钢材的表⾯发⿊处理是怎么回事？1．发蓝（发⿊）原理
在⾼温下（约550℃）氧化成的四氧化三铁呈天蓝⾊，故称发蓝处理。
在低温下（约350℃）形成的四氧化三铁呈暗⿊⾊，故称发⿊处理。
在兵器制造中，常⽤的是发蓝处理；在⼯业⽣产中，常⽤的是发⿊处理。
能否把钢铁表⾯氧化致密、光滑的四氧化三铁，关键是选择好强的氧化剂。强氧化剂是由氢氧化钠、亚硝酸钠、磷酸三钠组成。发蓝时⽤它们的熔融液去处理钢件；发⿊时⽤它们的⽔溶液去处理钢件。常⽤的发⿊溶液成分见下表。
此溶液的密度是1.4g/cm3，沸点是130℃。在此溶液的作⽤下，铁的氧化过程是这样的：
Fe→Na2FeO2→Na2Fe2O4→Fe3O4去油
具体的化学反应是：
3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+NH3+H2O
6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+NH3+7NaOH
Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4↓+4NaOH
⽣产实践经验证明，要获得光亮、致密的四氧化三铁膜层，氧化溶液中亚硝酸钠与氢氧化钠的⽐例，要保持在1：3～3.5之间。
2．发蓝（发⿊）操作
发蓝（发⿊）的操作流程：
⼯件装夹→去油→清洗→酸洗→清洗→氧化→清洗→皂化→热⽔煮洗→检查。
（1）⼯件装夹要根据⼯件的形状、⼤⼩，设计专门的夹具或吊具。⽬的是使⼯件之间留有⾜够的间隙，⼯件间不能相互接触，要使每个⼯件都能完全浸⼊氧化液中被氧化。
（2）去油⽬的是除去⼯件表⾯的油污。经过机加⼯后（发蓝、发⿊是最后⼀道⼯序），⼯件表⾯难免不留下油污，⽤防锈油作⼯序间防锈的更是这样。任何油污，都会严重影响四氧化三铁的⽣成，所以必须在发蓝、发⿊之前除去。常⽤的除油溶液配⽅。
将除油溶液加热⾄80～90℃，然后将⼯件浸⼊，浸⼊时间为30min左右，若油污较多，还得延长除油时间，以除油彻底为准。
（3）酸洗酸洗的⽬的是除去⼯件表⾯的锈迹。因为锈迹、锈斑会阻碍⽣成致密的四氧化三铁层。即使⼯件⽆锈迹，也应进⾏酸洗，因为它使油污进⼀步去除⼲净，⽽且酸洗会提⾼⼯件表⾯分⼦的活化能，有利于下⼀⼯序的氧化，能⽣成较厚的四氧化三铁层。
酸洗溶液⼀般是10～15％浓度的硫酸溶液，温度是70～80℃，将⼯件浸⼊硫酸溶液中，浸⼊时间为30min左右，锈蚀较轻的钢件可浸20min，锈蚀严重者，则需要浸40min以上。
（4）氧化氧化是发蓝、发⿊的主要⼯序。四氧化三铁膜层是否致密、是否光滑、是否有⾜够的厚度，取决于氧化阶段。
发蓝的⼯艺温度是550℃。发⿊的⼯艺温度是130～145℃。浸⼊时间是50～80min。含碳量⾼的⾼碳钢，氧化速度较快，浸⼊时间可短些。含碳量低的低碳钢，氧化速度慢，浸⼊时间需要长些。合⾦钢特别是⾼合⾦钢，⼯件表⾯有⼀定的残余奥⽒体，对碱溶液有较强的抗抵作⽤，不易⽣成Fe3O4，因⽽浸⼊时间需更长⼀些。
下表列出了有关钢种氧化（发⿊）时溶液的温度及浸⼊时间。
槽液的正常颜⾊是⽩⾊。如果槽液呈红⾊或棕⾊，表⽰亚硝钠浓度过⼤，应及时调整槽液的成分。如果溶液呈绿⾊，则表⽰铁离⼦浓度过⼤，应及时更新溶液。
（5）皂化所谓皂化，是⽤肥皂⽔溶液在⼀定温度下浸泡⼯件。⽬的是形成⼀层硬脂酸铁薄膜，以提⾼⼯件的抗腐蚀能⼒。常⽤的皂化液浓度是30～50g（肥皂）/L。把皂化液加热⾄80～100℃，将氧化后的⼯件放⼊皂化液浸泡10min左右。
（6）检查
氧化完毕后，要对⼯件进⾏检查，看Fe3O4膜层是否合格。检查的⽅法是：任意抽取三件⼯件，置于浓度为2％的硫酸铜溶液中浸泡20s，不退⿊⾊者为合格。三件⼯件中有⼀件以上不合格，则整槽⼯件视为不合格，需再氧化⼀次，以加深四氧化三铁的厚度。
3．可能出现的缺陷及解决措施
钢件发⿊⼯艺，在操作过程中，可能会出现如下⼀些缺陷。
（1）氧化膜疏松
氧化膜应很致密，与基本结合很牢固。如果⽣成的氧化膜疏松，容易擦掉，这是不正常的现象。出现
这种情况，主要是由于新配制的氧化溶液缺少铁离⼦引起的。解决办法，是加⼊⼀些旧的氧化溶液，或者加⼊⼀些⼲净的钢屑，煮沸30min，以增加氧化溶液的铁离⼦浓度，这现象就会消除。
（2）⼯件表⾯呈红褐⾊锈斑
氧化膜应呈深⿊⾊，光亮且平滑。如果⼯件表⾯出现红褐⾊斑点或连成⼀⽚，这主要是由于氧化溶液中氢氧化钠过浓、⽣成氧化铁过多所致。解决办法是调整溶液成分，补充加⼊⼀些亚硝酸钠和⽔，以降低NaOH浓度。
（3）⼯件表⾯呈淡灰⾊
⼯件表⾯失去乌⿊光泽，呈淡灰⾊，这是由于氧化溶液中氢氧化钠浓度过低引起的。解决办法，补充加⼊适量的氢氢化钠。
（4）不⽣成氧化膜
经处理40～50min后，⼯件表⾯仍不上⾊（⽣成氧化膜），这主要是由于溶液温度过低，亚硝酸钠浓度不⾜引起的。解决办法是提⾼溶液温度，适当增加亚硝酸钠量。
（5）氧化膜表⾯发花
⼯件在⿊⾊基体上出现零星的⽩点，有时⽩点还较密集，这种现象⼯⼈称之为“发花”。发花原因主要是氧化时间不够引起的。解决办法，是延长氧化时间（即浸泡时间），还可以补充加⼊少量氢氧化钠。
（6）⼯件表⾯呈绿⾊
如果⼯件表⾯的氧化膜不是乌⿊⾊，⽽是绿⾊，这是⼯件过氧化的结果，是由于氧化溶液温度过⾼、亚硝酸钠浓度过⾼引起的。解决办法是加⼊适量冷⽔（注意：加⽔时必须穿戴好⽼保护具，缓缓加⼊，以免槽液飞溅，造成灼伤事故）和加⼊少量氢氧化钠，以降低溶液温度及亚硝酸钠的浓度。
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