发黑是化学表面解决一种惯用手段，原理是使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝空气，达到防锈目。外观规定不高时可以采用发黑解决，钢制件表面发黑解决，也有被称之为发蓝。

惯用办法

发黑解决惯用办法有老式碱性加温发黑和浮现较晚常温发黑两种。但常温发黑工艺对于低碳钢效果不太好。 碱性发黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑区别。发黑液重要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。发黑时所需温度宽容度较大，大概在135-155℃之间都可以得到不错表面，只是所需时间有些长短而已。

效果

（1）发黑安全不用电，用碱性高温发黑需100%用电。（2）提高工效：共需1-2小时。（3）发黑成本低，设备简朴，操作以便；对发黑时间作了严格控制。（4）工艺适应性强：解决了球墨铸铁不能发黑难题。

一种轴承套圈倒角及挡边发蓝防锈解决工艺。轴承套圈在热解决后通过除油脱脂，然后在氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸钠和水混合溶液中进行变色解决，其配比为2-3∶1，别的加水；加水量以温度在 135℃-145℃为适当；时间15-25分钟；取出套圈用清水冲洗后进行钝化解决，钝化解决用重铬酸钾溶液作为填充液，其浓度为12%-18%；在室温下 1-2分钟；经钝化解决并干燥后，放入105℃-120℃机油或防锈油中 1-3分钟，至气泡完全消失后取出，停放10-15分钟后检查。该工艺生成氧化物薄膜性能稳定，在常温下可长期保护套圈倒角、挡边处不生锈，轴承外观质量得到明显改进。

A3钢用碱性发黑好某些。

实际操作中，需要注意是工件发黑前除锈和除油质量，以及发黑后钝化浸油。发黑质量好坏往往因这些工序而变化。

工艺环节

1、清洗；

2、脱脂：工件必要完全浸入脱脂液中；脱脂液浓度ph值12-14，解决时间10-30min，每过3-5分钟上下抖动几次，药液浓度低于ph12时补充脱脂粉；

3、水洗；

4、酸洗：酸洗液浓度ph值2-4，解决时间5-10min；

5、水洗；

6、发黑：池液浓度ph值2.5-3.5，解决时间10-12min；

7、水洗；

8、吹干

9、上油。

1．发蓝（发黑）原理

为了提高钢件防锈能力，用强氧化剂将钢件表面氧化成致密、光滑四氧化三铁。这种四氧化三铁薄层能有效地保护钢件内部不受氧化。在高温下（约550℃）氧化成四氧化三铁呈天蓝色，故称发蓝解决。在低温下（约3 50℃）形成四氧化三铁呈暗黑色，故称发黑解决。在兵器制造中，惯用是发蓝解决；在工业生产中，惯用是发黑解决。

能否把钢铁表面氧化致密、光滑四氧化三铁，核心是选取好强氧化剂。强氧化剂是由氢氧化钠、亚硝酸钠、磷酸三钠构成。发蓝时用它们熔融液去解决钢件；发黑时用它们水溶液去解决钢件。惯用发黑溶液成分见表10-7。

表10-7 惯用氧化（发黑）溶液成分

此溶液密度是1.4g/cm，沸点是130℃。在此溶液作用下，铁氧化过程是这样：

Fe→Na2FeO2→Na2Fe2O4→Fe3O4详细化学反映是：

3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+NH3+H2O

6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+NH3+7NaOH

Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4↓+4NaOH

生产实践经验证明，要获得光亮、致密四氧化三铁膜层，氧化溶液中亚硝酸钠与氢氧化钠比例，要保持在1：3～3.5之间。

2．发蓝（发黑）操作

发蓝（发黑）操作流程：

工件装夹→去油→清洗→酸洗→清洗→氧化→清洗→皂化→热水煮洗→检查。

（1）工件装夹 要依照工件形状、大小，设计专门夹具或吊具。目是使工件之间留有足够间隙，工件间不能互相接触，要使每个工件都能完全浸入氧化液中被氧化。

（2）去油 目是除去工件表面油污。通过机加工后（发蓝、发黑是最后一道工序），工件表面难免不留下油污，用防锈油作工序间防锈更是这样。任何油污，都会严重影响四氧化三铁生成，因此必要在发蓝、发黑之前除去。惯用除油溶液配方，见表10-8。

表10-8 惯用除油溶液配方

将除油溶液加热至80～90℃，然后将工件浸入，浸入时间为30min左右，若油污较多，还得延长除油时间，以除油彻底为准。

（3）酸洗 酸洗目是除去工件表面锈迹。由于锈迹、锈斑会阻碍生成致密四氧化三铁层。虽然工件无锈迹，也应进行酸洗，由于它使油污进一步去除干净，并且酸洗会提高工件表面分子活化能，有助于下一工序氧化，能生成较厚四氧化三铁层。

酸洗溶液普通是10～15%浓度硫酸溶液，温度是70～80℃，将工件浸入硫酸溶液中，浸入时间为30min左右，锈蚀较轻钢件可浸20min，锈蚀严重者，则需要浸40min以上。

（4）氧化 氧化是发蓝、发黑重要工序。四氧化三铁膜层与否致密、与否光滑、与否有足够厚度，取决于氧化阶段。

发蓝工艺温度是550℃。发黑工艺温度是130～145℃。浸入时间是50～80min。含碳量高高碳钢，氧化速度较快，浸入时间可短些。含碳量低低碳钢，氧化速度慢，浸入时间需要长些。合金钢特别是高合金钢，工件表面有一定残存奥氏体，对碱溶液有较强抗抵作用，不易生成Fe3O4，因而浸入时间需更长某些。表10-9列出了关于钢种氧化（发黑）时溶液温度及浸入时间。

表10-9 不同钢件氧化温度与时间

槽液正常颜色是白色。如果槽液呈红色或棕色，表达亚硝钠浓度过大，应及时调节槽液成分。如果溶液呈绿色，则表达铁离子浓度过大，应及时更新溶液。

（5）皂化 所谓皂化，是用肥皂水溶液在一定温度下浸泡工件。目是形成一层硬脂酸铁薄膜，以提高工件抗腐蚀能力。惯用皂化液浓度是30～50g（肥皂）/L。把皂化液加热至80～100℃，将氧化后工件放入皂化液浸泡10min左右。

（6）检查

氧化完毕后，要对工件进行检查，看Fe3O4膜层与否合格。检查办法是：任意抽取三件工件，置于浓度为2%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，以加深四氧化三铁厚度。

3．也许浮现缺陷及解决办法

钢件发黑工艺，在操作过程中，也许会浮现如下某些缺陷。

（1）氧化膜疏松 氧化膜应很致密，与基本结合很牢固。如果生成氧化膜疏松，容易擦掉，这是不正常现象。浮现这种状况，重要是由于新配制氧化溶液缺少铁离子引起。解决办法，是加入某些旧氧化溶液，或者加入某些干净钢屑，煮沸30min，以增长氧化溶液铁离子浓度，这现象就会消除。

（2）工件表面呈红褐色锈斑 氧化膜应呈深黑色，光亮且平滑。如果工件表面浮现红褐色斑点或连成一片，这重要是由于氧化溶液中氢氧化钠过浓、生成氧化铁过多所致。解决办法是调节溶液成分，补充加入某些亚硝酸钠和水，以减少NaOH浓度。

（3）工件表面呈淡灰色 工件表面失去乌黑光泽，呈淡灰色，这是由于氧化溶液中氢氧化钠浓度过低引起。解决办法，补充加入适量氢氢化钠。

（4）不生成氧化膜 经解决40～50min后，工件表面仍不上色（生成氧化膜），这重要是由于溶液温度过低，亚硝酸钠浓度局限性引起。解决办法是提高溶液温度，恰当增长亚硝酸钠量。

（5）氧化膜表面发花 工件在黑色基体上浮现零星白点，有时白点还较密集，这种现象工人称之为“发花”。发花因素重要是氧化时间不够引起。解决办法，是延长氧化时间（即浸泡时间），还可以补充加入少量氢氧化钠。

（6）工件表面呈绿色 如果工件表面氧化膜不是乌黑色，而是绿色，这是工件过氧化成果，是由于氧化溶液温度过高、亚硝酸钠浓度过高引起。解决办法是加入适量冷水（注意：加水时必要穿戴好保护具，缓缓加入，以免槽液飞溅，导致灼伤事故）和加入少量氢氧化钠，以减少溶液温度及亚硝酸钠浓度。

4．氧化溶液成分测定

从以上氧化膜缺陷分析中可知，当氧化溶液成分浮现波动时，就会导致氧化膜缺陷，至使发黑操作失败。氧化溶液成分，重要指氢氧化钠浓度和亚硝酸钠浓度。在发黑过程中，水分不断被蒸发，亚硝酸钠和氢氧化钠又非等比消耗，因此，此消彼长，浓度变化是必然。操作时间越长，变化就越大。

为了不使氧化溶液成分浮现大波动，应当每隔2～3h，就取样测定它们浓度，以便及时计算并补充添加关于原料。

下面简介氢氧化钠、亚硝酸钠浓度测定办法。

（1）氢氧化钠浓度测定 吸取氧化溶液10ml，置于量瓶中，加蒸馏水至500ml，摇匀，这便是稀释液。

吸取稀释液5ml置于锥瓶中，加蒸馏水100ml，加酚酞1～2滴，溶液变为红色。用0.1N盐酸原则溶液进行滴定，滴至红色消失，记下盐酸消耗量V1（ml）。

再加甲基橙2滴，溶液变为黄色。继续用0.1N盐酸进行滴定，滴至黄色转变为红色为止，记下盐酸消耗量V2（ml）。按下式计算氢氧化钠浓度（g/l）：

或按下式计算氢氧化钠百分浓度： （%）

（2）亚硝酸钠浓度测定 吸取氧化溶液10ml，置于量瓶中，加蒸馏水至500ml刻度处，摇匀，这便是稀释氧化溶液。

吸取0.1N 原则高锰酸钾溶液10ml，置于锥形瓶中，加蒸馏水100ml，硫酸10ml，加热至50℃左右。这时溶液呈红色。用稀释氧化溶液进行滴定，至红色消失为止，记下稀释氧化溶液消耗量V（ml）。

按下式计算亚硝酸钠浓度（g/l）：

（g/l）

或按下式计算亚硝酸钠百分浓度：

（%）

式中V—滴定期用去稀释氧化液ml数；14—10ml氧化溶液质量。

5．除油溶液成分测定

除油与氧化有着密切关系，除油不彻底，很难获得高质量四氧化三铁层膜。因此，除油溶液也要经常测定其成分，以便及时补充天加关于原料，以保证除油效果。

（1）氢氧化钠测定 吸取除油溶液5ml置于锥形瓶中，加蒸馏水100ml，摇均匀。加酚酞批示剂2～3滴，用0.1N盐酸原则溶液进行滴定，滴至红色消失为终点，记录盐酸消耗量V1（ml）。

在此溶液中加入甲基橙批示剂2滴，溶液变为黄色。用0.1N盐酸原则溶液进行滴定，至黄色变为粉红色为终点，记录盐酸消耗量V2（ml）（不涉及V1量）。

在两次滴定后，将溶液煮沸5～10min，待冷到常温后，加酚酞批示剂2～3滴，用0.1N氢氧化钠原则溶液进行滴定，滴至玫瑰红色为终点，记录氢氧化钠消耗量V3（ml）。

按下式计算氢氧化钠浓度（g/l）：

（g/l）

或按下式计算氢氧化钠百分浓度：

（%）

式中 V1—第一次滴定期用去盐酸ml数；

V2—第二次滴定期用去盐酸ml数；

NA— 滴定用盐酸原则当量浓度，在这里是0.1；

0.040—是NaOH分子里与1000比值（40÷1000=0.040）；

5—吸取除油液ml数；

1000——1Lml数；

1100——1L除油溶液质量。

（2）碳酸钠测定 按下式计算碳酸钠浓度（g/l）：（g/l）:

或按下式计算碳酸钠浓度：

（%）

式中

V2—第二次滴定期用去盐酸ml数；

NA— 滴定用盐酸原则当量浓度，在这里是0.1；

V3——第三次滴定用氢氧化钠ml数；

Nb——滴定用氢氧化钠原则当量浓度，这里是0.1；

0.106—是碳酸钠分子量与1000比值（106/1000=0.106）。

（3）磷酸三钠测定

按下式计算磷酸三钠浓度（g/l）：

（g/l）

或按下式计算磷酸三钠百分浓度：

（%）

式中 0.380—是磷酸三钠及十二个结晶水分子量与1000比值（380/1000=0.380）。

（4）水玻璃（硅酸钠）测定 吸取除油溶液20ml置于烧怀中，加1%浓度盐酸20ml，摇匀后，加热蒸发至干，待冷却后，再加1%浓度盐酸10ml，加蒸馏水100ml，加热使盐类溶解，用滤纸过滤，并用1%盐酸洗涤烧怀和沉淀物7～8次，将沉淀和滤纸移于已知重量瓷坩锅中，在950～1000℃高温电阻电炉中灼烧10～20min，出炉后置于干燥器中冷却，然后称量，获得沉淀物质量（g）。

按下式计算水玻璃浓度（g/l）：

（g/l）

或按下式计算水玻璃百分浓度：

（%）

式中： G—灼烧后沉淀物质量（g）

V—吸取除油溶液ml数；

2.03—Na2SiO2分子量与SiO2分子量比值；

1000—1Lml数；

1100—1L除油溶液质量。

QPQ解决工艺-其实对于普通材料来讲QPQ工艺是烟雾实验可以达到200H以上，但是不锈钢，特别是奥氏体不锈钢，经QPQ解决后还不会有本来不做解决防锈能力好。 因素就在与奥氏体不锈钢表面洛含量遭到了破坏导致。由于在QPQ前道工艺也就是氮化过程中会有碳氮含量渗入，从而导致表面组织收到破坏。因而不锈钢发黑，不适合QPQ工艺。

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