第10教学单元金属表面转化膜技术2--钢铁的发蓝处理

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1、冶金与建筑工程系教案第10教学单元课题：金属表面转化膜技术2—钢铁的发蓝处理教学目标知识目标1.掌握发蓝实质2.掌握钢铁高温化学氧化原理能力目标熟悉高温化学氧化工艺职业素质目标爱岗敬业诚实守信技能过硬自主创新教学重点钢铁高温化学氧化原理教学难点辅助教学手段采用实物、标本、模型、图表、幻灯和录像等手段教学准备准备教学目标、准备学生情况、准备教学材料、准备教学心理、准备教学过程、准备教学评价授课班级授课日期月日月日月日月日月日教学进程教学方法及时间分配复习提问：表面转化膜的应用？以一种实验钢4冶金与建筑工程系教案为载体，采用

2、任务教学法、案例教学法、引导文教学法、现场教学法，通过教师讲解、示范，引导学生学习。2学时导言：新课内容:一、钢铁发蓝的实质和应用发蓝是钢铁的化学氧化过程，也称发黑。是指将钢铁在含有氧化剂的溶液中，保持一定时间，在其表面生成一层均匀的、以磁性Fe3O4为主要成分的氧化膜的过程。钢铁发蓝后氧化膜的色泽取决于工件表面的状态、材料成分以及发蓝处理时的操作条件，一般为蓝黑到黑色。碳质量分数较高的钢铁氧化膜呈灰褐色或黑褐色。发蓝处理后膜层厚度在0.5～1.5μm，对零件的尺寸和精度无显著影响。钢铁发蓝处理广泛用于机械零件、精密仪表

3、、汽缸、弹簧、武器和日用品的一般防护和装饰，具有成本低、工效高、不影响尺寸精度、无氢脆等特点，但在使用中应定期擦油。二、钢铁发蓝工艺根据处理温度的高低，钢铁的发蓝可分为高温化学氧化法和常温化学氧化法。这两种方法所用处理液成分不同，膜的组成不同，成膜机理也不同。1.钢铁高温化学氧化1.1高温化学氧化原理高温化学氧化也称碱性化学氧化，是传统的发蓝方法。一般是在氢氧化钠溶液里添加氧化剂（如硝酸钠和亚硝酸钠），在140℃左右的温度下处理15～90min，生成以Fe3O4为主要成分的氧化膜，膜厚一般为0.5～1.5μm，最厚可达2

4、.5μm。氧化膜具有较好的吸附性，通过浸油或其他后处理，氧化膜的耐蚀性可大大提高。1.2钢铁高温氧化工艺钢铁高温氧化的生产工艺流程为：有机溶剂脱脂→化学脱脂→热水洗→流动水洗→酸洗（盐酸）→流动冷水洗→化学氧化→回收槽浸洗→流动冷水洗→后处理→干燥→检验→浸油4冶金与建筑工程系教案溶液组成/（g/L）和工艺条件单槽法双槽法配方1配方2配方3第一槽第二槽氢氧化钠600～700600～700550～650550～650750～850亚硝酸钠200～25055～65150～200100～150150～200磷酸三钠 20～30

5、   重铬酸酐钾25～35    温度/℃130～137130～137135～145130～135140～150时间/min1560～9060～9010～2040～50备注氧化速度快，膜致密，但光亮性差铁含量较高，有利于提高氧化膜性能通用氧化液双槽氧化法，从第1槽取出后不经清洗直接进入第2槽，可获蓝黑色光亮氧化膜钢铁高温氧化时，可能会形成一些红色沉淀物附在氧化膜表面，成为红色挂灰，或称“红霜”，这是钢铁氧化过程中常见的故障，应尽量避免，关键是要严格控制氢氧化钠的浓度和工艺温度，使其不能过高。不合格氧化膜经脱脂后,在10%

6、～15%HCl(体积分数)或H2SO4中浸蚀数秒或数十秒即可退除,然后可再重新氧化。钢铁工件通过化学氧化处理得到的氧化膜虽然能提高耐蚀性，但其防护性仍然较差,所以氧化后还需进行皂化处理、浸油或在铬酸酐盐溶液里进行填充处理。钢铁的高温化学氧化工序多，质量控制较难。同时由于工艺温度高，使用的强酸、强碱挥发造成生产条件较差，对环境污染很大。2.钢铁常温化学氧化4冶金与建筑工程系教案钢铁常温发蓝又称酸性化学氧化，是20世纪80年代以来迅速发展的新技术，与高温氧化工艺相比，这种新工艺具有氧化速度快,膜层耐腐蚀性好；节能、高效，成本

7、低，操作简单，环境污染小等优点。其缺点是槽液寿命短、不稳定，所以应根据工作量大小，随用随配；此外氧化膜层附着力也稍差。钢铁常温发蓝处理可得到均匀的黑色或蓝黑色氧化膜，其主要成分是硒化铜（CuSe），功能与Fe3O4相似。钢铁常温化学氧化的工艺流程也与高温化学氧化基本相同。目前，常温发蓝溶液在市场有商品供应，品种型号甚多，其主要成分是硫酸铜（CuSO4）、二氧化硒，还含有各种催化剂、缓冲剂、络合剂和辅助材料。溶液组成/（g/L）配方1配方2配方3硫酸铜1～31～32～4亚硒酸2～33～53～5磷酸2～4 3～5有机酸1～1

8、.5  硝酸 34～40（ml/L）3～5磷酸二氢钾  5～10对苯二酚2～32～4 添加剂10～15适量2～4pH值2～31～31.5-2.5ü任务总结：发蓝实质？高温化学氧化的原理？布置任务：1.发蓝的实质是什么？2.高温化学氧化的原理是什么？注：各栏大小可根据需要进行调整。4