發黑工藝處理后工件的表面粗糙度沒有固定標準,且通常與處理前的表面粗糙度高度相關,工藝本身對粗糙度的改變程度較小。其核心規律是:發黑膜層極薄,基本不會 “填平” 或 “磨平” 工件表面原有的微觀凹凸,因此處理后的粗糙度主要由前道加工工序(如車削、銑削、磨削、拋光等)決定。
發黑工藝的本質是在鋼鐵工件表面通過化學或電化學反應,生成一層極薄的氧化膜(如高溫發黑的 Fe?O?膜、常溫發黑的復合氧化膜),膜層厚度通常僅為 0.5~5μm(部分常溫發黑甚至更薄)。
這種厚度遠不足以改變工件表面原有的微觀輪廓 —— 例如,若前道磨削后粗糙度為 Ra 1.6μm,發黑后粗糙度大概率仍在 Ra 1.2~2.0μm 范圍內波動,不會出現數量級的變化。
發黑過程可能對粗糙度產生**±0.1~0.5μm(Ra 值)的微小改變**,具體取決于工藝類型和參數,且影響通常不顯著:
高溫化學發黑:
反應在 135~145℃的強堿性溶液中進行,工件表面會發生輕微的氧化溶解,可能使表面微觀凸起處略微 “鈍化”,粗糙度有極輕微的降低(通常<0.2μm Ra),但幾乎不影響宏觀手感和精度。
常溫(低溫)化學發黑:
反應溫和,主要是膜層在表面沉積,對基體的溶解作用極弱,因此對原有粗糙度的改變更小,甚至可認為 “完全不改變”。
膜層性能較弱,耐蝕性差
常溫發黑形成的氧化膜(成分多為鐵的氧化物、磷酸鹽或硒化物復合層,非純 Fe?O?)通常更薄、孔隙率更高,基礎耐蝕性遠不及高溫發黑。若不進行后續鈍化、浸油或涂漆封閉,在潮濕環境中極易生銹,使用壽命較短。
膜層附著力與耐磨性欠佳
膜層與鋼鐵基體的結合力相對松散,受到摩擦、碰撞或輕微外力時易出現脫落、掉渣現象;同時,膜層的硬度較低,耐磨性較差,無法滿足有摩擦工況的使用需求。
藥劑穩定性差,壽命較短
常溫發黑液多為商品化的復配藥劑,對雜質(如油污、酸液、金屬碎屑)極為敏感,少量污染就可能導致藥劑失效或發黑效果不均;且單次使用周期較短,需要頻繁更換或補加,長期批量生產時藥劑消耗成本可能上升。
環保與安全風險需警惕
部分常溫發黑液為提升效果,可能含有硒化物、鉻酸鹽等重金屬成分(尤其在鈍化步驟中),若廢液未經達標處理直接排放,會造成環境污染;同時,藥劑仍具有一定腐蝕性,操作時需做好基礎防護。
適用范圍較窄
- 對工件材質的適配性不如高溫發黑,雖可處理碳鋼、合金鋼,但對高碳合金鋼、鑄鐵等材質的發黑效果易出現不均、發灰等問題。
- 不適用于對耐蝕性、耐磨性有較高要求的關鍵結構件(如機械傳動件、戶外用工件),多局限于裝飾性發黑或臨時防銹場景。