发黑工艺处理后工件的表面粗糙度没有固定标准,且通常与处理前的表面粗糙度高度相关,工艺本身对粗糙度的改变程度较小。其核心规律是:发黑膜层极薄,基本不会 “填平” 或 “磨平” 工件表面原有的微观凹凸,因此处理后的粗糙度主要由前道加工工序(如车削、铣削、磨削、抛光等)决定。
发黑工艺的本质是在钢铁工件表面通过化学或电化学反应,生成一层极薄的氧化膜(如高温发黑的 Fe?O?膜、常温发黑的复合氧化膜),膜层厚度通常仅为 0.5~5μm(部分常温发黑甚至更薄)。
这种厚度远不足以改变工件表面原有的微观轮廓 —— 例如,若前道磨削后粗糙度为 Ra 1.6μm,发黑后粗糙度大概率仍在 Ra 1.2~2.0μm 范围内波动,不会出现数量级的变化。
发黑过程可能对粗糙度产生**±0.1~0.5μm(Ra 值)的微小改变**,具体取决于工艺类型和参数,且影响通常不显著:
高温化学发黑:
反应在 135~145℃的强碱性溶液中进行,工件表面会发生轻微的氧化溶解,可能使表面微观凸起处略微 “钝化”,粗糙度有极轻微的降低(通常<0.2μm Ra),但几乎不影响宏观手感和精度。
常温(低温)化学发黑:
反应温和,主要是膜层在表面沉积,对基体的溶解作用极弱,因此对原有粗糙度的改变更小,甚至可认为 “完全不改变”。
膜层性能较弱,耐蚀性差
常温发黑形成的氧化膜(成分多为铁的氧化物、磷酸盐或硒化物复合层,非纯 Fe?O?)通常更薄、孔隙率更高,基础耐蚀性远不及高温发黑。若不进行后续钝化、浸油或涂漆封闭,在潮湿环境中极易生锈,使用寿命较短。
膜层附着力与耐磨性欠佳
膜层与钢铁基体的结合力相对松散,受到摩擦、碰撞或轻微外力时易出现脱落、掉渣现象;同时,膜层的硬度较低,耐磨性较差,无法满足有摩擦工况的使用需求。
药剂稳定性差,寿命较短
常温发黑液多为商品化的复配药剂,对杂质(如油污、酸液、金属碎屑)极为敏感,少量污染就可能导致药剂失效或发黑效果不均;且单次使用周期较短,需要频繁更换或补加,长期批量生产时药剂消耗成本可能上升。
环保与安全风险需警惕
部分常温发黑液为提升效果,可能含有硒化物、铬酸盐等重金属成分(尤其在钝化步骤中),若废液未经达标处理直接排放,会造成环境污染;同时,药剂仍具有一定腐蚀性,操作时需做好基础防护。
适用范围较窄
- 对工件材质的适配性不如高温发黑,虽可处理碳钢、合金钢,但对高碳合金钢、铸铁等材质的发黑效果易出现不均、发灰等问题。
- 不适用于对耐蚀性、耐磨性有较高要求的关键结构件(如机械传动件、户外用工件),多局限于装饰性发黑或临时防锈场景。