发黑件在湿热环境中出现锈蚀现象的分析及防护

李峥

摘要：设备长时期在湿热的环境下工作运行或进行了长时间湿热试验（温度60℃，湿度85%-95%）后，在进行外观检查时，经常会发现部分零部件上出现锈蚀现象，其现象多集中在未进行防锈处理的零部件加工表面、标准件螺栓螺钉上，除此之外，在一些已进行发黑处理的零部件上表面也会出现锈蚀现象。

对零部件进行发黑工艺处理是防止零部件在湿热环境下锈蚀的一种处理办法，因此对发黑件出现生锈现象的原因和预防显得尤为重要。下面便就此现象进行一系列分析并对其防控采取措施。

关键词：发黑件;锈蚀;维护

一、对发黑件锈蚀现象的机理进行分析。

在湿热的环境设备，为了增强部分其防锈防腐蚀的能力会对其进行了表面发黑的处理，发黑件零部件材料都是碳钢。在设备运行一段时间后试验后，部分发黑零部件上便出现锈蚀现象，锈蚀颜色均是棕红色，该物质为铁锈。

零部件表面暴漏在潮湿的空气中跟二氧化碳接触时，表面就会被一层酸性电解质溶液所包围。由于零件中含有少量的碳，当表面覆盖着弱酸性电解质溶液时，就形成若干原电池，铁是负极，碳是正极。铁被氧化

Fe-2e-→Fe2+

Fe2+继续与氧气发生反应

4Fe2++O2+2H2O==4Fe3++4OH-

Fe3+和OH-生成氢氧化铁沉淀。空气中的二氧化碳跟氢氧化铁反应，就生成碱式碳酸铁。此外，铁和空气中的氧化反应还生成氧化铁，这些铁的化合物就是发黑件锈蚀的主要成分。

二、发黑件因工艺缺陷产生锈蚀原因分析

发黑是化学表面处理的一种常用手段，原理是使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝空气，达到防锈目的。外观要求不高时可采用发黑处理，钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。

零部件发黑处理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。 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。发黑时所需温度的温度较大，大概在135-155℃之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已。因此发黑处理的整个工艺流程就显得尤为重要。

零部件发黑处理的工艺流程为：清洗→除油→水洗→酸洗→水洗→发黑→空气氧化→水洗→脱水油封，每一流程都需要严格控制，那么我们就从工艺流程的几个重要步骤针对发黑件锈蚀问题进行分析。

a）清洗

发黑零件必须表面清洁，不得有锈斑、油污、积盐、氧化物和其他赃物。如果清洗不干净，发黑后的零部件在未清理干净的位置将进一步锈蚀和氧化，则在湿热环境运行工作时设备的零部件将会出现继续锈蚀现象。

b）除油

除油是发黑的关键工序，关系到发黑的成败，凡是发黑的零件必须将其表面的油污清除干净否则不能成膜或成膜不均，影响发黑质量。因此发黑质量不好势必导致发黑件在湿热的条件下出现锈蚀。

c）酸洗

酸洗是除油后的零件进行的工序，以增加零件表面活性，根据零件表面锈蚀的情况，采用不同浓度的盐酸溶液处理，最终将零件上的锈斑除净为止，然后将零件洗净。如果酸洗不彻底，发黑后的零部件在未清理干净的位置将进一步锈蚀和氧化，则在湿热环境运行工作时也会出现继续锈蚀现象。

d）发黑

发黑则是将清洗后无油、无锈斑的零件浸入发黑液中进行处理，使其零件表面生成一层黑色网孔状的氧化膜，其膜层需在空气介质中氧化，使其附着在零件表面的水膜和空气中的CO2、SO2或其他氧化气体作用，进一步促进溶液对零件表面的氧化成膜。因此发黑质量不好必导致发黑件在湿热的条件下出现锈蚀现象。

e）脱水封油

脱水封油是对发黑后零部件必须进行的表面处理。发黑并经水洗的零件表面呈微孔状，其防锈性能很差，所以必须进行脱水油封处理，其方法是在CM-L水膜置换油内进行浸渍处理。然后再涂上普通防锈油已达到微孔封闭，提高抗蚀能力。

如果发黑件在发黑后脱水封油处理不当将直接导致零部件锈蚀。具体有以下几种情况：

1、未进行浸油脱水处理很快变色锈蚀。

2、使用一般油脂涂覆未进行脱水防护处理的工件表面，使工件表面的水渍被封在了油膜里，该工件在湿热的条件下很快就出现锈蚀现象。

3、零部件在脱水过程中带入了水份，未达到脱水的目的，在湿热的条件下也会很快出现锈蚀现象。

三、发黑件因保养维护不足产生锈蚀分析

有零部件采用发黑处理的设备在湿热环境中工作，在必要时需对发黑零件表面进行涂油防锈保护，但在设备运行一段时间后，发黑处理零件仍会出现锈蚀现象，且产生锈蚀的程度大有不同，因此对涂油后依旧出现锈蚀现象的原因进行归纳。

a）发黑件未涂油

经发黑脱水封油处理后的零部件上的油膜在安装和使用时减少，设备在使用前对该零件未进行涂油防锈保护，使零件发黑氧化膜直接暴露在外，在湿热的条件下直接与空气接触逐渐出现锈蚀现象。

b）发黑件涂油流失

发黑件在设备运行使用前进行了涂油防锈保护，但由于涂油流失，零件的局部会出现涂油油层稀薄或没有油膜的现象，因此在湿热的条件下也会逐渐出现锈蚀。

四、发黑件的防锈蚀控制及措施

为了防止零部件在湿热环境下出现锈蚀现象，设备的设计过程中在对零部件防锈处理时是否选择发黑处理应进行进行充分考虑，同时对选择发黑处理的零部件在工艺流程的控制以及发黑件在湿热环境下工作时的维护均显得尤为重要。

a）什么情况下选择对零部件进行发黑处理

首先是为了防止氧化生锈的零部件可选择发黑处理，但精密零件需要发黑的，要注意发黑后零件尺寸会变大0.02MM左右。

其次是在工作運行中或安装调试时零部件与接触零部件产生摩擦具有相对运动，该零部件可选择发黑处理，如轴类零部件;

最后就是有些零部件形状不规则，对于喷漆喷塑处理有所不到位的，该零部件可选择发黑处理，但体积过大的零部件还要首选漆面处理。

b）发黑件工艺流程的控制及检验

在零部件进行发黑氧化处理的每一道工序都有严格的质量控制，对每一个零部件进行排查，包括清洗除油发黑的每个流程进行完毕后均有检查 ，经检验合格后的产品方可进入下一流程。

进行发黑处理后的零部件要进行成品复检，通过对外观的检查逐一排查，对发黑外观要求则是：

1、外观呈蓝黑色或深黑色。

2、膜层结晶致密、均匀，产品无露底，无明显色差，无发白等异常现象。

凡检查出表面出现白斑、发花、 颜色不正、 氧化膜不牢 、锈斑等现象的零件均视为不合格，不予使用安装。

因此通过对工艺流程每一步骤的严格控制，确保发黑零部件在装配使用前均为合格零部件。

c）发黑件在湿热环境中的防锈涂油保护要到位

设备使用前要对发黑件进行涂油保护，确保涂油要涂抹均匀且不要出现涂油流失显现。因为在操作过程中发黑件表面的油膜会因为人为的接触而被擦去，因此一定要定期对发黑件进行维护保养，确保有的发黑件未涂油或涂油的发黑件涂油层不均局部基体表面外漏，与空气接触。

五、总结

对零件进行发黑表面氧化处理是对设备防锈保护的一种措施，对发黑工艺流程的控制和对发黑件使用的维护保养是确保防止锈蚀的关键。随着加工材料和工艺技术的进步，越来越多的防锈蚀保护措施得以应用，但要做好真正的保护还是要对每一个流程进行严格检验控制和对成品设备的维护及保养。