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工艺技术

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氧化处理

氧化处理

       从广义的角度讲,物质失去电子的过程叫做氧化,相反,得到电子的过程叫做还原。从狭义的角度讲,人们习惯把物质与氧反应生成氧化物的过程叫做氧化,物质失去氧的过程叫做还原。在金属热处理领域,氧化工艺主要指的是金属与氧化剂反应生成金属氧化物的表面处理工艺。通常是指氧原子与金属表面的Fe发生反应生成Fe2O3以及Fe3O4的过程。其中,氧化生成的Fe2O3一般呈橙红色,质地疏松,耐腐蚀性差,就是我们通常所说的“红锈”,“铁锈”;Fe3O4呈蓝黑色,质地致密,耐腐蚀性优良。因此,如果我们能够控制金属表面只生成致密的Fe3O4氧化层,而不生成疏松的Fe2O3氧化层,不仅能获得均匀的蓝黑色外观,还能使得金属表面获得优良的耐腐蚀性能。经过进一步地抛光和浸油润滑之后,金属表面的摩擦系数会更小,从而获得更好的耐摩擦磨损的性能。


       金属材料的氧化处理有很多种,最为常用的是用水蒸汽在450~550℃的温度区间对金属表面进行处理,因此又被称为“蒸汽处理”(Steam Treating)。铁基材料的氧化因为生成的Fe3O4氧化膜主要呈蓝黑色,因此又被称为“发蓝”或者“发黑”工艺。还有一些氧化处理是在盐浴中进行的,比较典型的是“QPQ”工艺,实际上是盐浴氮化加氧化的复合工艺。


       在气体氮化之后,也可以跟随氧化工艺,习惯上称这种氧化为“后氧化”(Post-oxdiation),意为氮化之后的氧化。后氧化工艺可以在氮化炉中随即进行,也可以在专门的氧化炉中进行。后氧化采用的介质主要是纯水,可以先汽化为水蒸气再通入炉内,也可以直接滴入利用炉内高温汽化。后氧化的温度一般控制在550℃以下,超过这一温度会有不稳定的FeO产生,影响氧化膜的致密性。后氧化的时间视不同的钢材以及所需的氧化膜厚度而定,一般氧化膜的厚度控制在1um~3um之间,超过这一厚度,氧化膜中的Fe2O3含量会上升,反而影响耐腐蚀性能。


       氮化加后氧化的工艺组合成功应用于许多需要耐磨耐腐蚀的汽车零部件上,比如转向机构中的球头,销子,轴承套圈,紧固件,垫片等等。氮化之后的超强表面硬度加上后氧化之后的耐腐蚀性完美结合,使得零件的磨损量降到最低,极大延长零部件的使用寿命。氮化加后氧化符合处理工艺也越来越多地应用于工模具行业,比如用作铝挤压模具的热作钢H13,经过氮化加后氧化表面处理之后,可以极大地提高模具的耐热熔损性能,减少铝液在模具表面的粘连,成倍地提高模具的使用寿命。