發黑是化學表面解決一種慣用手段，原理是使金屬表面產生一層氧化膜，以隔絕空氣，達到防銹目。外觀規定不高時可以采用發黑解決，鋼制件表面發黑解決，也有被稱之為發藍。

慣用辦法

發黑解決慣用辦法有老式堿性加溫發黑和浮現較晚常溫發黑兩種。但常溫發黑工藝對于低碳鋼效果不太好。 堿性發黑細分出來，又有一次發黑和兩次發黑區別。發黑液重要成分是氫氧化鈉和亞硝酸鈉。發黑時所需溫度寬容度較大，大概在135-155℃之間都可以得到不錯表面，只是所需時間有些長短而已。

效果

（1）發黑安全不用電，用堿性高溫發黑需100%用電。（2）提高工效：共需1-2小時。（3）發黑成本低，設備簡樸，操作以便；對發黑時間作了嚴格控制。（4）工藝適應性強：解決了球墨鑄鐵不能發黑難題。

一種軸承套圈倒角及擋邊發藍防銹解決工藝。軸承套圈在熱解決后通過除油脫脂，然后在氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鈉和水混合溶液中進行變色解決，其配比為2-3∶1，別的加水；加水量以溫度在 135℃-145℃為適當；時間15-25分鐘；取出套圈用清水沖洗后進行鈍化解決，鈍化解決用重鉻酸鉀溶液作為填充液，其濃度為12%-18%；在室溫下 1-2分鐘；經鈍化解決并干燥后，放入105℃-120℃機油或防銹油中 1-3分鐘，至氣泡完全消失后取出，停放10-15分鐘后檢查。該工藝生成氧化物薄膜性能穩定，在常溫下可長期保護套圈倒角、擋邊處不生銹，軸承外觀質量得到明顯改進。

A3鋼用堿性發黑好某些。

實際操作中，需要注意是工件發黑前除銹和除油質量，以及發黑后鈍化浸油。發黑質量好壞往往因這些工序而變化。

工藝環節

1、清洗；

2、脫脂：工件必要完全浸入脫脂液中；脫脂液濃度ph值12-14，解決時間10-30min，每過3-5分鐘上下抖動幾次，藥液濃度低于ph12時補充脫脂粉；

3、水洗；

4、酸洗：酸洗液濃度ph值2-4，解決時間5-10min；

5、水洗；

6、發黑：池液濃度ph值2.5-3.5，解決時間10-12min；

7、水洗；

8、吹干

9、上油。

1．發藍（發黑）原理

為了提高鋼件防銹能力，用強氧化劑將鋼件表面氧化成致密、光滑四氧化三鐵。這種四氧化三鐵薄層能有效地保護鋼件內部不受氧化。在高溫下（約550℃）氧化成四氧化三鐵呈天藍色，故稱發藍解決。在低溫下（約3 50℃）形成四氧化三鐵呈暗黑色，故稱發黑解決。在兵器制造中，慣用是發藍解決；在工業生產中，慣用是發黑解決。

能否把鋼鐵表面氧化致密、光滑四氧化三鐵，核心是選取好強氧化劑。強氧化劑是由氫氧化鈉、亞硝酸鈉、磷酸三鈉構成。發藍時用它們熔融液去解決鋼件；發黑時用它們水溶液去解決鋼件。慣用發黑溶液成分見表10-7。

表10-7 慣用氧化（發黑）溶液成分

此溶液密度是1.4g/cm，沸點是130℃。在此溶液作用下，鐵氧化過程是這樣：

Fe→Na2FeO2→Na2Fe2O4→Fe3O4詳細化學反映是：

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

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

Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4↓+4NaOH

生產實踐經驗證明，要獲得光亮、致密四氧化三鐵膜層，氧化溶液中亞硝酸鈉與氫氧化鈉比例，要保持在1：3～3.5之間。

2．發藍（發黑）操作

發藍（發黑）操作流程：

工件裝夾→去油→清洗→酸洗→清洗→氧化→清洗→皂化→熱水煮洗→檢查。

（1）工件裝夾 要依照工件形狀、大小，設計專門夾具或吊具。目是使工件之間留有足夠間隙，工件間不能互相接觸，要使每個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。通過機加工后（發藍、發黑是最后一道工序），工件表面難免不留下油污，用防銹油作工序間防銹更是這樣。任何油污，都會嚴重影響四氧化三鐵生成，因此必要在發藍、發黑之前除去。慣用除油溶液配方，見表10-8。

表10-8 慣用除油溶液配方

將除油溶液加熱至80～90℃，然后將工件浸入，浸入時間為30min左右，若油污較多，還得延長除油時間，以除油徹底為準。

（3）酸洗?酸洗目是除去工件表面銹跡。由于銹跡、銹斑會阻礙生成致密四氧化三鐵層。雖然工件無銹跡，也應進行酸洗，由于它使油污進一步去除干凈，并且酸洗會提高工件表面分子活化能，有助于下一工序氧化，能生成較厚四氧化三鐵層。

酸洗溶液普通是10～15%濃度硫酸溶液，溫度是70～80℃，將工件浸入硫酸溶液中，浸入時間為30min左右，銹蝕較輕鋼件可浸20min，銹蝕嚴重者，則需要浸40min以上。

（4）氧化 氧化是發藍、發黑重要工序。四氧化三鐵膜層與否致密、與否光滑、與否有足夠厚度，取決于氧化階段。

發藍工藝溫度是550℃。發黑工藝溫度是130～145℃。浸入時間是50～80min。含碳量高高碳鋼，氧化速度較快，浸入時間可短些。含碳量低低碳鋼，氧化速度慢，浸入時間需要長些。合金鋼特別是高合金鋼，工件表面有一定殘存奧氏體，對堿溶液有較強抗抵作用，不易生成Fe3O4，因而浸入時間需更長某些。表10-9列出了關于鋼種氧化（發黑）時溶液溫度及浸入時間。

表10-9 不同鋼件氧化溫度與時間

槽液正常顏色是白色。如果槽液呈紅色或棕色，表達亞硝鈉濃度過大，應及時調節槽液成分。如果溶液呈綠色，則表達鐵離子濃度過大，應及時更新溶液。

（5）皂化?所謂皂化，是用肥皂水溶液在一定溫度下浸泡工件。目是形成一層硬脂酸鐵薄膜，以提高工件抗腐蝕能力。慣用皂化液濃度是30～50g（肥皂）/L。把皂化液加熱至80～100℃，將氧化后工件放入皂化液浸泡10min左右。

（6）檢查

氧化完畢后，要對工件進行檢查，看Fe3O4膜層與否合格。檢查辦法是：任意抽取三件工件，置于濃度為2%硫酸銅溶液中浸泡20s，不退黑色者為合格。三件工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，以加深四氧化三鐵厚度。

3．也許浮現缺陷及解決辦法

鋼件發黑工藝，在操作過程中，也許會浮現如下某些缺陷。

（1）氧化膜疏松?氧化膜應很致密，與基本結合很牢固。如果生成氧化膜疏松，容易擦掉，這是不正常現象。浮現這種狀況，重要是由于新配制氧化溶液缺少鐵離子引起。解決辦法，是加入某些舊氧化溶液，或者加入某些干凈鋼屑，煮沸30min，以增長氧化溶液鐵離子濃度，這現象就會消除。

（2）工件表面呈紅褐色銹斑 氧化膜應呈深黑色，光亮且平滑。如果工件表面浮現紅褐色斑點或連成一片，這重要是由于氧化溶液中氫氧化鈉過濃、生成氧化鐵過多所致。解決辦法是調節溶液成分，補充加入某些亞硝酸鈉和水，以減少NaOH濃度。

（3）工件表面呈淡灰色 工件表面失去烏黑光澤，呈淡灰色，這是由于氧化溶液中氫氧化鈉濃度過低引起。解決辦法，補充加入適量氫氫化鈉。

（4）不生成氧化膜?經解決40～50min后，工件表面仍不上色（生成氧化膜），這重要是由于溶液溫度過低，亞硝酸鈉濃度局限性引起。解決辦法是提高溶液溫度，恰當增長亞硝酸鈉量。

（5）氧化膜表面發花 工件在黑色基體上浮現零星白點，有時白點還較密集，這種現象工人稱之為“發花”。發花因素重要是氧化時間不夠引起。解決辦法，是延長氧化時間（即浸泡時間），還可以補充加入少量氫氧化鈉。

（6）工件表面呈綠色 如果工件表面氧化膜不是烏黑色，而是綠色，這是工件過氧化成果，是由于氧化溶液溫度過高、亞硝酸鈉濃度過高引起。解決辦法是加入適量冷水（注意：加水時必要穿戴好保護具，緩緩加入，以免槽液飛濺，導致灼傷事故）和加入少量氫氧化鈉，以減少溶液溫度及亞硝酸鈉濃度。

4．氧化溶液成分測定

從以上氧化膜缺陷分析中可知，當氧化溶液成分浮現波動時，就會導致氧化膜缺陷，至使發黑操作失敗。氧化溶液成分，重要指氫氧化鈉濃度和亞硝酸鈉濃度。在發黑過程中，水分不斷被蒸發，亞硝酸鈉和氫氧化鈉又非等比消耗，因此，此消彼長，濃度變化是必然。操作時間越長，變化就越大。

為了不使氧化溶液成分浮現大波動，應當每隔2～3h，就取樣測定它們濃度，以便及時計算并補充添加關于原料。

下面簡介氫氧化鈉、亞硝酸鈉濃度測定辦法。

（1）氫氧化鈉濃度測定 吸取氧化溶液10ml，置于量瓶中，加蒸餾水至500ml，搖勻，這便是稀釋液。

吸取稀釋液5ml置于錐瓶中，加蒸餾水100ml，加酚酞1～2滴，溶液變為紅色。用0.1N鹽酸原則溶液進行滴定，滴至紅色消失，記下鹽酸消耗量V1（ml）。

再加甲基橙2滴，溶液變為黃色。繼續用0.1N鹽酸進行滴定，滴至黃色轉變為紅色為止，記下鹽酸消耗量V2（ml）。按下式計算氫氧化鈉濃度（g/l）：

或按下式計算氫氧化鈉百分濃度： （%）

（2）亞硝酸鈉濃度測定 吸取氧化溶液10ml，置于量瓶中，加蒸餾水至500ml刻度處，搖勻，這便是稀釋氧化溶液。

吸取0.1N 原則高錳酸鉀溶液10ml，置于錐形瓶中，加蒸餾水100ml，硫酸10ml，加熱至50℃左右。這時溶液呈紅色。用稀釋氧化溶液進行滴定，至紅色消失為止，記下稀釋氧化溶液消耗量V（ml）。

按下式計算亞硝酸鈉濃度（g/l）：

（g/l）

或按下式計算亞硝酸鈉百分濃度：

（%）

式中V—滴定期用去稀釋氧化液ml數；14—10ml氧化溶液質量。

5．除油溶液成分測定

除油與氧化有著密切關系，除油不徹底，很難獲得高質量四氧化三鐵層膜。因此，除油溶液也要經常測定其成分，以便及時補充天加關于原料，以保證除油效果。

（1）氫氧化鈉測定 吸取除油溶液5ml置于錐形瓶中，加蒸餾水100ml，搖均勻。加酚酞批示劑2～3滴，用0.1N鹽酸原則溶液進行滴定，滴至紅色消失為終點，記錄鹽酸消耗量V1（ml）。

在此溶液中加入甲基橙批示劑2滴，溶液變為黃色。用0.1N鹽酸原則溶液進行滴定，至黃色變為粉紅色為終點，記錄鹽酸消耗量V2（ml）（不涉及V1量）。

在兩次滴定后，將溶液煮沸5～10min，待冷到常溫后，加酚酞批示劑2～3滴，用0.1N氫氧化鈉原則溶液進行滴定，滴至玫瑰紅色為終點，記錄氫氧化鈉消耗量V3（ml）。

按下式計算氫氧化鈉濃度（g/l）：

（g/l）

或按下式計算氫氧化鈉百分濃度：

（%）

式中 V1—第一次滴定期用去鹽酸ml數；

V2—第二次滴定期用去鹽酸ml數；

NA— 滴定用鹽酸原則當量濃度，在這里是0.1；

0.040—是NaOH分子里與1000比值（40÷1000=0.040）；

5—吸取除油液ml數；

1000——1Lml數；

1100——1L除油溶液質量。

（2）碳酸鈉測定 按下式計算碳酸鈉濃度（g/l）：（g/l）:

或按下式計算碳酸鈉濃度：

（%）

式中

V2—第二次滴定期用去鹽酸ml數；

NA— 滴定用鹽酸原則當量濃度，在這里是0.1；

V3——第三次滴定用氫氧化鈉ml數；

Nb——滴定用氫氧化鈉原則當量濃度，這里是0.1；

0.106—是碳酸鈉分子量與1000比值（106/1000=0.106）。

（3）磷酸三鈉測定

按下式計算磷酸三鈉濃度（g/l）：

（g/l）

或按下式計算磷酸三鈉百分濃度：

（%）

式中 0.380—是磷酸三鈉及十二個結晶水分子量與1000比值（380/1000=0.380）。

（4）水玻璃（硅酸鈉）測定 吸取除油溶液20ml置于燒懷中，加1%濃度鹽酸20ml，搖勻后，加熱蒸發至干，待冷卻后，再加1%濃度鹽酸10ml，加蒸餾水100ml，加熱使鹽類溶解，用濾紙過濾，并用1%鹽酸洗滌燒懷和沉淀物7～8次，將沉淀和濾紙移于已知重量瓷坩鍋中，在950～1000℃高溫電阻電爐中灼燒10～20min，出爐后置于干燥器中冷卻，然后稱量，獲得沉淀物質量（g）。

按下式計算水玻璃濃度（g/l）：

（g/l）

或按下式計算水玻璃百分濃度：

（%）

式中： G—灼燒后沉淀物質量（g）

V—吸取除油溶液ml數；

2.03—Na2SiO2分子量與SiO2分子量比值；

1000—1Lml數；

1100—1L除油溶液質量。

QPQ解決工藝-其實對于普通材料來講QPQ工藝是煙霧實驗可以達到200H以上，但是不銹鋼，特別是奧氏體不銹鋼，經QPQ解決后還不會有本來不做解決防銹能力好。 因素就在與奧氏體不銹鋼表面洛含量遭到了破壞導致。由于在QPQ前道工藝也就是氮化過程中會有碳氮含量滲入，從而導致表面組織收到破壞。因而不銹鋼發黑，不適合QPQ工藝。

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