第六章-化学转化膜.ppt

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第六章化学转化膜,1.概述2.铝及其合金的阳极化3.钢铁的化学氧化4.钢铁的磷酸盐处理5.铬酸盐钝化,1.概述1.1什么是化学转化膜1.2化学转化膜的用途,化学转化膜,其反应一般式可以写成,式中M为金属原子，Az-是介质中的阴离子，MmAn是不溶性反应产物，形成表面覆盖层（化学转化膜）。

mM+nAz-=MmAn+nze,化学转化膜的形成必须有基体金属参与，故可以看做金属的受控腐蚀过程。

形成化学转化膜的方法电化学方法，称为阳极氧化或阳极化。

化学方法，包括化学氧化，磷酸盐处理，铬酸盐处理和草酸盐处理。

将金属部件置于选定的介质条件下，使表层金属和介质中的阴离子发生反应，生成附着牢固的稳定化合物。

1.概述1.1什么是化学转化膜1.2化学转化膜的用途,化学转化膜的用途,同其它防护层（例如金属镀层）相比，化学转化膜的防护功能是不高的，它往往不足于使金属得到有效的保护。

化学转化膜一般是与其它防护层联合组成多元的防护层系统，化学转化膜常作为这个多元系统的底层。

例如化学转化膜+油漆涂层的多元防护系统得到了广泛的应用。

化学转化膜在多元防护层系统中的作用，一是增加表面防护层与基底金属的结合力，二是在表面防护层（如油漆层）局部损坏或者被腐蚀介质穿透时防止腐蚀的扩展。

硬质阳极氧化膜,阳极氧化膜着色,2.铝及其合金的阳极化2.1概述2.2铝阳极化的原理2.3铝和铝合金的阳极化工艺2.4阳极氧化膜的着色与封闭,因为在空气中生成的自然氧化物膜只有0.010.1m厚，保护作用很差。

经阳极化处理，可以使氧化膜增厚至几十微米，甚至几百微米。

阳极氧化得到的氧化膜与基体金属结合十分牢固，具有良好的耐蚀性、装饰性、耐磨性、电绝缘性，可以获得多种应用。

铝及铝合金的阳极化是将铝（或铝合金）制品浸在电解液（硫酸、铬酸、草酸溶液，以硫酸溶液应用最广）中，作为阳极通电进行电解，使铝表面生成需要厚度的氧化物膜。

铝是比较活泼的金属（标准电位-1.66V），又是易钝化金属，在空气中表面很容易生成天然氧化物膜，为什么还要进行阳极氧化?

铝及铝合金的阳极化如何进行?

2.铝及其合金的阳极化2.1概述2.2铝阳极化的原理2.3铝和铝合金的阳极化工艺2.4阳极氧化膜的着色与封闭,阳极化过程中发生什么反应?

铝阳极化生成的氧化膜包括密膜层和孔膜层。

密膜层（阻挡层）厚度很小，孔膜层存在大量孔隙（每平方厘米上亿个），因此可以着色处理，获得装饰性外观。

不管是着色或不着色的阳极化膜，都需要进行封闭，使孔闭合以提高膜的保护性能和保持着色效果。

氧化膜的结构如何？

在铝的阳极化过程中，铝作为阳极，表面发生氧化反应Al=Al3+3e（铝的溶解）2H2O=O2+4H+4e（析氧）2Al+3H2O=Al2O3+6H+6e（成膜反应）成膜反应可以分解为：

H2O=O+2H+2e2Al+3O=Al2O3在阴极上发生析氢反应：

2H+2e=H2在酸溶液中，铝表面的氧化物发生化学溶解：

Al2O3+6H+=2Al3+3H2O,电极反应,膜的生成和溶解同时进行。

选择合适的溶液和工艺条件，可以使膜的生成速度大于溶解速度，膜厚便不断增加。

Al=Al3+3eE0=-1.66V与pH无关,阳极反应的电位-pH关系,2Al+3H2O=Al2O3+6H+6eE0=-1.55VEe=-1.55-0.059pH,2H2O=O2+4H+4eE0=1.228VEe=1.228-0.059pH,在阳极极化条件下，比较这三个电极反应发生的倾向。

如果不发生析氧，铝能否生成Al2O3？

氧化膜生成的特性曲线,氧化膜的生成规律，可以用氧化过程的电压-时间曲线来说明。

b点的电位以及它出现的时间，主要取决于电解液的性质和操作温度。

电解液对氧化膜的溶解速度越快，氧化膜越容易出现孔穴，b点的电压就越低，出现的时间越早。

升高电解液温度，氧化膜的溶解速度加快，b点的电压降低，出现的时间提前。

氧化膜的组成,氧化膜的结构,通过电子显微镜观察，在硫酸、草酸、铬酸和磷酸等电解液中生成的氧化膜的结构基本相似，其孔体都是六角形结构。

靠近金属铝的内层为密膜层（阻挡层），厚度0.010.05m，电阻率高达109m，显微硬度可达15000MPa。

外层为孔膜层，厚度可达250m，疏松多孔，电阻率低（105m）。

氧化膜的孔隙率和孔径与电解液性质和工艺参数有关，比如在10、15%硫酸中进行阳极化处理，得到的氧化膜的孔径为12nm，对应于电压15、20、30V，氧化膜的孔隙率分别为77109、52109、28109/cm2。

孔壁厚度,孔体大小,孔膜层厚度,孔穴直径,密膜层厚度,阳极氧化膜结构,2.铝及其合金的阳极化2.1概述2.2铝阳极化的原理2.3铝和铝合金的阳极化工艺2.4阳极氧化膜的着色与封闭,铝阳极化工艺流程,预处理,阳极化,后处理,除油,碱蚀,出光,化学抛光或电化学抛光,着色,封闭,Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O氧化膜溶解2Al+2NaOH=2NaAlO2+3H2铝的溶解2NaAlO2+4H2O=2NaOH+2Al（OH）3铝酸钠的水解，Al2O3+3H2O生成硬铝石，非常有害，应避免。

碱蚀的反应,阳极化工艺种类,硫酸阳极化工艺,铬酸阳极化工艺,草酸阳极化工艺,瓷质阳极化工艺,硬质阳极化工艺,硫酸阳极化工艺,直流法1号工艺和交流法适用于一般铝及铝合金的防护-装饰性氧化，直流法的2号工艺适用于纯铝和铝镁合金制品的装饰性氧化。

影响因素,硫酸浓度在其它条件不变时，硫酸浓度增大将使电解液对氧化膜的溶解速度增加,氧化膜的生长速度减慢，孔隙增多。

膜的弹性好，吸附力强，易于染色，但膜的硬度较低。

反之，氧化膜生长速度增快，膜的孔隙率降低，硬度较高，耐磨性和反光性良好。

温度温度对氧化膜生长速度和性质的影响与硫酸浓度的影响相似。

当温度在1020之间时，生成的氧化膜多孔，吸附性能好，并富有弹性，适宜染色，但膜的硬度较低，耐磨性较差。

如果温度高于26，氧化膜疏松、脆性大、硬度低。

温度低于10时，氧化膜厚度大，硬度高，耐磨性好，但孔隙率较低。

因此，对硫酸浓度和温度必须严格控制。

电流密度阳极电流密度与氧化膜的生长关系很大。

在其它条件相同时，提高电流密度使氧化膜的生长速度加快，膜的孔隙率高，易于染色；而且硬度和耐磨性也有所提高。

反之，减小电流密度，膜的生长速度减慢，但生成的氧化膜致密。

不过，提高电流密度对增加氧化膜生长速度和膜厚的作用是有限度的，当氧化膜生长速度达到极限值就不会再增加。

这是因为电流密度太高时电流效率下降，同时由于温度升高使膜的溶解速度加快。

搅拌在氧化过程中，由于产生较多的热量，造成工件附近的溶液温度升高较快，使氧化膜质量下降。

因此溶液应当进行搅拌，通常可以采用无油压缩空气搅拌或用泵使电解液循环。

溶液中的杂质电解液中常见的杂质有Cl-、F-、Al3+、Cu2+、Fe2+等，其中对阳极氧化膜影响最显著的是Cl-、F-和Al3+。

当活性离子Cl-和F-存在时，膜的孔隙率增加，膜表面疏松粗糙，甚至使氧化膜发生腐蚀。

Cl-的最高允许含量为0.05g/L，在配制时应注意水的质量。

Al3+含量增加，氧化膜表面出现白色斑点，吸附能力下降；当Al3+含量超过20g/L，电解液的氧化能力显著下降。

此时可以将电解液的温度升高到4045，在不断搅拌下缓慢加入（NH4）2SO4溶液,使Al3+生成NH4Al（SO4）2的复盐沉淀，然后过滤除去。

Cu2+含量超过0.02g/L时，氧化膜上会出现暗色条纹和斑点。

可以用铅作阴极，阴极电流密度控制在0.10.2A/dm2，使铜在阴极析出。

合金成分一般来说，合金元素的存在会使氧化膜质量下降，例如含铜量较多的铝合金上的氧化膜缺陷较多，含硅的铝合金上的氧化膜发灰发暗。

在同样的阳极化处理条件下，纯铝上获得的氧化膜最厚，硬度最高，耐蚀性最好。

影响因素,氧化时间阳极氧化时间应根据电解液的浓度、温度、电流密度和需要的膜厚来确定。

在相同条件下，随着时间延长，氧化膜的厚度增加，孔隙增多，易于染色，耐蚀能力提高。

但达到一定厚度后，膜的生长速度减慢，到最后不再增加。

为了获得一定厚度和硬度的氧化膜，氧化时间需要3040分钟；要得到孔隙多、便于染色的装饰性膜，氧化时间需要增加到60100分钟。

交流电流在使用交流电流时，由于氧化过程中只有一半时间是阳极过程，硫酸浓度应控制低一些，电流密度可以高一些。

得到的氧化膜具有很高的透明度和孔隙率，但硬度和耐磨性较低。

使用交流电流时，两极上均可装挂制件，但它们的面积应当相等。

要得到与直流电流氧化时同样厚度的氧化膜，氧化时间应当加倍。

影响因素,阳极化工艺种类,硫酸阳极化工艺,铬酸阳极化工艺,草酸阳极化工艺,瓷质阳极化工艺,硬质阳极化工艺,铬酸阳极化工艺,工艺1适用于一般机加工和钣金件，工艺2适用于经过抛光并允许公差小的零件，工艺3适用于纯铝及包铝零件。

影响因素,电压铬酸阳极化得到的氧化膜较致密，随着氧化膜增厚，电阻亦逐渐升高。

为了使氧化过程能够正常进行，膜厚达到要求，必须在阳极化过程中逐步升高电压，使电流密度保持在规定的范围内。

一般是在氧化开始的15分钟内使电压逐步由0升至25V，维持电流密度在2A/dm2左右，然后再逐步将电压升至40V，并维持到氧化处理结束。

总计时间约1小时。

杂质在铬酸阳极化电解液中，SO42-、Cl-、Cr3+都是有害的杂质。

SO42-含量超过0.5g/L，Cl-含量超过0.2g/L时，氧化膜变粗糙。

Cr3+使氧化膜变得暗而无光。

因此，配制电解液时应当使用蒸馏水或去离子水。

SO42-：

当溶液中SO44-含量过多时，可以加入Ba（OH）2或者BaCO3，使其生成BaSO4沉淀，经过滤除去。

Cl-：

如Cl-含量太多，只能弃去部分溶液重新进行调整，或者全部更换。

Cr3+：

在阳极化过程中Cr6+在阴极上还原产生Cr3+。

当溶液中Cr3+积累过多时，可以通电进行处理，使Cr3+在阳极上氧化为Cr6+。

通电方法是：

以铅作阳极，不锈钢作阴极，维持阳极电流密度ia=0.2A/dm2，阴极电流密度ic=10A/dm2。

阳极化工艺种类,硫酸阳极化工艺,铬酸阳极化工艺,草酸阳极化工艺,瓷质阳极化工艺,硬质阳极化工艺,草酸阳极化工艺,工艺1适用于纯铝材料制作电绝缘氧化膜，工艺2、3适用于纯铝和铝镁合金的表面装饰。

影响因素,电压由于草酸阳极氧化工艺得到的氧化膜致密，电阻高，只有在高电压下才能获得较厚的氧化膜。

为了防止氧化膜不均匀，和高电区发生电击穿现象，操作过程中必须逐步升高电压。

杂质草酸阳极化电解液对Cl-非常敏感，一般允许含量为0.04g/L，过高则膜层会出现腐蚀斑点。

配制溶液应使用蒸馏水或者去离子水。

Al3+的含量不允许超过3g/L，过多时需要更换溶液或者弃去部分溶液补加新液。

根据经验，每通电1安培小时，约消耗草酸0.130.14g，同时有0.080.09g铝离子进入溶液。

阳极化工艺种类,硫酸阳极化工艺,铬酸阳极化工艺,草酸阳极化工艺,瓷质阳极化工艺,硬质阳极化工艺,瓷质阳极化工艺,从性能和成本上看，工艺1混酸法最佳，工艺2次之。

从工艺操作上看，工艺2稳定，操作简便，容易掌握，工艺1次之，最不易掌握的是工艺3（草酸钛钾法）。

最适合瓷质阳极氧化的材料是纯铝和铝镁合金。

配制溶液应当使用蒸馏水和去离子水。

特点,瓷质阳极氧化工艺可以得到具有瓷釉或搪瓷般光泽的氧化膜，膜层致密、不透明、结合力好、硬度高、耐磨性和耐蚀性强，还具有良好的绝热性、电绝缘性和吸附性，能染色，色泽美观。

阳极化工艺种类,硫酸阳极化工艺,铬酸阳极化工艺,草酸阳极化工艺,瓷质阳极化工艺,硬质阳极化工艺,硫酸硬质阳极化工艺,工艺1和2适用于变形铝合金，工艺3适用于铸造铝合金。

在进行硬质阳极氧化时，由于电压高，工件与挂具的接触必须牢靠，工件与工件之间、工件与阴极之间必须保持较大距离。

在硬质阳极化工艺中以硫酸溶液最为常用,硫酸浓度在硫酸硬质阳极化工艺中，硫酸浓度一般为100300g/L。

如果硫酸浓度低，生成的氧化膜硬度高，对纯铝更为明显；但对于硬铝和含铜量较高的铝合金，则应采用高硫酸浓度。

合金成分在硬质阳极化过程中，铝合金的成分对氧化膜的质量有一定影响。

当合金的含铜量大于5%或含硅量大于7%，不宜使用直流电流，而宜采用交直流迭加电流或直流迭加脉冲电流。

阳极电流密度开始氧化时的阳极电流密度应当控制在0.5A/dm2左右，在25分钟内分58次逐步提高到2.5A/dm2左右，这样可以得到与基体结合力很强的氧化膜。

为此，初始电压为711V，对含铜大于2.5%又含锰的铝合金为2024V。

此后，每隔5分钟调整一次电压，保持电流密度为2.5A/dm2，最高不超过5A/dm2,直到氧化结束。

温度一般来说，当温度低时，生成的氧化膜硬度高，耐磨性好。

但对纯铝来说，在611下得到的氧化膜的硬度和耐磨性比在0氧化得到的膜要高。

为了获得具有较高硬度和耐磨性的氧化膜，对有包铝层的钣金件，建议在611下进行硬质阳极氧化。

影响因素,混酸硬质阳极化工艺,混酸硬质阳极化工艺的电解液是在硫酸或草酸溶液的基础上加入一定量的有机酸或少量无机盐，如丙二酸、乳酸、苹果酸、磺基水杨酸、酒石酸、甘油、硼酸、硫酸锰、水玻璃等。

这样可以在接近常温的条件下获得较厚的硬质阳极化膜，而且膜的质量有所提高。

硬质阳极氧化膜的特点,膜厚度大可以在铝及铝合金制品表面生成质硬、多孔的厚氧化膜，厚度最大可达250m。

故硬质阳极氧化又称为厚层阳极氧化硬度高、耐磨硬质阳极氧化膜的硬度很高，纯铝上的氧化膜的显微硬度（HV）可达1200015000MPa，膜层多孔，可吸附和贮存各种润滑油，提高减摩能力。

绝缘硬质阳极氧化膜的电阻率很高，经过封闭处理后平均1m厚的氧化膜可耐压25V。

耐热硬质阳极氧化膜的熔点高达2050，而且导热系数低，约为0.421.26W/cm.耐腐蚀硬质阳极氧化膜经封闭处理后在大气和海洋气候条件下具有很好的抗蚀能力。

氧化膜与纯铝及铝合金的结合力很强。

硬质阳极氧化膜也分为两层：

阻挡层和孔膜层，但与普通氧化膜相比，结构上有许多差别。

铝阳极化工艺流程,预处理,阳极化,后处理,除油,碱蚀,出光,化学抛光或电化学抛光,着色,封闭,阳极氧化膜de着色,机理：

（1）有机染料与氧化膜不发生化学反应，染色只是由于在氧化膜孔隙中物理吸附了有机染料。

（2）有机染料分子与氧化铝分子发生了化学反应，由于化学结合而存在于膜孔中。

这种化学结合的方式有如下几种：

氧化铝与染料分子上的磺酸基形成共价键，氧化铝与染料上的酚基形成氢键，氧化物中的铝与染料分子形成络合物等。

具体结合形式取决于染料分子的性质和结构。

常用染料与染色工艺,无机颜料着色,阳极氧化膜de着色,采用无机颜料着色时所用溶液分为两种，这两种溶液本身不具有所需颜色，只有在氧化膜孔隙中发生化学反应后才能产生所需色泽。

无机颜料着色工艺,着色时，工件清洗后立即浸入溶液中约1015分钟，取出用水清洗一下，再浸入溶液中约1015分钟。

使进入膜孔中的两种盐发生化学反应，生成所需要的不溶性有色盐。

显色原理：

由于各种电解着色液中所含的重金属离子的种类不同，在氧化膜孔底阻挡层上沉积的金属种类也不同，粒子大小和分布的均匀度也不相同，因而对各种不同波长的光发生选择性吸收和反射，从而显出不同的颜色。

电解着色,阳极氧化膜de着色,铝及铝合金的电解着色是将经过阳极氧化的制件浸入含有重金属盐的电解液中，通过交流电作用，发生电化学反应，使进入氧化膜微孔中的重金属离子还原为金属原子，沉积于孔底阻挡层上而着色。

特点：

用电解着色工艺得到的彩色氧化膜具有良好的耐磨性、耐晒性、耐热性、耐腐蚀性和色泽稳定持久等优点，在建筑装饰用铝型材上获得了广泛的应用。

采用的方法有直流阴极电流法、交直流叠加法、脉冲氧化法、直流周期换向法、间断阴极电流法、不对称交流法等。

电解着色工艺,主盐：

在电解着色过程中，重金属主盐浓度应控制在工艺范围内，过低不易在膜孔中着上颜色，过高则容易产生浮色，很容易脱落。

温度温度一般控制在2035较为适宜，过低着色速度慢，只能着较浅的颜色，高于40则着色速度太快，容易产生浮色。

电压交流电压低，着色较浅，提高电压可以增加着色深度。

因此在同样条件下，改变电压就可以在氧化膜微孔内分别着上多种不同的单色。

时间在着色液的浓度、pH值、温度和交流电压都相同的条件下，随着电解着色时间的逐步延长，可以在氧化膜的微孔内分别着上由浅到深的不同单色。

工艺分析,三类着色方法示意,阳极氧化膜的封闭处理,由于铝及其合金的阳极氧化膜具有很高的孔隙率和吸附性能，很容易被污染。

染色后的氧化膜若不经特殊处理，已染上的色彩的牢固性和耐晒性也较差。

因此，在工业生产中，经阳极氧化后的铝及其合金制品，不论着色与否，都要进行封闭处理。

热水封闭法,热水封闭的原理是利用Al2O3的水化作用Al2O3+nH2O=Al2O3nH2O式中n为1或3。

当Al2O3水化为一水合氧化铝（Al2O3H2O）时，其体积可增加约33%；生成三水合氧化铝（Al2O33H2O）时，其体积几乎增大一倍，可将孔隙完全堵塞。

早期文献认为水化物层仅在表面一微米的深度存在；而七十年代以后的一些论文则认为水化反应首先在孔隙底部开始，逐渐向外扩展，孔隙并未完全封闭，只是孔壁增厚，孔径变窄。

这些争论说明了氧化膜封闭中水化反应的复杂性。

热水封闭适用于无色氧化膜。

热水温度为90100，pH值6.57.5，封闭时间1530分钟。

封闭用水必须是蒸馏水或去离子水，而不能用自来水，因为自来水中的杂质近入氧化膜微孔会降低氧化膜的透明度和色泽。

蒸汽封闭的原理与热水封闭相同。

蒸汽温度为100110，压力0.10.3MPa，处理时间30分钟。

封闭在蒸缸中进行。

蒸汽封闭法不会造成着色氧化膜产生流色现象，但成本较高。

热水和蒸汽封闭应在氧化（或着色）后立即进行。

高温封闭易产生粉霜现象，可以加入粉霜抑制剂。

蒸汽封闭法,重铬酸盐封闭法,封闭液的配方和工艺条件如下重铬酸钾（K2Cr2O7）6070g/LpH值（用Na2CO3调整）67温度9095封闭时间1525min（配制溶液应当用蒸馏水或去离子水）当经过阳极氧化后的制件进入溶液时，氧化膜表面和孔壁的氧化铝与水溶液中的重铬酸钾发生化学反应2Al2O3+3K2Cr2O7+5H2O=2Al（OH）CrO4+2Al（OH）Cr2O7+6KOH生成的碱式铬酸铝及碱式重铬酸铝沉淀和热水分子与氧化铝生成的一水合氧化铝及三水合氧化铝一起封闭了氧化膜的微孔。

氧化膜经重铬酸盐溶液封闭后呈黄色，耐蚀性较高。

此法适用于封闭硫酸阳极化法得到的氧化膜，而不适宜封闭经过着色的装饰性氧化膜。

水解盐封闭法,在接近中性和加热的条件下，使镍盐、钴盐的极稀溶液被氧化膜吸附，随即发生水解反应Ni2+2H2O=Ni（OH）2+2H+Co2+2H2O=Co（OH）2+2H+生成的氢氧化镍或氢氧化钴沉积在氧化膜的微孔中，使孔被封闭。

特点:

因为少量的氢氧化镍和氢氧化钴几乎是无色的，用来封闭已着色的氧化膜，不会影响制品的色泽，而且还会和有机染料形成络合物，从而增加染料的稳定性和耐晒性。

常用水解盐封闭工艺,铝阳极化、着色自动线,第六章化学转化膜,1.概述2.铝及其合金的阳极化3.钢铁的化学氧化4.钢铁的磷酸盐处理5.铬酸盐钝化,3.钢铁的化学氧化3.1化学氧化膜的性质和用途3.2钢铁化学氧化工艺3.3钢铁化学氧化的机理3.4氧化膜的后处理3.5常温发黑工艺,氧化膜主要由磁性氧化铁（Fe3O4）组成，膜厚一般为0.51.5m，最厚可达2.5m。

依据钢铁的成分、表面状态和氧化操作条件的不同，氧化膜的颜色呈灰黑、深黑或蓝黑色，故习惯上又称为发蓝或发黑。

什么是化学氧化？

钢铁的化学氧化是将钢铁制件浸在含有氧化剂的碱性溶液中进行处理，使其表面形成一层保护性氧化膜的过程。

3.钢铁的化学氧化3.1化学氧化膜的性质和用途3.2钢铁化学氧化工艺3.3钢铁化学氧化的机理3.4氧化膜的后处理3.5常温发黑工艺,单槽法操作简单，使用比较广泛，配方1：

通用氧化液，操作方便，膜层美观光亮，但膜较薄；配方2：

氧化速度快，膜层致密，但光亮度稍差。

钢铁化学氧化单槽法工艺,由于在较高温度下才能获得较厚的膜，但此时不仅膜的结构疏松，而且容易产生红色挂灰。

考虑到问题主要发生在氧化初期，故使用双槽法工艺可以避免。

钢铁化学氧化双槽工艺,双槽法是将钢铁部件在两个浓度和工艺条件不同的氧化溶液中进行两次氧化处理，此法得到的氧化膜较厚，耐蚀性较高，而且还能消除零件表面的红色挂灰。

配方1：

可以获得保护性能好的蓝黑色光亮氧化膜，配方2：

可以获得较厚的黑色氧化膜。

双槽法氧化中钢上氧化膜的成长,影响因素,温度在碱性溶液中进行氧化处理，必须在沸腾温度下进行，溶液的沸点随氢氧化钠浓度的增加而升高。

提高温度使氧化速度加快，膜层薄而致密。

温度过高，氧化膜的溶解速度加快，成膜速度减慢，膜层疏松。

在一般情况下，工件进槽温度应取下限值，出槽温度应取上限值。

影响因素,3.钢铁的化学氧化3.1化学氧化膜的性质和用途3.2钢铁化学氧化工艺3.3钢铁化学氧化的机理3.4氧化膜的后处理3.5常温发黑工艺,化学过程,钢铁表面在热碱溶液和氧化剂（硝酸钠或亚硝酸钠）的作用下生成亚铁酸钠4Fe+NaNO3+7NaOH=4Na2FeO2+2H2O+NH33Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+H2O+NH3亚铁酸钠进一步与溶液中的氧化剂反应生成铁酸钠2Na2FeO2+NaNO3+H2O=Na2Fe2O4+NaNO2+2NaOH6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+7NaOH+NH3随即铁酸钠（Na2Fe2O4）与亚铁酸钠（Na2FeO2）相互作用生成磁性氧化铁Na2Fe2O4+Na2FeO2+2H2O=Fe3O4+4NaOH,3.钢铁的化学氧化3.1化学氧化膜的性质和用途3.2钢铁化学氧化工艺3.3钢铁化学氧化的机理3.4氧化膜的后处理3.5常温发黑工艺,为了提高化学氧化膜的抗蚀能力，氧化后应进行填充处理。

方法是：

（1）3050g/L的肥皂水溶液，8090，浸泡12分钟。

（2）5080g/L的重铬酸钾（K2Cr2O7）溶液，7080，浸泡510分钟。

除涂漆的零件外，经过填充处理后，必须在105110的机油、锭子油或变压器油中浸510分钟。

氧化膜的后处理,常温酸性化学氧化工艺氧化液的主要成分是铜盐和四价硒盐。

钢铁制品在氧化液中首先产生置换铜层，铜层再与硒盐发生氧化还原反应，生成一层硒化铜黑色膜覆盖在钢制品表面：

Fe+Cu2+=Fe2+Cu3Cu+2SeO32-+6H+=2CuSe+Cu2+3H2O由于基体铁不参与成膜，所以是一种假转化膜层。

常温发黑工艺,现在常温发黑工艺作为商品技术尚未公开，下面是一个试验工艺：

CuSO42g/LNiCl22g/LSeO23g/LRTB-I2g/LRTB-II3g/LOP-100.5g/LpH2.53.5温度540时间410min,硫酸铜和二氧化硒硫酸铜的浓度以1.53g/L为宜，浓度小于1.5g/L时膜的黑度不好；大于4g/L时置换铜的速度快，膜的结合力差。

二氧化硒的浓度以24g/L为宜，浓度低于1.5g/L膜仍显红色，浓度过高则带出损失大。

氯化镍氯化镍是催化剂，可以提高成膜速度，浓度以1.53g/L为宜。

浓度小于1g/L时催化作用不显著，大于3g/L时反应速度太快，膜的结合力差。

RTB-I和RTB-IIRTB-I和RTB-II分别是络合剂和稳定剂。

RTB-I络合铜，控制其置换速度，以保障结合力，加入量以1.52.5g/L为宜。

RTB-II可抑制沉淀物的产生，同时拓宽溶液对材质的适用性。

OP-10OP-10是表面活性剂，作用是使膜均匀一致，消除发花现象。

常温发黑工艺的影响因素,pH值pH值控制在2.53.5，