不銹鋼化(hua)學(xue)熱處理發黑(hei)(hei)法有堿性(xing)發黑(hei)(hei)、常溫(wen)發黑(hei)(hei)和余(yu)熱發黑(hei)(hei)等。
一、堿性發黑工藝
堿性發黑是將零件放在一定溫度的堿性溶液中進行氧化處理,使零件表面生成一層氧化膜(Fe3O4),這層氧化膜組織較緊密,能牢牢地與金屬表面結合。依處理條件的不同,該氧化膜可呈現亮藍色到亮黑色。不僅對金屬表面起防銹作用,還能增加金屬表面的美觀。對淬火零件來說,還能起到消除應力的作用,所以堿性發黑幾十年來在工業上一直得以廣泛應用。
堿性發黑過程也是一個化學反應過程,最后在不銹鋼零件表面生成Fe3O4氧化膜。其化學反應方程式為:
鋼鐵堿性氧(yang)化(hua)工藝流(liu)程:脫(tuo)脂(zhi)→清(qing)(qing)洗(熱水(shui)(shui))→清(qing)(qing)洗(流(liu)動水(shui)(shui))→酸(suan)洗→清(qing)(qing)洗(流(liu)動水(shui)(shui))→中和(he)→氧(yang)化(hua)→清(qing)(qing)洗(回收槽中)→清(qing)(qing)洗→皂化(hua)→清(qing)(qing)洗(熱水(shui)(shui)) →干燥→檢驗(yan)→浸油→停(ting)放。
a. 脫脂
除(chu)掉工(gong)件上粘附的(de)油跡,為酸洗作準備。脫(tuo)脂工(gong)序在脫(tuo)脂槽中進(jin)行(xing)。
脫脂(zhi)溶液配(pei)比有三種(zhong):
①. 氫氧化鈉50~60g/L,碳酸鈉70~80g/L,水1L。在沸騰狀態下使用,煮洗20~30min。
②. 氫氧化鈉130g/L,碳酸鈉50g/L,磷酸鈉50g/L,硅酸鈉4g/L,水 1L。使用溫度為95~100℃,煮洗20~30min,多用于油污嚴重的工件脫脂。
③. 應用664活性劑 20g/L,HO1L,2~3min 基本可以去凈油污。
b. 酸洗
為了去掉工件(jian)的銹跡(ji)、氧化皮(pi)和活化工件(jian)表面,應(ying)將工件(jian)在20%~35%(質量分數(shu))的工業(ye)鹽酸中酸洗,時間在30s以(yi)上。氧化皮(pi)厚的工件(jian),應(ying)酸洗至潔凈,但應(ying)防止(zhi)工件(jian)腐蝕。
為減少氫脆(cui),可在鹽(yan)酸(suan)(suan)(suan)中添(tian)加0.2%~0.5%(質(zhi)量(liang)分數)尿(niao)素。工件酸(suan)(suan)(suan)洗后,先在清水(shui)中沖洗,再在3%(質(zhi)量(liang)分數) 碳酸(suan)(suan)(suan)鈉溶液中中和殘酸(suan)(suan)(suan)后即可發黑。
c. 氧化(發黑)
鋼(gang)鐵工(gong)件發黑溶液(ye)的成分和工(gong)藝條件見表10-11。
e. 皂化
皂(zao)化是使工件發黑生成的氧化鐵膜微孔內(nei)的鐵轉化成硬脂酸鐵(能(neng)浸潤油(you),而不被水浸潤),呈(cheng)鈍化狀態,從而提高抗蝕能(neng)力。
皂化液用 30~50g/L的(de)肥皂水溶液組成。工作溫度為80~100℃,處(chu)理時間(jian)3~5min。
e. 浸油
浸油的目(mu)的是(shi)使工(gong)件(jian)的耐蝕(shi)性進一步提高,并(bing)且使工(gong)件(jian)外觀(guan)有光澤,氧化膜(mo)更為(wei)美觀(guan)。油脂有:10號(hao)全(quan)損耗(hao)系(xi)統用油、3號(hao)錠子油、變壓器(qi)油等,工(gong)作溫度(du)為(wei)100~110℃,浸油時間3~5min。
二、常溫(wen)發黑工藝
常溫發黑工藝(yi)流程:除油→水洗(xi)→酸洗(xi)→水洗(xi)→一次(ci)發黑→漂洗(xi)→二次(ci)發黑→漂洗(xi)→封閉(bi)上油。
該工(gong)(gong)藝發(fa)黑(hei)時不(bu)需加熱(re),因(yin)發(fa)黑(hei)液(ye)為酸性,發(fa)黑(hei)前不(bu)需中和,發(fa)黑(hei)后零件在脫(tuo)水防銹(xiu)油中(常溫)浸泡,因(yin)此(ci)工(gong)(gong)件不(bu)需烘干、皂(zao)化。
常溫發黑液的配方:硝酸(HNO3)8~10mL/L、H2SeO3, 14~15g/L, CuSO4 · 5H2O 10~12g/L、C6H4(OH)2 5~6g/L、添加劑12~15g/L。
商品常溫發(fa)黑劑市場上(shang)品種較多(duo),其(qi)中H-845、SRB-1等(deng)應用較早。發(fa)黑液(ye)(ye)的(de)配比一般為原液(ye)(ye):水(shui)=1:3-5(體積比),合金(jin)鋼(gang)和不銹鋼(gang)取上(shang)限(xian),碳鋼(gang)、鑄鐵(tie)取下限(xian),新配液(ye)(ye)先(xian)試(shi)生產,檢(jian)驗合格(ge)后方可成批進行發(fa)黑處(chu)理(li)。品等(deng)。
發黑液呈酸性,發黑槽(cao)應為防(fang)酸材料,如聚氯乙烯,聚丙塑料或(huo)玻璃(li)鋼制工(gong)(gong)件(jian)在發黑液中浸液處(chu)理8~10min,工(gong)(gong)件(jian)之間(jian)應保持一定間(jian)隙,使之與(yu)液體均(jun)勻接(jie)觸。其(qi)他工(gong)(gong)序請參(can)閱堿性發黑工(gong)(gong)藝。
三、鋼鐵(tie)余熱(re)發黑工藝
鋼(gang)鐵(tie)余熱發黑(hei)劑(ji)(ji)(ji)是由多種(zhong)清(qing)洗(xi)防(fang)銹劑(ji)(ji)(ji)、有(you)機(ji)(ji)著色劑(ji)(ji)(ji)、有(you)機(ji)(ji)成(cheng)膜(mo)材料、乳化分(fen)散劑(ji)(ji)(ji)及表(biao)面(mian)助劑(ji)(ji)(ji)等多種(zhong)原(yuan)料組成(cheng)的(de)(de)。其發黑(hei)原(yuan)理是在發劑(ji)(ji)(ji)與(yu)金(jin)屬接觸(chu)的(de)(de)瞬間先(xian)進行金(jin)屬表(biao)面(mian)清(qing)洗(xi),同時利用工(gong)件上存在的(de)(de)余熱,使發黑(hei)液中(zhong)的(de)(de)有(you)機(ji)(ji)化合物(wu)成(cheng)膜(mo)材料依據熱反應(ying)聚合的(de)(de)機(ji)(ji)理凝聚沉積在金(jin)屬表(biao)面(mian),形成(cheng)一層含有(you)著色物(wu)質(zhi)的(de)(de)高分(fen)子材料的(de)(de)保(bao)護膜(mo)。通過該有(you)機(ji)(ji)包覆膜(mo)的(de)(de)附(fu)著和(he)封閉(bi)起到有(you)效的(de)(de)防(fang)腐防(fang)銹作用。另外,鋼(gang)鐵(tie)余熱發劑(ji)(ji)(ji)中(zhong)的(de)(de)表(biao)面(mian)助劑(ji)(ji)(ji)浸附(fu)在黑(hei)色有(you)機(ji)(ji)膜(mo)的(de)(de)表(biao)面(mian),起到增(zeng)加光澤并(bing)減少工(gong)件表(biao)面(mian)機(ji)(ji)械磨損的(de)(de)作用。
a. 種類
鋼(gang)鐵余熱發黑劑的種類:
JH—160 型:零件余熱(re)溫度(du)160~220℃。
JH-200 型(xing):零件(jian)余熱溫度200℃以(yi)上。
JH-350型(xing):零件余熱溫(wen)度350~600℃。
b. 工藝(yi)流程
鋼鐵余熱發黑的工藝流程:
①. 處理前的準備
使用(yong)JH-200型、JH-350型表面(mian)(mian)處理(li)液(ye)時,如(ru)果工件表面(mian)(mian)有(you)輕微浮銹(xiu)和(he)少量油污,不(bu)必進行前處理(li),適(shi)當(dang)提高處理(li)液(ye)濃(nong)度(du)即可。使用(yong)JH—160 型表面(mian)(mian)處理(li)液(ye)時,因處理(li)溫度(du)較低,工件表面(mian)(mian)應無油污和(he)銹(xiu)跡。
②. 處理液的配制
配料(liao)前(qian)將發劑(ji)原液搖動均勻,然(ran)后(hou)與水調配成所需濃(nong)度(du)的使(shi)(shi)用(yong)(yong)液。其濃(nong)度(du)應根據(ju)工件(jian)的材質、大(da)小和(he)溫度(du)等因素確定(ding)。原則上(shang)是中、低(di)(di)碳鋼(gang)及(ji)滲碳鋼(gang)采用(yong)(yong)低(di)(di)濃(nong)度(du),大(da)工件(jian)采用(yong)(yong)較低(di)(di)濃(nong)度(du),合金鋼(gang)及(ji)小工件(jian)適當(dang)提高濃(nong)度(du)。使(shi)(shi)用(yong)(yong)液濃(nong)度(du)范圍為5%~20%(質量分數),配液先后(hou)濃(nong),以(yi)確定(ding)最佳濃(nong)度(du)。
③. 處理液使用溫度
常溫使用,一般(ban)不高(gao)于(yu)60℃,有條件保持在40℃左右(you)較少。溫度過(guo)高(gao)會(hui)影(ying)響(xiang)表面處(chu)理零件的(de)質量(liang),并(bing)引(yin)起處(chu)理液的(de)分離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工件在電爐(lu)加熱,其加熱溫度是:400℃(JH-350型(xing))、250℃(JH-200型(xing))和180℃(JH-160型(xing))。在爐(lu)中保(bao)溫 0.5h以后(hou)取出(chu)立(li)即(ji)放(fang)入配制好的表面(mian)處理(li)液中20~30s后(hou)取出(chu)風(feng)干(gan),或靜止放(fang)置(zhi)24h后(hou)即(ji)可使用。
工件在鋼鐵余(yu)熱發黑液處理后(hou),表面呈深(shen)黑色,且有(you)光(guang)澤,耐蝕性較好。
