经过发黑处理的各种零件
b. 钢铁常温化学氧化
• 钢铁常温化学氧化一般称为钢铁常温发黑， 这是80年代以来迅速发展的新技术。 • 与高温发黑相比，常温发黑具有节能、高 效、操作简便、成本较低、环境污染小等 优点。 • 常温发黑得到的表面膜主要成分是 CuSe， 其功能与Fe3O4膜相似。
钢铁氧化处理的影响因素
铝及其合金的氧化膜的 性质和用途
（5）氧化膜的绝热性 铝氧化膜是一种良好的绝热层，其稳定性可达 l500℃，因此在瞬间高温下工作的零件，由于氧 化膜的存在，可防止铝的熔化 （6）氧化膜的结合力 阳极氧化膜与基体金属的结合力很强。很难用 机械方法将它们分离，即使膜层随基体弯曲直至 破裂，膜层与基体金属仍保持良好的结合。
金属表面氧化物膜技术
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一、氧化物膜的含义 二、氧化物膜的反应机理 三、氧化物膜的性能特点 四、氧化物膜的影响因素 五、氧化物膜的应用
一、金属表面氧化物膜的含义
是金属在含有氧化剂的溶液中形成的膜， 其成膜过程叫氧化。
二、反应机理
• 由于化学转化膜是金属基体直接参与成膜 反应而成的，因而膜与基体的结合力比电 镀层和化学镀层这些外加膜层大得多。 • 成膜的典型反应可用下式表示：
铝及其合金的氧化膜的 性质和用途
（2）氧化膜的耐磨性 铝氧化膜具有很高的硬度，可以提高金属表面的耐磨 性。当膜层吸附润滑剂后，能进一步提高其耐磨性。 （3）氧化膜的耐蚀性 铝氧化膜在大气中很稳定，因此具有较好的耐蚀性。 其耐蚀能力与膜层厚度、组成、空隙率、基体材料的成分 以及结构的完整性有关。 为提高膜的耐蚀能力，阳极氧化后的膜层通常再进行 封闭或喷漆处理。 （4）氧化膜的电绝缘性。 阳极氧化膜具有很高的绝缘电阻和击穿电压，可以用 作电解电容器的电介质层或电器制品的绝缘层。

铝和铝合金氧化膜的性质和用途
（1）多孔性 （2） 耐磨性 （3） 耐腐性 （4）电绝缘性 （5） 绝热性 （6） 结合力
铝及其合金的氧化膜的 性质和用途
（1）氧化膜结构的多孔性。 氧化膜具有多孔的蜂窝状结构。 氧化膜的多孔结构可使膜层对各种有机物、 树脂、地蜡、无机物、染料及油漆等表现出良好 的吸附能力，可作为涂镀层的底层；也可将氧化 膜染成各种不同的颜色，提高金属的装饰效果。
铝合金氧化处理反应机理
• 铝在沸水中成膜属于电化学的性质；阳极上发生 如下的反应：Al → Al3++3e • 界面液层中的AlOOH(碱式氧化铝)转化为难溶的 γ-Al2O3.H2O 晶体并吸附在表面上，形成了氧化膜 。 • 同时阴极上发生下列反应：3H2O+3e→3OH+(3/2)H2
• 阴极反应导致金属与溶液界面液相区的碱度提高 ，发生以下反应：Al3+＋3OH- → AlOOH＋H2O
经过发蓝处理的枪械
指针和齿轮经过发蓝处理
经过表面黑色氧化的铝合金
经特殊光亮氧化处理的铝合金
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a. 钢铁高温化学氧化
高温化学氧化是传统的发黑方法，采用 含有亚硝酸钠的浓碱性处理液，在140℃左 右的温度下处理 15min ～ 90min 。高温化学 氧化得到的是以磁性氧化铁（Fe3O4）为主 的氧化膜，膜厚一般只有 0.5um－ 1.5um ， 最厚可达2.5um。 氧化膜具有较好的吸附性。将氧化膜浸 油或作其他后处理，其耐蚀性能可大大提 高。 由于氧化膜很薄，对零件的尺寸和精度 几乎没有影响，因此在精密仪器、光学仪 器、武器及机器制造业中得到广泛应用。
• 式中，M为参加反应的金属或镀层金属；A 为介质中的阴离子
1. 氧化处理
（1）钢铁的化学氧化 钢铁的化学氧化是指钢铁在含有氧 化剂的溶液中进行处理，使其表面生成 一层均匀的蓝黑到黑色膜层的过程，也 称钢铁的“发蓝”或“发黑”。 根据处理温度的高低，钢铁的化学 氧化可分为高温化学氧化和常温化学氧 化。这两种方法所用的处理液成分不同， 膜的组成不同，成膜机理也不同。
钢铁氧化处理的反应机理
钢铁浸入溶液后，在氧化剂和碱的作用下，表面 生成Fe3O4氧化膜，该过程包括以下三个阶段： • 1、钢铁表面在热碱溶液和氧化剂（亚硝酸钠等） 的作用下生成亚铁酸钠：3Fe＋NaNO2＋5NaOH ＝3Na2FeO2＋H2O＋NH3 • 2、亚铁酸钠进一步与溶液中的氧化剂反应生成铁 酸钠：6Na2FeO2＋NaNO2＋5H2O=3Na2Fe2O4＋ 7NaOH＋NH3 • 3、铁酸钠（Na2Fe2O4）与亚铁酸钠（Na2FeO2） 相互作用生成磁性氧化铁： Na2Fe2O4+Na2FeO2+2H2O= Fe3O4＋4NaOH
2. 铝及其合金的氧化处理
• 铝及铝合金表面自然形成的氧化膜一般较 薄，其厚度约在 0.01～ 0.015，为非晶质。 这种膜疏松多孔，不均匀，抗蚀能力较低， 并易沾染污迹使铝件失去光泽。 • 铝及铝合金经氧化处理可生成较厚的氧化 膜，从而提高抗蚀、耐磨、绝缘、绝热、 吸附等能力或光亮度及装饰功能。 • 铝及铝合金氧化处理常用方法有化学氧化 法和电化学阳极化法。
• 适当控制Fe3O4的生成速度是钢铁化学氧化的关 键 • Fe3O4在各种饱和浓度下都有自己的临界晶核尺 寸。 • Fe3O4的过饱和度愈大．临界晶核尺寸愈小，能 长大的晶核数目愈多，晶核长大成晶粒并很快彼 此相遇，从而形成的氧化膜比较细致，但厚度比 较薄。 • 反之， Fe3O4的过饱和度愈小，则临界晶核尺寸 愈大，单位面积上晶粒数目愈少，氧化膜结晶粗 大，但膜比较厚。