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钢铁表面的氧化着色

放大字体  缩小字体发布日期:2012-09-06  浏览次数:1460
核心提示:在钢铁表面用氧化剂进行氧化,可以得到一层致密的耐蚀氧化膜,这层氧化膜显露出蓝色或黑色,通常又称“发蓝”或“发黑”,五金零件螺钉、螺母,甚至光学仪器、精密仪器的零件及枪身、炮身等经过氧化处理后表面发黑,能耐大气、湿气甚至手汗的腐蚀。
 

钢铁是工业中,特别是制造业中应用最广泛的材料,在轻工业、重工业、国防工业、日用五金、交通运输,甚至工艺品制造都有大量的使用,这主要是由于钢铁具有产量大、价格便宜、机械强度高、容易加工制造的特点,但是钢铁的化学活泼性较高,它的标准电极电位为一0.44V,所以在各种腐蚀环境中都容易腐蚀生锈。大多数的钢铁零部件或整体设备都是在大气环境下使用的,表面很容易生锈。因此,钢铁制件的表面必须采取防护措施,其中较为普遍的是涂漆或电镀等。随着科技的进步和发展,也在逐步采用表面处理等方法,使钢铁表面既防护耐蚀又光亮美观。

(二)钢铁表面的氧化着色

在钢铁表面用氧化剂进行氧化,可以得到一层致密的耐蚀氧化膜,这层氧化膜显露出蓝色或黑色,通常又称“发蓝”或“发黑”,五金零件螺钉、螺母,甚至光学仪器、精密仪器的零件及枪身、炮身等经过氧化处理后表面发黑,能耐大气、湿气甚至手汗的腐蚀。常用的氧化处理有碱性和酸性两种方法,但在氧化处理之前,制件表面的油锈必须清除干净,才能获得质量好的氧化膜,否则生成的膜不均匀,甚至不完整,耐蚀性能和装饰性能都不好。

1.碱性氧化法

碱性氧化就是将钢铁制件放进由各种氧化剂组成的浓碱性溶液中,经过一定时间的加热处理。为了获得膜层较厚、耐蚀性较高的氧化膜,通常使用两种不同浓度的溶液分别处理。第一种浓度较稀,先让金属表面产生一层金属晶胞,然后再在第二种溶液里使氧化膜继续增长,溶液的配方及工艺条件见表3—1。

表3-1 碱性氯化法溶液配方及工艺条件

 

    溶液成分及含量

    第一次处理

    第二次处理

氢氧化钠/(9L)

亚硝酸钠/(9L)

溶液温度/'C

处理时间/rain

    500600

    100150

    130140

    1520

    700800

    15020Q

    145155

    6090

 

经碱性氧化处理后,要用15~209/L、温度为60~80℃的肥皂水清洗2~5min,然后用冷水清洗、热水清洗,直至碱液清洗干净,再吹于或自然晾干,可得到深黑色的膜层。

2.酸性氧化法

酸性氧化法所得的氧化膜无论是附着力或耐蚀性能都比碱性氧化法的好,而且只要进行一次性处理,方法简单易行,处理液的温度较低,时间也较短,从经济考虑也较便宜。酸性氧化或碱性氧化所得的膜都较薄,只有几个微米。

酸性氧化法的溶液配方及工艺条件如下:

硝酸钙 80~lO09/L 水l000mL过氧化锰 l0~159/L 溶液温度 l00℃磷酸 3~l09/L 处理时间 40~50min(三)钢铁化学着色的其他方法

在碱性氧化着色和酸性氧化着色的基础上,经过改进或增添组分又开发了几种化学着色的配方及工艺。表3-2为钢铁表面着黑色的配方及工艺。表3-3为化学法使钢铁表面着蓝色的溶液配方及工艺条件。

表3-2钢铁制件着黑色的溶液配方及工艺条件

      

  溶液成分及含量

    1

    2

    3

氢氧化钠/(9L)

磷酸钠/(9L)

硝酸钠

亚硝酸钠/(9L)

氯化钾/(9L)

硝酸/(9L)

溶液温度/℃

处理时间/rain

    600800

    50100

    150250

    130145

    1020

    750

    50

    50    

    130145

    1018

    4

    1

    熔融浸渍

注;着色后涂上防锈油或防锈蜡。

表3-3钢铁表面着蓝色的溶液配方及工艺条件

      

溶液成分及工艺条件

    1

    2

    3

硫代硫酸钠/(9L)

醋酸钠/(9L)

醋酸铅/(9L)

盐酸/L

无水亚砷酸/9

水/L

溶液温度/'c

处理时间/min

    60

    15

    沸腾

    15

    60

    15

    90110

    12

    3.8

    450

    2

    2030

    310

此外,还有钢铁表面着褐色法。具体做法是先将钢铁制件经过常规前处理,然后浸入着色溶液中,取出后在80℃下放置30min,再移至潮湿处,在60℃下生成均匀红锈。待干燥后用钢丝刷刷平。以上操作重复三次,最后涂油或蜡防锈。着色液配方如下:

硫酸铜 209/L 硝酸 l509/L氧化汞 59/L 工业酒精 l70mL/L三氯化铁 309/L

另有一种可使钢铁从黄绿色到黑紫色的着色方法。用草酸铁饱和5%~l0%草酸溶液在80~105℃温度下浸渍。浸渍后再用单宁酸溶液处理。最后用铅一锡合金浴或砂、石灰加热。在不同的温度加热后表面出现不同的颜色。着色后再涂防锈油或防锈蜡。

250℃ 可获得黄褐色275℃ 可获得红褐色315℃ 可获得蓝色

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