钢制件的表面发黑处理.doc

钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。

发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。

但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。

A3钢用碱性发黑好一些。

碱性发黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑的区别。

发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。

发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已。

实际操作中，需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量，以及发黑后的钝化浸油。发黑质量的好坏往往因这些工序而变化。

金属“发蓝”药液
采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。
黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁。
一、碱性氧化法“发蓝”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“发篮”处理。
（2）金属器件进行“发蓝”处理条件与金属中的含碳量有关，“发蓝”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>0.7135-13714310-300.5-0.7135-14015030-50<0.4142-145153-15540-60合金钢142-145153-15560-90

（3）每隔一星期左右按期分析溶液中硝酸钠、亚硝酸钠和氢氧化钠的含量，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“发蓝”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，吹于。
二、酸性氧化法“发蓝”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“发蓝”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.“发蓝”工作温度为100℃，处理时间为40～45分钟。在处理碳素钢时，药液中磷酸含量控制在3～5克／升；处理合金钢或铸钢时，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.“发蓝”处理后金属器件的清洗方法同上。
弹簧发黑处理技术
（1）弹簧发黑工艺
碱性化学氧化处理发黑，是将加工完毕的合格弹簧放入含有浓碱溶液中加热处理，使弹簧表面获得一层微薄的致密氧化膜，这种氧化膜有抗腐蚀作用。
弹簧在加热的溶液中，由于碱对弹簧表面腐蚀，产生铁离子（亚铁化合物）在碱中加入氧化剂——亚硝酸钠能使氧化过程得到改变而在弹簧表面上生成致密的氧化膜（四氧化三铁）。这种氧化膜主要是有磁性氧化铁组成，氧化膜的生成时间为30～60分钟。若时间再延长，也不能提高氧化膜的厚度。
工艺过程：
去油———（去铜）——→酸洗——→清洗——→氧化（或二次氧化）——→清洗——→热水清洗——→皂化——→浸水膜装置换油——→入库。
各道工序要求
序号 名称 配 方 及 技 术 要 求 备注
一 去油 1．化学去油NaoH100～150克/升+Na2CO320-27克/升加热至沸点滚桶内加入少量废酸和铁悄
2．用汽油或柴油洗洗油。
3．用喷砂或喷丸去除油及锈
4．淬火回火的弹簧可用滚桶去油及锈
二 去铜 用铬酸250～300克/升+硫酸铵80～100克/升无铜时可省去此道工序
加水浸1～2分钟，然后再在清水中清洗
三 酸洗 用30%工业盐酸浸1～2分钟去除油污及锈 酸洗时间不能太长
四 清洗 清洗后在弱碱槽内中和，防止酸带入氧化槽中
五 氧化 氢氧化钠650～700克/升+亚硝酸钠100～150克/升加热到140～144℃，保温30～60分钟 NaoH: NaNO2=5～8:1
六 清洗 氧化后在流动的清水中冲洗
七 热水清洗 热水90～100℃，清洗1～2分钟
八 皂化 10～20%工业皂片或三乙油酸皂加热50～60℃1～2分钟 温度不能太高
十 上油 浸MS-1水膜置换防锈油
十一 入 库
（2）发黑工艺操作规程
（Ⅰ）每天上班后开动电源将槽液加热至沸点，扒去槽中的氧化铁（沉淀物）；
（Ⅱ）扒去沉淀物后加入0.5kg左右的黄血盐(亚铁氰化钾);
(Ⅲ)按发黑工艺技术要求加入一定量亚硝酸钠（符合5～8：1）；
（Ⅳ）用温度计测量发黑槽液湿度，确保槽液温度140～144℃，若温度过高要加水，并控制好加热电源；
（Ⅴ）发黑前，弹簧必须经充分的酸洗和清洗，拉力弹簧必须垂直装框，便于清洗；
（Ⅵ）发黑时必须严格执行工艺技术要求，液面的油渣要及时捞掉，槽液要及时补充；
（Ⅶ）发黑后弹簧须经高压水度分喷洗，经沸水清洗，皂化温度控制在50～60℃；
（Ⅷ）弹簧经沥掉过量油后装框、入库。倒去弹簧的铁框须经高压水喷洗后再重复使用。
（Ⅸ）下班时，在氧化槽中加入一定量氢氧化钠（符合5～8：1），关掉电源。清理、打扫工作场地，保持场地的整洁；
发黑工艺操作时的注意事项
（Ⅰ）氧化工件如发现有黄色挂霜现象，说明槽液温度过高，水份太少。
（Ⅱ）氧化工件不黑，呈灰色，是槽液温度过低或缺亚硝酸钠。
（Ⅲ）氧化槽的沸点在140℃以下则要加氢氧化钠。
（Ⅳ）皂化槽要经常补充皂片或三乙油酸皂以保持一定的浓度。
（Ⅴ）含硅钢材的氧化膜允许呈棕色或棕黑色；
（Ⅵ）工件发黑质量自检时，应在弹簧上油工序前进行，2%硫酸铜溶液浸泡法30秒后不析出铜为合格。
3%硫酸铜点滴试验。在工件上点滴上硫酸铜或2%硫酸铜浸蚀试验，将工件完全浸设入此硫酸铜溶液，在30秒钟后肉眼观察氧化膜不变色为合格。点滴试验和浸蚀试验都在工件未上油前进行，成品抽验时应先用酒清清除油污。发黑氧化后的工件在正常保管下一年内不生锈。
2．弹簧的磷化处理
磷化是防止弹簧在运输和使用中腐蚀的一种工艺经磷化的弹簧在空气中，动植物矿物油中及甲苯等有机溶剂中均有抗腐蚀能力。弹簧适用于锌磷酸盐处理可避免出现氢脆。磷化膜比氧化膜厚，一般为5～10个微米。通常磷化抗腐蚀性比氧化好。尤其磷化处理适宜为弹簧上保护架的前道工序。
（1）弹簧磷化工艺 冷水热水
（1）去油去锈——去铜——清洗——磷化——清洗——钝化——清洗————皂化——浸水膜置换油——入库
磷化工艺过程
序号 名称 技 术 要 求 备 注
一 去油 1．喷丸或喷沙去除油和锈及氧化皮 用于淬火回火弹簧
2．汽油洗涤，吹干后可磷化（可洗涤二或三次） 主要用于细弹簧
3．化学去油NaoH100～150克/升 20～70%Na2CO2加热至100℃
4．滚桶 去油污及锈 用于拉伸弹簧
二 去铜 铬酸250～300克/升，硫酸铵80～100克/升加水 无铜时可省去此工序
三 清洗 自来水冲洗去除酸性
四 磷化 磷酸锰铁盐30～35克/升，硝酸锌55～75克/升温度70～80℃保温10～15分钟，总酸度48～60游离酸2．5～6.7硫酸根≦0.5
五 清洗 自来水冲洗
六 钝化 重铬酸钾(K2Cr2O2)80～100克/升 90～100℃
七 清洗 自来水冲洗
八 清洗 热水90～100℃清洗1～2分钟
九 皂化 10～20克/升工业皂片或三乙油酸皂50～70℃1～2分钟
十 上油 浸水膜量换油
十一 入库
(2)弹簧磷工艺操作规程及注意事项
(Ⅰ)每天上班前要严格检查待磷化弹簧的表面状况,要求清洁、光亮。不允许有任何油污、脏物、锈班、镀铜层等。
（Ⅱ）开启磷化槽、钝化槽、热水槽。皂化槽加热电源，将磷化槽液确保在70～80℃，钝化槽90～100℃，热水槽90～100℃、皂片槽50～70℃。
（Ⅲ）磷化前所用的料框经充分喷洗后再装入弹簧，装框时必须或上清洗的涤棉手套，弹簧间不得有大面积或线接触。
（Ⅳ）磷化时严格执行磷化工艺要求，保温10～15分钟。
（Ⅴ）磷化后弹簧需经自来水充分冲洗。
（Ⅵ）弹簧在钝化槽中保温约1～2分，钝化后需自来水充分喷洗。
（Ⅶ）将弹簧再放入热水槽清洗1～2分钟再放入皂化槽1～2分钟，然后送涂柒处或上油后再送涂柒处。
（Ⅷ）下班后，关闭电源，认真打扫，确保工场整洁。
（Ⅸ）磷化槽添加磷酸锰铁盐与硝酸锌按1：2，钝化槽中的废重铬酸钾要集中统一处理，皂化槽中要经常补充皂片或三乙油酸皂。
（Ⅹ）若不要钝化时，可省去操作规程Ⅵ。
（Ⅺ）磷化前弹簧的喷沙、喷丸清理与磷化的间隔不得超过4小时，清理好后弹簧必须放入清洁的料框内。
（3）磷化质量检验方法
（Ⅰ）浸泡法
3%氯化钠NaCl,温度15～25℃，浸2小时无锈为合格。
（Ⅱ）点滴法之一
硫酸铜CuSO20.5N 40毫克氯化钠Nacl10% 20毫克，硫酸。0.1N0.8毫克。
点滴后不起黄时间越长质量越好，3分钟内不变色者为合格。
（Ⅲ）点滴法之二
硫酸铜CuSO4、SH20 66克/升，氯化钠NaCL32.5克/升，盐酸HCL 1：10 1.2克/升,点滴3分钟以上不发黄者为合格。
（Ⅳ）浸泡法
硫酸铜5%溶液，浸1分钟后工件表面不出现黄色为合格。
在检验工件磷化质量的同时，必须对磷化槽液进行定期化验总酸度、游离酸、酸根参数以确保日常的工件磷化质量。
钛的表面处理技术
钛在高温下易于与空气中的O、H、N等元素及包埋料中的Si、Al、Mg等元素发生反应，在铸件表面形成表面污染层，使其优良的理化性能变差，硬度增加、塑性、弹性降低，脆性增加。
钛的密度小，故钛液流动时惯性小，熔钛流动性差致使铸流率低。铸造温度与铸型温差(300℃)较大，冷却快，铸造在保护性气氛中进行，钛铸件表面和内部难免有气孔等缺陷出现，对铸件的质量影响很大。
因此，钛铸件的表面处理与其它牙用合金相比显得更为重要，由于钛的独特的理化性能，如导热系数小、表面硬度、及弹性模量低，粘性大，电导率低、易氧化等，这对钛的表面处理带来了很大的难度，采用常规的表面处理方法很难达到理想的效果。必须采用特殊的加工方法和操作手段。
铸件的后期表面处理不仅是为了得到平滑光亮的表面，减少食物及菌斑等的积聚和粘附，维持患者的正常的口腔微生态的平衡，同时也增加了义齿的美感；更重要的是通过这些表面处理和改性过程，改善铸件的表面性状和适合性，提高义齿的耐磨、耐蚀和抗应力疲劳等理化特性。
一、 表面反应层的去除
表面反应层是影响钛铸件理化性能的主要因素，在钛铸件研磨抛光前，必须达到完全去除表面污染层，才能达到满意的抛光效果。通过喷砂后酸洗的方法可完全去除钛的表面反应层。
1. 喷砂： 钛铸件的喷砂处理一般选用白刚玉粗喷较好，喷砂的压力要比非贵金属者较小，一般控制在0.45Mpa以下。因为，喷射压力过大时,砂粒冲击钛表面产生激烈火花，温度升高可与钛表面发生反应,形成二次污染，影响表面质量。时间为15~30秒，仅去除铸件表面的粘砂、表面烧结层和部分和氧化层即可。其余的表面反应层结构宜采用化学酸洗的方法快速去除。
2. 酸洗： 酸洗能够快速完全去除表面反应层，而表面不会产生其他元素的污染。HF—HCl系和HF—HNO3系酸洗液都可用于钛的酸洗，但HF—HCl系酸洗液吸氢量较大，而HF—HNO3系酸洗液吸氢量小，可控制HNO3的浓度减少吸氢，并可对表面进行光亮处理，一般HF的浓度在3%~5%左右，HNO3的浓度在15%~30%左右为宜。
二、铸造缺陷的处理
内部气孔和缩孔内部缺陷：可等热静压技术(hot isostatic pressing)去除, 但对义齿的精度会产生影响，最好用X线探伤后，表面磨除暴露气孔，用激光补焊。表面气孔缺陷可直接用激光局部焊接修补。
三、研磨与抛光
1． 机械研磨： 钛的化学反应性高，导热系数低，粘性大，机械研磨研削比低，且易于磨料磨具发生反应，普通磨料不宜用于钛的研磨与抛光，最好采用导热性好的超硬磨料，如金刚石、立方氮化硼等，抛光线速度一般为900~1800m/min.为宜，否则，钛表面易发生研削烧伤和微裂纹。
2． 超声波研磨： 通过超声振动作用，使磨头和被研磨面间的磨粒与被研磨面产生相对运动而达到研磨、抛光的目的。其优点在于常规旋转工具研磨不到的沟、窝和狭窄部位变得容易了，但较大的铸件研磨效果还不能令人满意。
3． 电解机械复合研磨： 采用导电磨具，在磨具与研磨面之间施加电解液和电压，通过机械和电化学抛光的共同作用下，降低表面粗糙度提高表面光泽度。电解液为0.9NaCl，电压为5v，转速为3000rpm/min.，此方法只能研磨平面，对复杂的义齿支架的研磨还处于研究阶段。
4． 桶研磨：利用研磨桶的公转与自转所产生的离心力，使桶内的义齿与磨料相对摩擦运动而起到降低表面粗糙度的研磨目的。研磨自动化、效率高，但只能降低表面粗糙度而不能提高表面光泽度，研磨的精度较差，可用与义齿精抛光前的去毛刺和粗研磨。
5． 化学抛光：化学抛光是通过金属在化学介质中的氧化还原反应而达到整平抛光的目的。其优点是化学抛光与金属的硬度、抛光面积与结构形状无关，凡与抛光液接触的部位均被抛光，不须特殊复杂设备，操作简便，较适合于复杂结构钛义齿支架的抛光。但化学抛光的工艺参数较难控制，要求在不影响义齿精度的情况下能够对义齿有良好的抛光效果。较好的钛化学抛光液是HF和HNO3 按一定比例配制，HF是还原剂，能溶解钛金属，起到整平作用，浓度<10%, HNO3起氧化作用，防止钛的溶解过度和吸氢，同时可产生光亮作用。钛抛光液要求浓度高，温度低，抛光时间短(1~2min.)。
6． 电解抛光：又称为电化学抛光或者阳极溶解抛光，由于钛的电导率较低，氧化性能极强，采用有水酸性电解液如HF—H3PO4、HF—H2SO系电解液对钛几乎不能抛光，施加外电压后，钛阳极立刻发生氧化，而使阳极溶解不能进行。但采用无水氯化物电解液在低电压下，对钛有良好的抛光效果，小型试件可得到镜面抛光，但对于复杂修复体仍不能达到完全抛光的目的，也许采用改变阴极形状和附加阴极的方法能解决这一难题，还有待于进一步研究。
四、钛的表面改性
1． 氮化：采用等离子体渗氮、多弧离子镀、离子注入和激光氮化的等化学热处理技术， 在钛义齿表面形成金黄色TiN渗镀层，从而提高钛的耐磨性、耐腐蚀性和耐疲劳性。但技术复杂，设备昂贵，用于钛义齿的表面改性很难达到临床实用化。
2． 阳极氧化：钛的阳极氧化技术较为容易，在一些氧化性介质中，外加电压的作用下，钛阳极可形成较厚的氧化膜，从而提高其耐腐蚀性和耐磨性和耐候性。阳极氧化的电解液一般采用H2SO4、H3PO4和有机酸水溶液。
3． 大气氧化：钛在高温大气中可形成较厚坚固的无水氧化膜，对钛的全面腐蚀、间隙腐蚀都有效，方法比较简便。
五、 着色
为了增加钛义齿的美感、防止钛义齿在自然条件下的继续氧化的变色，可采用表面氮化处理、大气氧化和阳极氧化法表面着色处理，使表面形成淡黄色或金黄色，提高钛义齿的美感。阳极氧化法利用钛的氧化膜对光的干涉作用，自然发色，可通过改变槽电压在钛表面形成多彩的颜色。
六、 其他表面处理
1: 表面粗化：为了提高钛与饰面树脂的粘结性能，必须对钛表面进行粗化处理，提高其粘结面积。临床上常采用喷砂粗化处理，但喷砂会造成钛表面的氧化铝的污染，我们采用草酸刻蚀的方法，得到良好的粗化效果，刻蚀1h表面粗糙度（Ra）可达到1.50±0.30μm，刻蚀2h Ra为2.99±0.57μm，比单独喷砂的Ra（1.42±0.14μm）提高一倍多，其粘结强度提高了30%。
2: 抗高温氧化的表面处理：为了防止钛在高温下的急剧氧化，在钛表面形成钛硅化合物及钛铝化合物，可防止钛在700℃以上温度下的氧化。这种表面处理对钛的高温氧化非常有效，也许钛表面涂覆这类化合物，对钛瓷结合有利，仍须进一步研究。