钢铁件经氧化后孔隙率是较高的，如果不封闭或封闭不好，残留的氧化液就会泛出来，这样不但起不到保护作用，还会加速零件的腐蚀，要消除这种现象，要按照以下方法进行：
①将氧化后的零件，进行冷、热水及复交替清洗，将孔隙中残留的碱液冲洗干净。
②用肥皂水或重铬酸盐进行填充处理，要注意的是要用经软化过的水。
③要保证肥皂水的温度(80～90℃)和处理时间，才能达到防腐效果。
④要干燥彻底，要保证零件上任何一处不得有水珠。
⑤浸脱水防锈油或全损耗系统用油(机油)(105～110℃，5～lOmin)。
零件在存放时挂自霜，是因为零件氧化出槽后，水洗不彻底，在孔隙中还有残碱和铁酸钠等碱性物质，虽然经过了封闭处理，表面良好，但经过一段时间后，残留的碱液不断和氧化膜发生反应，氧化膜被腐蚀掉，出现了白色挂霜，因此一定要加强氧化后的水洗，否则，造成的后果是严重的。
氧化后处理应注意的问题
1、氧化处理之后要充分地进行冷水、热水清洗。氧化溶液碱性大，用冷水清洗难以彻底洗净工件表面的碱液，工件的盲孔、狭缝等处清洗后往往仍呈碱性，为此，冷水清洗后还需要用具有良好流动性的热水清洗，以除去工件表面尤其是隐藏在隐蔽部位的碱性物质。又因热水通常是静态的，用过的热水都会呈现不同程度的碱性，故最后还需在流动冷水中进行漂洗。
2、要重视皂化处理工序中的三点要求。氧化件经肥皂水皂化处理之后，虽能有效地提高氧化膜的防护性能，但必须要有正规的工艺条件相配合，其中主要的有以下三点。
①配制肥皂水的水须经软化处理，以防溶液中出现絮状物而污染氧化膜表面。
②肥皂水的温度不得低于90℃，以利于提高其流动性。
③处理时间不得少于3min，以保证肥皂水与氧化膜有足够的皂化作用时间。
④干燥处理要彻底。在烘烤之前需先将工件的盲孔、狭缝等处的残留水分先用压缩空气吹出来，然后再进行烘烤，经干燥后的工件表面乃至工件的孔眼、狭缝等处不准再有游离水存在。
⑤热油封闭处理的温度要有保证。热油温度不可低于105℃，机油只有在高于此温度条件下流动性才好，才能真正起到填充、封闭氧化膜孔隙的作用，达到驱逐工件表面吸附水的目的。
⑥浸油过程中若有爆裂声，说明工件的孔眼、狭缝等处尚有水分存在，这时要增加浸油时间，至无水滴爆裂声为止。
