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高温碱性发黑(又称发蓝)是钢铁最典型的发黑方法,已有几十年的历史,且工艺相对成熟,发黑质量稳定,膜的外观、附着力和耐蚀性为目前各方法中最为理想的。因此,它仍是目前钢铁发黑的最主要的方法。这种方法采用NaNO2 和NaOH 的浓溶液, 将欲发黑的工件置于此液中, 在140℃左右(视共建材质不同，发黑液温度略有不同，一般高碳钢在138℃，中碳钢在140℃，低碳钢在142℃)煮40min 左右。X射线衍射分析结果表明,在钢铁件表面形成致密的晶态结构的Fe3O4 膜。该氧化膜与钢铁基体表面接触良好,具有很好的附着力和防腐性能。: o& J9 ?' L, i/ w7 e
高温碱性发黑的机理:高温碱性发黑过程中涉及到的化学反应有多个,首先在高温下发生下列反应 2NaNO2= Na2O + N2O3
(1) 生成的N2O3再和溶液中析出的氢发生反应 2N2O3 + 6H2 = 4NH3 + 3O2
(2) 生成的氧会与铁发生下列一系列反应 2Fe + O2 = 2FeO: y+ }2 U1 `& y% i8 U
(3) 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3
(4) 3Fe + 2O2 = Fe3O4
(5) 一般认为,上述反应按哪种方式进行主要取决于溶液中氧的浓度。氧的浓度高会生成Fe2O3使表面发红。因此,应适当控制氧化剂的含量,从而得到黑色的晶态Fe3O4膜。
二、钢铁常温发黑技术
钢铁常温发黑技术是80 年代中期出现的一种全新的钢铁发黑技术。该技术的最大特点是钢铁发黑时不需加热, 在5 ～40℃的宽温范围内均可使用。发黑速度快,一般仅需几分钟,大大降低了能耗,提高了效率。同时该技术适用于不同的材质,用锻造件和灰口铸铁件做过实验,其效果与普通碳钢件的效果差别不大。目前大多采用亚硒酸—铜盐体系，发黑膜的主要组成是CuSe和少量的单质Se ,为非晶态组织。
但目前该技术尚有许多不足之处，存在的主要问题有以下几个方面：膜附着力差，容易剥落;由于常温发黑膜为非晶态组织，致密度不高，导致耐蚀性尚不理想;常温发黑液的稳定性较差，,配制好的发黑液放置一段时间后可能发生沉淀;因配方中使用SeO2,对苯二酚,NiCl2 ,CuSO4 等,因此成本相对较高，由于SeO2为高毒物质,故对人体健康和环境不利。上述问题的存在,在某种程度上限制了常温发黑技术的推广和应用。虽然很多研究者作了大量的研究工作,但目前的结果尚不理想。