1、冶金与建筑工程系 教 案1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教学目标职业素质目标 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？导 言：以一种实验钢为载体，采用任务教学法、案例教学法、冶金与建
2、筑工程系 教 案2新课内容:、 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 0.51.5m， 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、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。、 钢铁发蓝工艺根
3、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 学时冶金与建筑工程系 教 案31.1 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 1590min，生成以 Fe3O4 为主要成分的氧化膜，膜厚一般为0.51.5m，最厚可达 2.5m。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
4、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单槽法 双槽法溶液组成/（g/L）和工艺条件配方 1 配方 2 配方 3 第一槽 第二槽氢氧化钠 600700 600700 550650 550650 750850亚硝酸钠 200250 5565 150200 100150 150200磷酸三钠 2030 重铬酸酐钾2535 温度 / 130137 130137 135145 130135 140150冶金与建筑工程系 教 案4时间 /min 15 6090 6090 1020 4050备注氧化速度快，膜致密，但
5、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%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
6、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。冶金与建筑工程系 教 案5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 13 13 24亚硒酸 23 35 35磷酸 24 35有机酸 11.5 硝酸 3440（ml/L）35磷酸二氢钾 510对苯二酚 23 24 添加剂 1015 适量 24pH 值 23 13 1.5-2.5 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。
