烤蓝 :钢铁零件表面处理防腐蚀的工艺

更新时间:2024-09-20 16:06

烤蓝是钢铁零件表面处理的一种防腐蚀的工艺,将铁器置炉中烤红后取出,放入柴油中冷却,从而使器具表面自然生成一层致密的蓝色保护层,即四氧化三铁保护膜。工厂常用方法是先把钢铁制品进行抛光,然后放在温度140摄氏度~150摄氏度的浓碱(氢氧化钠)和氧化剂硝酸钠/亚硝酸钠)的溶液中进行氧化处理

烤蓝既可使制品与空气、水分隔绝,排除引起锈蚀的因素,又可以增加美观。烤蓝工艺的应用范围很广,如枪械,锯条等工具,都会经过烤蓝处理。

基本定义

所谓烤蓝是钢铁零件表面处理的一种防腐蚀的工艺。其原理就是在钢铁表面生成一定厚度和强度的致密的氧化层,成分主要是四氧化三铁,反应原理是铁和水的氧化反应,其反应式可以用下面的 方程式表达

3Fe + 4HO(g) =Fe3O + 4H(高温条件下) .

与烧蓝的区别

“烤蓝”方法很多,常用碱性或酸性药液使金属表面产生蓝黑色保护层。我国旧时做银饰常用烤蓝这种方法,将银放入碱或酸液,进行加热,视药液种类浓度,温度一般达到90--110度,银开始发黄,然后发蓝红色,接着是蓝黑色、最后变成黑色,需要哪种颜色,就适时取出,然后清洗,这样不管得到的是蓝黑色或黑色才都可以叫做“烤蓝”。

制作方法

碱性氧化法“烤蓝”药液

1.配方:硝酸钠50~100克氢氧化钠600~700克亚硝酸钠100~200克水1000克

2.制法:按配方计量后,在搅拌条件下,依次把各料加入其中,溶解,混合均匀即可。

3.说明:

(1)金属表面务必洗净和干燥以后,才能进行“烤蓝”处理。

(2)金属器件进行“烤蓝”处理条件与金属中的含碳量有关,“烤蓝”药液温度及金属器件在其中的处理时间可参考下表。金属中含碳量%工作温度(℃)处理时间(分)开始终止\u003e0.7-0.7135 \u003c0.4142-145合金钢142-145

(3)每隔一星期左右按期分析溶液中硝酸钠亚硝酸钠氢氧化钠的含量,以便及时补充有关成分。一般使用半年后就应更换全部溶液。

(4)金属“烤蓝”处理后,最好用热肥皂水漂洗数分钟,再用冷水冲洗。然后,又用热水冲洗,吹干。

酸性氧化法“烤蓝”药液

1.配方:磷酸3~10克硝酸钙80~100克过氧化锰10~15克水1000克

2.制法:按配方计量后,在不断搅拌条件下,依次把磷酸、过氧化锰和硝酸钙加入其中,溶解,混合均匀即可。

3.说明:

(1)金属器件先经洗净和干燥后才能进行“烤蓝”处理。

(2)此法所得保护膜呈黑色,其主要成分是由磷酸钙和铁的氧化物所组成,其耐腐能力和机械强度均超过碱性氧化法所得的保护膜。

4.“烤蓝”工作温度为100℃,处理时间为40~45分钟。在处理碳钢时,药液中磷酸含量控制在3~5克/升;处理合金钢铸钢时,磷酸含量控制在5~10克/升。应注意定期分析药液磷酸的含量。

5.“烤蓝”处理后金属器件的清洗方法同上。

操作试验

【原理】

一般的钢铁容易生锈,如果将钢铁零件的表面进行烤蓝处理,就能大大增强抗蚀能力,延长使用寿命。像武器、弹簧、钢丝等,就是常用这种方法来保护的。铁在含有氧化剂氢氧化钠的混合溶液中,一定温度下经过一定的时间后,反应生成亚铁酸钠(Na2FeO2)和铁酸钠(Na2Fe2O4),亚铁酸钠与铁酸钠又相互作用生成四氧化三铁的氧化膜。其反应方程式为:

3Fe+NaNO+5NaOH=3NaFeO+HO+NH↑

8Fe+3NaNO+5NaOH+2HO=4NaFeO+3NH↑

NaFeO+NaFeO+2HO=FeO+4NaOH

这层氧化膜呈黑色或黑蓝色,它结构致密,具有较强的抗腐蚀能力。

【用品】

铁片(或铁钉)、三脚架、石棉网、酒精灯、量筒表面皿烧杯、镊子、台天平、温度计、砂纸;氢氧化钠碳酸钠硅酸钠硫酸硝酸钠亚硝酸钠重铬酸钾溶液、机油。

【操作】

(1)取10g氢氧化钠,4g碳酸钠,1g水玻璃,加水100mL,配成除油液;取50 g~60g氢氧化钠,10g硝酸钠,3g亚硝酸钠,加100mL的水溶解配成烤蓝液。

(2)将铁片用砂纸磨光,然后置于盛有20mL除油液的烧杯中,加热煮沸5 min~10min后,用镊子取出,再用水洗净。

(3)把表面去油污后的铁片浸入除锈液(15%稀硫酸)中加热(60℃~80℃)除锈,约2min后取出洗净。

(4)将除油除锈后的铁片,置于盛有20mL烤蓝液的烧杯中,加热煮沸约20min后用镊子取出,用水冲洗、擦干,可见铁片上有一层黑蓝色或黑色的致密氧化膜。

(5)经氧化处理后的表面氧化膜,虽然较紧密,但仍有微小的松孔。为了提高抗腐蚀能力,可将氧化处理后的铁片置于3%~5%的重铬酸钾溶液(90℃~95℃)中的约10min,使松孔填充或钝化,然后再置于热机油(105℃~110℃)中约5min,将松孔填满。

(6)将烤蓝后的铁片浸在2%的硫酸铜溶液里,在室温下保持20s后取出,用水洗净表面,如果不出现红色接触点,即说明烤蓝合格。

参考资料

烧蓝.互动百科.2016-05-31

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