钢 钢 管 管 钢 钢 铁 铁 等 等 零 零 件 件 的 的 发 发 黑 黑 处 处 理 理 简 简 介 介
Via 常 州 精 密 钢 管 博 客
1 概 概 述 述 ： ：
1.1 钢 铁 制 品 在 空 气 中 与 氧 接 触 ， 表 面 会 形 成 一 层 氧 化 物 薄 膜 。 但 自 然 成 膜 大 多 数 不 够 致 密 完 整 ， 因 而 也 不 能 防 止
金 属 继 续 被 氧 化 腐 蚀 。 而 发 黑 处 理 ， 是 人 为 形 成 致 密 氧 化 膜 的 化 学 方 法 ， 在 钢 铁 制 品 的 防 腐 处 理 中 常 被 应 用 。
1.2 钢 铁 氧 化 处 理 方 法 很 多 ， 有 碱 性 氧 化 法 、 无 碱 氧 化 法 、 高 温 气 体 氧 化 法 和 电 化 学 氧 化 法 等 。 工 业 上 ， 曾 经 广 泛
采 用 的 是 碱 性 氧 化 法 。
1.3 碱 性 氧 化 法 的 特 点 是 ， 色 泽 美 观 、 无 氢 脆 、 有 弹 性 、 膜 层 厚 （0.5-1.5μm ） ， 对 零 件 的 尺 寸 和 精 度 无 显 著 影 响 ，
对 零 件 残 余 应 力 也 有 一 定 消 除 作 用 。
1.4 发 黑 处 理 ： 是 将 钢 铁 金 属 零 件 浸 没 在 很 浓 的 碱 和 氧 化 剂 的 溶 液 中 ， 在 一 定 温 度 下 加 热 、 氧 化 ， 使 金 属 表 面 生 成
一 层 均 匀 致 密 而 且 与 基 体 金 属 表 面 结 合 牢 固 的 四 氧 化 三 铁 薄 膜 的 工 艺 。 这 层 薄 膜 ， 对 金 属 表 面 的 防 腐 有 很 好 的 作 用 。 由
于 实 际 生 产 中 受 各 种 因 素 的 影 响 ， 这 层 薄 膜 的 颜 色 有 蓝 黑 色 、 黑 色 、 蓝 色 （ 所 以 有 时 又 称 发 蓝 ） 等 等 。
1.5 发 黑 处 理 的 目 的 主 要 有 以 下 三 点 ：
一 是 对 金 属 表 面 起 防 锈 作 用 。
二 是 增 加 金 属 的 美 观 光 泽 。
三 是 部 分 消 除 工 件 的 残 余 应 力 。 2 氧 氧 化 化 膜 膜 形 形 成 成 的 的 基 基 本 本 原 原 理 理
2.1 原 理 ： 钢 铁 零 件 在 很 浓 的 火 碱 （NaOH ） 和 氧 化 剂 （ 亚 硝 酸 钠NaNO 或 硝 酸 钠NaNO ） 溶 液 中 加 热 ， 开 始 表 面 受
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到NaOH 的 微 腐 蚀 作 用 ， 析 出 亚 铁 离 子 ， 亚 铁 离 子 与 火 碱 和 氧 化 剂 起 作 用 ， 生 成 亚 铁 酸 钠 （Na FeO ） 和 铁 酸 钠
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（Na Fe O ） ， 然 后 再 由 铁 酸 钠 与 亚 铁 酸 钠 进 一 步 起 作 用 ， 生 成 四 氧 化 三 铁 （Fe3O4 ） 。 其 化 学 反 应 方 程 式 如 下 ：
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在 氧 化 剂 的 存 在 下 ， 铁 与 碱 作 用 生 成 亚 铁 酸 钠 ：
3Fe+NaNO +5NaOH→3Na FeO +NH ↑+H O
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亚 铁 酸 钠 向 溶 液 里 扩 散 与 氧 化 剂 相 遇 ， 进 一 步 氧 化 成 铁 酸 钠 （Na Fe O ） ：
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8Na FeO +NaNO +6H O→4Na Fe O +NH ↑+9NaOH
2 2 3 2 2 2 4 3
或 ：6Na FeO +NaNO +5H O→3Na Fe O +NH ↑+7NaOH
2 2 2 2 2 2 4 3
铁 酸 钠 与 未 被 氧 化 的 亚 铁 酸 钠 作 用 ， 生 成 四 氧 化 三 铁 （Fe O ） 保 护 膜 ：
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Na Fe O +Na FeO +H O→Fe O ↓+4NaOH
2 2 4 2 2 2 3 4
由 于 某 些 情 况 ， 在 形 成 四 氧 化 三 铁 膜 的 同 时 ， 有 部 分 铁 酸 钠 水 解 ， 生 成 红 色 的 氧 化 铁 水 合 物 （Fe O ?mH O ） 沉 淀
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于 工 件 表 面 上 ， 表 现 为 红 锈 或 棕 绣 。 这 是 要 力 求 避 免 的 ， 这 种 现 象 一 般 在 氢 氧 化 钠 浓 度 过 高 、 亚 硝 酸 钠 浓 度 过 低 时 产
生 。 这 是 由 于 溶 液 中 存 在 胶 体 状 氧 化 铁 的 缘 故 。 根 据 这 个 理 论 ， 钢 件 上 的 晶 体 转 化 膜 ， 是Fe O 从 其 过 饱 和 溶 液 中 结 晶 析 出 ， 并 附 着 在 工 件 表 面 而 得 到 的 。 它 的 结
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晶 与 厚 度 取 决 于 金 属---- 液 相 界 面 液 相 区Fe O 的 过 饱 和 。
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在 这 个 理 论 基 础 上 ， 还 需 要 考 虑 对 钢 的 氧 化 机 理 有 着 重 大 影 响 的 其 它 方 面 ：
ˉ
首 先 ，Fe(OH) 或 HFeO ˉ 在 有 氧 的 介 质 内 十 分 不 稳 定 ， 在 强 烈 地 吸 附 氧 的 同 时 ， 它 会 瞬 间 转 化 为 氢 氧 化 铁 或 铁
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酸 盐 。
硝 酸 盐 要 在 铁 的 存 在 下 ， 才 会 还 原 为 铁 的 亚 硝 酸 盐 或 亚 硝 基 化 合 物 。 无 论 是 硝 酸 盐 还 是 亚 硝 酸 盐 ， 都 不 能 直 接 氧 化
二 价 铁 离 子 。Fe 氧 化 的 化 合 物 可 能 是Fe(NO) ， 不 含 有 这 个 化 合 物 的 新 溶 液 是 不 能 得 到 良 好 的 膜 层 的 。
n
在 成 膜 过 程 中 ， 金 属 上 的 氧 化 物 也 应 算 作 基 底 的 一 部 分 ， 它 可 导 致 局 部 电 池 的 电 极 反 应 延 缓 进 行 。 所 以 这 部 分 氧 化
物 的 多 少 ， 对 四 氧 化 三 铁 膜 形 成 的 影 响 ， 不 可 忽 视 。
2.2 氧 化 膜 的 性 质 ：
钢 铁 上 的 氧 化 膜 ， 主 要 由 亚 铁---- 高 铁 氧 化 物Fe O 组 成 ， 其 余 部 分 可 能 为 它 的 水 合 物 。 氧 化 膜 的 结 构 、 色 泽 和 防 护
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性 能 取 决 于 它 的 的 厚 度 。 极 薄 的 膜 （2-4nm ） 并 不 改 变 钢 件 表 面 外 观 ， 也 不 具 有 防 护 作 用 。 厚 度 大 于2.5μm 的 氧 化 膜 则 无
光 泽 ， 呈 黑 色 或 灰 色 ， 结 构 疏 松 ， 抗 磨 性 能 差 。 较 为 适 合 的 厚 度 是0.6-0.8μm ， 呈 黑 色 或 蓝 黑 色 ， 而 且 是 有 光 泽 的 致 密 膜
层 。 钢 材 的 化 学 成 分 对 氧 化 膜 的 外 观 和 结 构 有 明 显 影 响 。 合 金 钢 和 低 碳 钢 一 般 难 以 得 到 带 光 泽 的 深 黑 色 或 蓝 黑 色 膜 ， 且
膜 上 易 混 有 红 锈 色 的 氧 化 铁 挂 灰 。 3 发 发 黑 黑 液 液 组 组 成 成 及 及 各 各 组 组 成 成 物 物 的 的 作 作 用 用 ： ：
发 黑 溶 液 有 各 种 不 同 配 方 ， 但 基 本 的 组 成 物 不 外 乎 碱 和 氧 化 剂 。 生 产 中 ， 碱 多 使 用 氢 氧 化 钠 （NaOH ） ， 氧 化 剂 多
使 用 硝 酸 钠 或 亚 硝 酸 钠 （NaNO 、NaNO ） 。 为 了 改 善 氧 化 膜 的 质 量 和 色 泽 ， 往 往 还 添 加 一 些 磷 酸 三 钠 等 其 它 药 品 。 下
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面 分 述 各 组 成 物 的 作 用 ：
3.1 氢 氧 化 钠 （NaOH ） 的 作 用
3.1.1 使 零 件 表 面 产 生 轻 微 腐 蚀 ， 析 出 亚 铁 离 子 ， 促 进 氧 化 膜 的 形 成 。
3.1.2 浓 度 的 提 高 ， 可 提 高 溶 液 的 沸 点 ， 保 证 发 黑 液 在 需 要 的 温 度 下 工 作 。 由 于 氧 化 是 在 溶 液 的 沸 点 或 接 近 于 沸 点 的
温 度 下 进 行 的 ， 而 溶 液 的 沸 点 与 浓 又 存 在 着 很 好 的 对 应 关 系 ， 所 以 这 两 个 因 素 其 实 是 一 回 事 儿 。 也 就 是 说 ， 要 想 成 膜 的
温 度 高 一 些 ， 那 么 氢 氧 化 钠 溶 液 的 浓 度 就 要 高 一 些 ， 反 之 ， 溶 液 浓 度 低 ， 其 沸 点 也 低 。 溶 液 沸 腾 后 再 升 温 就 变 得 困 难 起
来 ， 这 时 候 温 度 必 须 借 水 份 蒸 发 的 浓 缩 作 用 升 高 ， 但 这 会 将 造 成 很 大 的 能 耗 浪 费 。 氢 氧 化 钠 浓 度 与 沸 点 关 系 见 下 表 ：
表 一 氢 氧 化 钠 浓 度 与 沸 点 对 应 表 ：
NaOH (g/L) 400 500 600 700 800 900 1000 1100
沸 点 （ ℃ ）
117.5 125 131 136.5 142 147 152 157
发 黑 液 中 其 它 组 成 物 也 有 提 高 沸 点 的 作 用 ， 但 都 不 如NaOH 强 烈 ， 所 以 生 产 上 多 用 调 整NaOH 浓 度 来 调 整 发 黑 液 工
作 温 度 。 也 就 是 说 使 用 其 相 应 浓 度 下 的 沸 点 。
工 作 温 度 越 高 ， 成 膜 速 度 也 越 快 ， 最 终 获 得 氧 化 膜 的 厚 度 也 越 厚 。 但 厚 膜 容 易 疏 松 ， 易 被 擦 掉 ， 也 就 是 说 不 牢 固 。
因 此 ， 氧 化 温 度 要 适 宜 ， 一 般 不 超 过145 ℃ 。 槽 液 温 度 过 高 ， 也 易 使 铁 酸 盐 加 速 水 解 而 在 工 件 上 形 成 含 水 氧 化 铁 的 红 色 挂
灰 ， 以 致 膜 层 质 量 低 劣 。
3.1.3 去 油 作 用 ， 有 利 于 氧 化 膜 生 成 。
3.2 硝 酸 钠 、 亚 硝 酸 钠 （NaNO 、NaNO ） 的 作 用
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硝 酸 钠 、 亚 硝 酸 钠 在 发 黑 液 中 起 氧 化 作 用 ， 与 碱 及 离 子 相 互 作 用 生 成 氧 化 膜 。 亚 硝 酸 钠 作 氧 化 剂 时 ， 得 到 黑 色 膜
层 ， 光 泽 好 ， 也 在 生 产 中 最 常 用 。 （ 注 ： 亚 硝 酸 钠 是 某 毒 品 的 生 产 原 料 之 一 ， 需 到 公 安 部 门 备 案 才 可 采 购 。 ）
3.3 磷 酸 三 钠 的 作 用
磷 酸 三 钠 的 作 用 有 两 种 说 法 ， 一 是 磷 酸 三 钠 溶 解 后 能 产 生 大 量 气 泡 ， 加 剧 发 黑 液 翻 动 ， 迫 使 污 物 不 吸 附 零 件 表 面 ，
有 利 于 形 成 均 匀 氧 化 膜 。 另 一 种 说 法 是 磷 酸 三 钠 与 零 件 表 面 污 物 起 作 用 ， 生 成 一 种 较 轻 的 物 质 ， 上 浮 在 槽 液 表 面 ， 这 样
会 使 得 零 件 表 面 清 洁 ， 有 利 于 氧 化 膜 的 不 断 增 厚 及 致 密 。
磷 酸 三 钠 的 加 入 量 一 般 为20-40g/L 。
4 影 影 响 响 氧 氧 化 化 膜 膜 生 生 成 成 的 的 主 主 要 要 因 因 素 素
4.1 氢 氧 化 钠 含 量 的 影 响 在 整 个 发 黑 过 程 中 控 制 氢 氧 化 钠 在 适 当 浓 度 以 内 是 很 重 要 的 。 前 面“ 表 一” 已 经 说 明 ， 氢 氢 氧 化 钠 浓 度 决 定 槽 液 的 沸
点 ， 浓 度 低 ， 达 不 到 所 需 正 常 温 度 ， 所 得 氧 化 膜 薄 、 颜 色 浅 、 发 花 、 防 护 作 用 差 。 而 氢 氧 化 钠 浓 度 过 高 ， 又 会 促 使 氧 化
膜 溶 解 ， 使 已 产 生 的 氧 化 膜 被 破 坏 ， 易 出 现 红 色 挂 灰 、 疏 松 、 多 孔 等 缺 陷 。
在 发 黑 槽 的 设 计 中 ， 需 要 根 据 槽 的 容 积 合 理 设 计 加 热 功 率 。 功 率 过 小 ， 升 温 速 度 慢 。 功 率 过 大 ， 工 作 过 程 中 水 分 蒸
发 太 快 ， 易 使 槽 液 浓 缩 而 升 高 槽 液 沸 点 ， 使 成 膜 质 量 变 差 。 所 以 ， 宜 将 加 热 功 率 设 计 成 可 调 式 的 ， 槽 液 沸 腾 后 ， 使 用 较
小 功 率 保 持 槽 液 沸 腾 状 态 即 可 。 槽 的 外 壁 最 好 设 有 保 温 层 。
4.2 亚 硝 酸 钠 的 影 响
亚 硝 酸 钠 是 发 黑 液 的 主 要 介 质 ， 他 对 氧 化 膜 的 生 成 和 质 量 有 很 大 影 响 。
亚 硝 酸 钠 浓 度 高 ， 氧 化 速 度 快 ， 膜 层 致 密 牢 固 ， 但 膜 层 薄 。
亚 硝 酸 钠 浓 度 低 ， 氧 化 速 度 慢 ， 膜 层 厚 而 疏 松 ， 容 易 剥 落 。
因 此 ， 需 要 把 亚 硝 酸 钠 的 浓 度 控 制 在 合 适 的 范 围 内 （ 详 见5.2.1.3 ） 。
4.3 温 度 的 影 响
发 黑 过 程 ， 温 度 对 氧 化 膜 的 形 成 影 响 很 大 。 实 际 生 产 中 一 般 都 是 保 持 槽 液 在 沸 腾 的 状 态 下 工 作 ， 而 槽 液 的 沸 腾 温 度
与 氢 氧 化 钠 的 浓 度 直 接 相 关 。 温 度 升 高 ， 氧 化 膜 厚 而 致 密 ； 但 温 度 过 高 时 ， 又 会 使 氧 化 膜 在 碱 液 里 的 溶 解 度 升 高 ， 这 样
结 晶 速 度 减 慢 ， 膜 层 疏 松 ， 色 泽 差 。 温 度 低 ， 氧 化 不 充 分 ， 颜 色 浅 ， 膜 薄 ， 抗 蚀 能 力 差 。
4.4 三 价 铁Fe+ 的 影 响
发 黑 液 中 氧 化 铁 （Fe O ） 的 含 量 对 氧 化 膜 生 成 过 程 及 质 量 影 响 很 大 。 当 氧 化 铁 缺 少 时 （ 特 别 是 新 配 溶 液 ） ， 得 到
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的 氧 化 膜 较 厚 ， 但 结 构 疏 松 ， 耐 磨 性 能 极 差 ， 容 易 剥 落 擦 去 。 这 是 由 于 零 件 表 面 铁 离 子 析 出 过 多 ， 氧 化 过 度 的 缘 故 。 一
般 正 常 的 发 黑 液 ， 大 约 是30% 的 铁 离 子 形 成 氧 化 膜 ，70% 的 铁 离 子 溶 解 在 溶 液 中 。 所 以 新 配 溶 液 ， 须 要 先 加 一 些 铁 进 去
（ 如 生 铁 屑 ） ， 以 提 高 初 液 中 铁 离 子 含 量 ， 而 不 是 靠 过 度 氧 化 工 件 来 获 得 。
但 是 ， 溶 液 中 三 价 铁 含 量 过 高 ， 又 会 降 低 氧 化 速 度 ， 氧 化 膜 厚 度 会 变 薄 ， 耐 蚀 性 变 差 。 三 价 铁 含 量 太 高 时 ， 正 常 氧
化 膜 甚 至 不 会 产 生 ， 而 是 产 生 带 半 透 明 的 红 褐 色 薄 膜 ， 严 重 时 发 黑 膜 甚 至 肉 眼 难 见 。 槽 液 中 氧 化 铁 含 量 过 高 ， 是 发 黑 不
上 色 的 原 因 之 一 。
槽 液 中 三 价 铁 含 量 以0.5-2g/L 为 宜 。 如 果 出 现 三 价 铁 含 量 过 高 现 象 ， 则 可 以 稀 释 溶 液 至 对 应 沸 点120 ℃ 左 右 ， 部 分 铁
酸 钠 可 水 解 成Fe(OH) 沉 淀 ， 除 去 沉 淀 物 ， 然 后 加 热 浓 缩 ， 或 添 加 氢 氧 化 钠 使 沸 点 升 至 工 艺 温 度 。 亦 可 按5-10mL/L 比 例
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加 入 甘 油 沸 煮 ， 此 时 液 面 浮 渣 即 为 红 褐 色 的 铁 氧 化 物 ， 撇 去 即 可 。
4.5 发 黑 时 间 和 工 件 化 学 成 分 的 关 系
钢 铁 工 件 上 的 氧 化 膜 ， 实 际 上 是 其 表 面 的 腐 蚀 产 物 。 钢 件 的 含 碳 量 高 ， 膜 的 耐 蚀 性 差 ， 但 易 于 氧 化 ， 发 黑 需 要 的 时
间 短 ； 反 之 ， 钢 件 的 含 碳 量 低 ， 则 难 于 氧 化 ， 但 氧 化 膜 的 耐 蚀 性 好 ， 发 黑 时 间 要 长 一 些 。 钢 铁 件 发 黑 ， 应 根 据 其 化 学 成
分 ， 选 择 适 当 的 温 度 和 时 间 ， 并 在 生 产 过 程 中 加 以 严 格 控 制 ， 这 样 才 可 以 保 证 发 黑 膜 的 质 量 。 发 黑 温 度 和 时 间 与 钢 铁 工
件 化 学 成 分 的 关 系 详 见 表 二 。
表 二 钢 材 化 学 成 分 与 发 黑 温 度 及 时 间 对 应 表发 黑 时 间 （min ）
钢 材 成 分 发 黑 液 温 度 （ ℃ ）
0.7%C 以 上 碳 素 钢 135-138 15-20
0.4%-0.7%C 碳 素 钢 138-142 20-40
0.1%-0.4%C 碳 素 钢 140-145 35-60
50-60
合 金 钢 140-145
高 速 钢 135-138 30-40
5 发 发 黑 黑 工 工 艺 艺 过 过 程 程
发 黑 处 理 工 艺 上 可 分 为 三 个 阶 段 ： 发 黑 处 理 前 的 准 备 、 发 黑 处 理 、 发 黑 后 的 辅 助 加 工 。
具 体 工 艺 流 程 是 ： 碱 性 化 学 除 油→ 热 水 洗→ 流 动 冷 水 洗→ 酸 洗 （ 工 业 浓 盐 酸 ）→ 流 动 冷 水 洗→ 流 动 冷 水 洗→ 发 黑
（ 碱 性 化 学 氧 化 ）→ 回 收 槽 浸 洗→ 流 动 冷 水 洗→ 热 水 洗→ 皂 化→ 热 风 或 余 温 烘 干→ 检 验→ 浸 油 。
下 面 分 述 各 个 阶 段 具 体 要 点 ：
5.1 发 黑 处 理 前 的 准 备
5.1.1 装 框
装 在 同 一 筐 内 的 零 件 ， 应 考 虑 其 处 理 温 度 与 时 间 是 否 一 致 （ 参 照 表 一 、 表 二 ） ， 否 则 就 必 须 分 开 装 框 。 为 了 使 氧 化
时 间 一 致 ， 在 装 框 时 零 件 间 要 留 有 间 隙 ， 工 件 隔 条 要 设 计 合 理 ， 尽 量 是 点 接 触 ， 要 使 槽 液 能 够 流 畅 穿 越 或 冲 刷 工 件 。 有
盲 孔 的 小 零 件 ， 宜 采 用 滚 筒 形 式 发 黑 。
5.1.2 去 油
零 件 表 面 有 油 污 ， 会 污 染 酸 洗 液 并 且 影 响 酸 洗 质 量 和 氧 化 膜 的 生 成 ， 所 以 零 件 除 油 必 须 彻 底 。
去 油 液 温 度 一 般 为90-100 ℃ ， 严 重 油 污 可 以 将 碱 液 浓 度 调 至 沸 点120 ℃ 左 右 。 工 作 最 适 宜 在 沸 腾 状 态 下 去 油 。 时 间
15-30 分 钟 ， 以 零 件 可 以 完 全 被 水 浸 润 为 准 （ 滴 水 于 工 件 表 面 上 肉 眼 观 察 ， 水 膜 均 匀 四 散 ， 没 有 聚 集 现 象 ） 。
5.1.3 酸 洗
一 般 采 用 工 业 浓 盐 酸 为 酸 洗 液 （ 浓 度 ＞30% ） 。 酸 洗 可 以 去 除 零 件 表 面 氧 化 皮 及 锈 迹 ， 增 加 表 面 活 性 使 之 易 于 氧
化 。 酸 洗 液 使 用 久 了 盐 酸 浓 度 会 下 降 ， 酸 洗 效 率 会 降 低 ， 应 该 及 时 补 充 或 更 换 新 液 。
另 外 ， 工 件 表 面 喷 砂 （ 注 意 ： 是 喷 石 英 砂 ， 不 是 抛 钢 丸 ） 也 是 不 错 的 前 处 理 工 艺 。 因 为 喷 过 砂 的 工 件 表 面 ， 油 、 锈
都 已 除 尽 ， 且 亦 具 备 表 面 活 性 。 可 以 取 代 酸 洗 、 碱 洗 。 需 要 注 意 的 是 工 件 表 面 不 能 有 漏 喷 区 域 。 综 上 所 述 ， 准 备 阶 段 的 任 务 是 合 理 装 框 ， 彻 底 除 油 、 除 锈 ， 使 工 件 获 得 洁 净 有 活 性 的 表 面 。
5.2 发 黑 处 理
将 彻 底 除 油 、 除 锈 洁 净 的 工 件 放 入 发 黑 槽 中 进 行 发 黑 处 理 （ 详 见 表 二 ） 。
5.2.1 发 黑 液 成 分 配 比 ：
5.2.1.1 氢 氧 化 钠 （NaOH ） 含 量
铁 酸 盐 和 亚 铁 酸 盐 在 浓 碱 液 中 的 溶 解 度 都 很 大 ， 当 三 者 共 同 存 在 时 ， 就 会 析 出Fe O ， 从 而 在 工 件 表 面 上 形 成 结
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晶 ， 并 迅 速 连 片 成 氧 化 膜 层 。
Fe O 在 碱 溶 液 中 的 溶 解 度 很 小 ， 但 当 碱 液 浓 度 增 大 时 ， 其 溶 解 度 将 相 应 提 高 ， 因 此 过 分 高 的 碱 液 浓 度 将 使 析 出 的
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Fe O 成 核 数 量 减 少 ， 同 时 供 晶 核 长 大 的 空 间 较 大 ， 结 果 会 生 成 厚 膜 ， 碱 浓 度 超 过 一 定 值 后 ， 更 容 易 生 成 疏 松 的 氢 氧 化
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铁 ， 使 膜 层 质 量 变 差 。
实 践 表 明 ：NaOH 浓 度 以500-850g/L 为 宜 。
5.2.1.2 亚 硝 酸 钠 （NaNO ） 含 量
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NaNO 在 发 黑 中 起 着 氧 化 剂 的 作 用 。 含 量 少 时 产 生 的 晶 核 少 ， 易 形 成 厚 而 松 的 氧 化 膜 ； 含 量 多 时 产 生 的 晶 核 多 ， 易
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形 成 薄 膜 。
5.2.1.3 亚 硝 酸 钠 与 氢 氧 化 钠 的 比 例
要 获 得 适 宜 厚 度 而 致 密 的 氧 化 膜 ， 亚 硝 酸 钠 与 氢 氧 化 钠 的 比 例 必 须 适 当 。 一 般 生 产 中 控 制 二 者 比 例 为 ： 亚 硝 酸 钠 ：
氢 氧 化 钠=1:3----1:10 。
5.2.2 发 黑 液 的 配 制 步 骤
5.2.2.1 在 发 黑 槽 内 加 入2/5 容 积 的 清 水 。
5.2.2.2 将 计 算 量 的 氢 氧 化 钠 放 在 网 篮 中 ， 吊 入 槽 内 ， 缓 慢 加 热 使 氢 氧 化 钠 溶 解 。
5.2.2.3 再 将 计 算 量 的 亚 硝 酸 钠 放 入 槽 中 ， 使 其 溶 解 。
5.2.2.4 加 水 到 所 需 量 ， 并 将 溶 液 加 热 至 沸 腾 ， 测 其 沸 点 ， 补 充 或 蒸 发 水 分 使 沸 点 到 要 求 温 度 。
5.2.2.5 铁 屑 处 理 ： 向 槽 液 加 入 铁 屑 或 铁 粉 ， 比 例 为30g/L ， 煮 沸5-10 分 钟 后 捞 出 。
5.2.3 发 黑 操 作
5.2.3.1 发 黑 液 在 工 作 过 程 中 ， 由 于 水 分 不 断 蒸 发 的 浓 缩 作 用 ， 会 使 沸 点 逐 渐 升 高 。 所 以 零 件 应 该 在 下 限 温 度 入 槽 ，
一 筐 或 几 框 结 束 后 ， 应 往 槽 中 少 量 加 水 （ 补 充 已 经 蒸 发 掉 的 水 ） 。 亦 可 根 据 沸 腾 指 示 温 度 ， 对 照 表 一 ， 进 行 精 确 计 算 ，
加 水 调 低 沸 点 。 加 水 时 ， 应 沿 槽 壁 缓 缓 加 入 ， 防 止 水 沸 腾 溅 出 碱 液 伤 人 ！
5.2.3.2 为 了 得 到 色 泽 均 匀 的 膜 层 ， 在 零 件 入 槽5---10 分 钟 后 ， 可 取 出 零 件 ， 放 入 清 水 中 翻 动 几 次 ， 改 变 零 件 之 间 的 接触 点 ， 再 重 新 入 槽 发 黑 ， 特 别 对 于 合 金 钢 零 件 ， 往 往 需 要 多 次 进 行 这 种 操 作 才 能 获 得 满 意 的 膜 层 。
5.2.3.3 对 于 发 黑 要 求 较 高 的 零 件 ， 往 往 需 要 多 次 发 黑 。 即 在 如 槽 发 黑10-20 分 钟 后 ， 将 零 件 自 槽 中 取 出 酸 洗 ， 将 氧 化
膜 酸 洗 去 除 并 清 洗 后 ， 再 入 槽 发 黑 ， 有 时 甚 至 需 要 重 复 两 次 ， 经 过 这 样 处 理 的 氧 化 膜 ， 色 泽 均 匀 不 产 生 花 斑 。
5.3 发 黑 后 的 辅 助 加 工
5.3.1 冷 水 或 温 水 清 洗 ， 以 去 除 工 件 上 的 碱 液 ， 时 间30-60 秒 。
5.3.2 沸 水 清 洗 ， 进 一 步 去 除 零 件 上 的 碱 液 ， 一 般 时 间2-5 分 钟 ， 工 件 同 时 被 加 热 ， 出 水 后 靠 自 身 余 热 可 以 烘 干 工 件 。
堆 积 较 厚 的 小 零 件 ， 宜 采 用 热 风 吹 干 。
5.3.3 皂 化 ， 皂 化 液 浓 度3-5% ， （ 如 使 用 肥 皂 做 造 化 液 ， 肥 皂 加 入 重 量 比 列 为0.3%-0.5% ， 碾 碎 化 开 后 再 入 槽 ） 。 皂
化 温 度70-90 ℃ ， 时 间2-3 分 钟 。 皂 化 处 理 后 ， 氧 化 膜 中 的 微 孔 得 到 填 充 ， 也 使 氧 化 膜 由 亲 水 性 变 为 嫌 水 性 ， 且 增 加 光
泽 。
5.3.4 浸 油 ， 一 般 是 浸 防 锈 油 ， 浸 油 形 成 一 层 油 膜 ， 抗 蚀 能 力 更 高 ， 并 使 氧 化 膜 更 加 光 泽 美 观 。
需 要 补 充 说 明 的 是 ， 发 黑 处 理 处 理 所 用 的 原 料 都 是 危 险 、 管 制 的 化 学 物 品 ， 工 艺 过 程 产 生 的 污 染 也 很 大 ！ 所 以 ， 发
黑 线 的 设 计 要 充 分 周 密 考 虑 蒸 汽 、 酸 气 、 废 水 的 收 集 、 处 理 、 排 放 。 要 充 分 了 解 国 家 相 关 环 保 标 准 ， 力 求 做 到 内 外 环 保
达 标 ！
市 面 上 有 很 多 常 温 发 黑 液 商 品 可 供 选 择 ， 但 效 果 参 差 不 齐 。 需 要 根 据 自 身 要 求 ， 在 耐 蚀 验 证 的 基 础 上 择 优 选 择 。 有
严 格 要 求 的 发 黑 处 理 ， 上 述 是 可 选 的 方 案 。
6 发 发 黑 黑 常 常 见 见 瑕 瑕 疵 疵 及 及 防 防 止 止 办 办 法 法
6.1 花 斑
花 斑 是 氧 化 膜 的 色 泽 深 浅 不 一 现 象 ， 是 氧 化 不 均 匀 所 致 。
造 成 花 斑 的 原 因 多 数 是 由 于 装 筐 太 密 ， 零 件 表 面 相 互 接 触 而 氧 化 不 均 所 致 。 其 次 ， 零 件 去 油 、 酸 洗 不 彻 底 。 所 以 ，
防 止 花 斑 出 现 就 是 合 理 装 筐 ， 使 槽 液 能 够 完 整 地 浸 没 工 件 ， 流 畅 地 刷 洗 表 面 。 各 阶 段 ， 严 格 执 行 工 艺 规 范 。
6.2 色 淡
氧 化 膜 过 浅 或 氧 化 膜 不 是 完 全 黑 色 ， 而 且 有 光 亮 的 斑 点 。 这 是 由 于 氧 化 不 足 所 致 。 造 成 氧 化 不 足 是 原 因 可 能 是 时 间
不 足 ， 也 有 可 能 是 出 槽 温 度 过 低 ， 更 可 能 是 槽 液 浓 度 偏 低 ， 应 视 情 况 加 以 调 整 后 继 续 发 黑 。 工 件 摆 放 有 死 角 ， 槽 液 流 动
不 畅 、 温 度 不 均 匀 也 是 原 因 之 一 。
6.3 氧 化 膜 附 着 力 差
原 因 亚 硝 酸 钠 （NaNO ） 含 量 低 ， 适 当 调 高 浓 度 。
2
6.4 零 件 表 面 有 红 棕 色 挂 霜
氢 氧 化 钠 浓 度 过 高 。
槽 液 中Fe3+ 含 量 过 多 。 零 件 表 面 出 现 红 棕 色 层 ， 是 含 水 红 色 氧 化 铁 （Fe O ?mH O ） 生 成 的 现 象 ， 多 数 情 况 下 是 槽 液 中 氢 氧 化 钠 含 量 过
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多 、 温 度 过 高 的 结 果 。 所 以 ， 发 红 时 ， 应 调 低 槽 液 中 氢 氧 化 钠 浓 度 ， 降 低 沸 点 。
对 于 已 经 发 红 的 零 件 可 以 采 取 以 下 措 施 ：
轻 度 发 红 的 零 件 ， 冷 水 洗 ， 发 黑 槽 加 水 降 温 ， 再 发 黑 几 分 钟 ， 如 此 重 复1-3 次 。
如 果 发 红 现 象 很 严 重 ， 则 应 重 新 酸 洗 后 重 新 发 黑 。
6.5 零 件 表 面 有 黄 绿 色 挂 霜
氧 化 铁 温 度 过 高 （ 槽 液 温 度 过 高 ） 。
亚 硝 酸 钠 含 量 过 高 。
6.6 零 件 存 放 期 间 出 现 白 色 挂 霜
发 黑 后 ， 清 洗 不 彻 底 。 防 止 这 种 缺 陷 的 根 本 措 施 就 是 保 持 清 洗 槽 的 洁 净 以 及 零 件 发 黑 时 充 分 清 洗 干 净 。
7 发 发 黑 黑 膜 膜 质 质 量 量 检 检 查 查
7.1 外 观
发 黑 膜 一 是 取 决 于 钢 铁 零 件 的 表 面 状 态 、 发 黑 处 理 工 艺 条 件 及 零 件 材 料 成 分 ， 一 般 为 蓝 黑 色 或 深 黑 色 。 具 体 地
说 ：
碳 素 钢 及 低 合 金 钢—— 黑 色
铬 硅 钢—— 棕 黑 色
高 速 钢—— 黑 褐 色
铸 钢 和 含 硅 较 高 的 特 种 钢—— 褐 色 或 灰 褐 色
外 观 检 查 时 ， 将 零 件 放 入 日 光 灯 下 离 眼 睛300mm 观 察 其 表 面 ， 颜 色 应 均 匀 一 致 ， 无 明 显 花 斑 及 锈 迹 ， 无 划 痕 、 裂
纹 、 污 点 等 缺 陷 。
7.2 发 黑 膜 疏 松 度 测 定
将 去 油 后 的 发 黑 零 件 用3% 中 性 硫 酸 铜 滴 定 ， 在30 秒 内 不 显 示 铜 色 为 合 格 。
7.3 发 黑 膜 耐 蚀 性 测 定
草 酸 点 滴 实 验 ， 将5% （ 重 量 ） 草 酸 试 液 在 室 温 下 滴 三 滴 于 干 燥 的 试 件 表 面 上 ，8 分 钟 目 测 滴 液 处 呈 黑 色 至 黑 褐 色 ，
带 浅 色 边 缘 为 合 格 ， 若 为 灰 色 、 带 浅 灰 色 边 缘 为 不 合 格 。
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