金属放进去就变黑,发黑工艺是什么“黑科技”?

中国百科消息 在日常生活中会遇到各种各样的颜色,每个人都有自己喜欢的颜色,在这其中有很多人会对黑色特别的喜欢,不管是设计大师还是普通人 ,有的人对黑色甚至是着迷。

不管是经典的黑色服装,还是黑色的家居用品,汽车,艺术品等等,黑色都有着非常重要的地位。

因其黑色在生活生产中的广泛使用,特别是在各种金属中的使用,也就发展出了一种表面处理工艺,这就是发黑处理。

什么是发黑处理

各种钢铁产品在与空气长时间接触后,会在表面自然形成一层氧化物薄膜,但这层薄膜并不是很完整和致密,所以很容易就造成钢铁从表面开始被氧化和腐蚀。

发黑处理是利用多种化学物质,在金属表面产生化学反应,使其表面附着一层黑色的氧化薄膜

发黑处理的目的是为了让金属件不受氧化,以达到让金属件与空气完全隔绝,提高防锈能力,发黑处理后还可以增加金属件表面光泽让其更美观,并且还可以减少部分内在或者外力对工件造成的变形。

由于发黑处理有着诸多的优点,如加工时间短,成本低,操作简单安全等等,所以在金属表面处理中广泛使用;但同时发黑处理的缺点也特别明显,就是污染比较严重。

发黑处理方法

早期,对钢材的表面发黑处理采用的是,涂沥青或者油漆,然后干燥后就可以附着在钢材的表面,以达到防腐蚀的作用。

现在常用的发黑处理方法有两种。

一种是利用碱性加温让金属表面发黑,高碳钢常用这种一发黑工艺。

另一种是利用常温发黑,低碳钢常用这种发黑工艺效果较好。

钢铁产品表面的发黑处理,也会被称为发蓝处理,表面那层致密而光滑的氧化层是四氧化三铁,也就是靠它来保护工件内部不被氧化的。

在高温550℃下,氧化后的四氧化三铁会呈现出天蓝色,所以就被称为发蓝处理。

而在低温350℃下,氧化后的四氧化三铁会呈现出黑色,所以就被称为发黑处理。

发黑氧化膜的形成

是否能在钢铁工件表面氧化致密而又均匀的四氧化三铁,关键是要选用合适的氧化剂,而通常会选用由氢氧化钠,亚硝酸钠以及磷酸三钠所组成的氧化剂。

发蓝处理时会用加热后熔化的液体氧化剂去处理工件,而在发黑时则会使用水溶液氧化剂去处理工件。

常用的发黑溶液成分,除了由三种原料组成的氧化剂外,还要加上一定比例的水,溶液的密度在1.4g/cm,沸点在130℃,在这样的溶液下,工件就可以进行发黑处理了。

要想在工件表面获得致密而光亮的四氧化三铁薄膜,三种氧化剂原料的比例也非常重要。

当氢氧化钠,亚硝酸钠以及磷酸三钠这三种化学物质混合在一起后,就会产生化学反应,生成四氧化三铁,遇到钢铁工件后就会附着在其表面形成无数个结晶体,随着这种结晶体越来越多,最后连成一片就会在工件表面形成一层氧化薄膜层。

发黑工艺流程

工件装夹

首先要根据工件的尺寸和形状,设计出专用的夹具,最终能让工件在溶液中能够每一个部位都能被氧化,没有氧化死角。

除油

由于工件表面会存在油污,如果不能去除油污不但会影响发黑处理的质量,还会污染整池的除油液。

将除油溶液加温到90℃左右后,将工件放入其中静置30分钟左右,最终以工件完全除油干净为准,是否除油干净需要靠操作者的经验观察,一般是通过观察水泡从工件表面均匀散开,没有聚集显现即可。

酸洗

酸洗的目的是去除掉工件表面的氧化皮和锈迹,即便观察不到工件表面有锈迹也应该进行酸洗,可以让其在发黑处理前更干净,这样有利于氧化,也不会影响发黑处理的质量。

酸洗液一般采用浓度在15%左右的工业浓盐酸,将工件完全放置于溶液中30分钟左右。

发黑处理(氧化)

经过除油,酸洗后干净的工件就可以进行发黑处理了。

发黑时的溶液温度在130℃左右,发蓝的温度在550℃,还要通过不同工件材料来控制浸入的时间。

对于一些发黑要求较高的工件,第一次发黑后拿出来酸洗,并再次发黑处理,如此反复多次后,就能够得到色泽均匀致密的氧化膜了。

后续加工

通过发黑处理后,将工件从发黑溶液池中取出,用清水将工件表面的化学溶液冲洗干净。

通过烘烤或者吹风的方式将工件表面的水分去除干净,还要将工件放入皂化液中浸泡,以及涂敷上一层油,这些工序都是为了提高工件的防腐蚀能力,并且增加其表面的光泽度让其更美观。

最后通过外观检查,耐腐蚀和附着力测试,一个通过发黑处理后合格的工件就完成了。

钢铁可以说是当今最重要的材料,但是表面容易受到腐蚀,也是钢铁材料所遇到的重要问题,一段时间内甚至阻碍了钢铁的快速发展。

所以也就诞生了很多种钢材表面处理工艺,完美的解决了钢材遇到的这个问题,发黑处理就是这其中使用最广泛的一种钢材表面处理工艺。

发布者:百科博士 ,转转请注明出处: https://www.meccn.com/science/2020/06/01/archives/8303