不銹鋼化學熱處理發(fa)黑法有(you)堿性發(fa)黑、常溫發(fa)黑和余熱發(fa)黑等。
一、堿(jian)性發(fa)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:
鋼鐵堿性氧化工藝流程:脫脂→清(qing)洗(熱水)→清(qing)洗(流動水)→酸洗→清(qing)洗(流動水)→中(zhong)和→氧化→清(qing)洗(回收槽中(zhong))→清(qing)洗→皂化→清(qing)洗(熱水) →干燥→檢驗→浸(jin)油→停放。
a. 脫脂
除(chu)掉工件上(shang)粘附(fu)的(de)油跡(ji),為酸洗作準(zhun)備。脫脂工序(xu)在脫脂槽中進行。
脫脂溶液配比有三種:
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(wei)了去掉工(gong)(gong)件(jian)的銹跡、氧化皮和活(huo)化工(gong)(gong)件(jian)表面(mian),應將工(gong)(gong)件(jian)在20%~35%(質量分數)的工(gong)(gong)業鹽酸(suan)(suan)中(zhong)酸(suan)(suan)洗,時間在30s以上。氧化皮厚(hou)的工(gong)(gong)件(jian),應酸(suan)(suan)洗至潔凈,但應防(fang)止(zhi)工(gong)(gong)件(jian)腐蝕。
為減(jian)少氫脆,可(ke)在(zai)(zai)鹽(yan)酸(suan)中添加0.2%~0.5%(質(zhi)量分數)尿素。工件(jian)酸(suan)洗后(hou),先(xian)在(zai)(zai)清水中沖洗,再在(zai)(zai)3%(質(zhi)量分數) 碳酸(suan)鈉(na)溶(rong)液中中和殘酸(suan)后(hou)即(ji)可(ke)發黑。
c. 氧(yang)化(發黑)
鋼鐵(tie)工(gong)件(jian)發黑溶液的成(cheng)分和(he)工(gong)藝條件(jian)見表10-11。
e. 皂化
皂化是使工件發黑(hei)生成的氧(yang)化鐵膜(mo)微孔內的鐵轉化成硬脂酸(suan)鐵(能浸潤(run)油,而(er)不(bu)被水浸潤(run)),呈鈍化狀(zhuang)態,從而(er)提高抗蝕能力。
皂化液用 30~50g/L的肥皂水溶液組成。工作溫度為80~100℃,處理時(shi)間3~5min。
e. 浸油
浸油(you)的(de)目的(de)是(shi)使(shi)(shi)工(gong)件的(de)耐蝕性進一(yi)步提高,并且使(shi)(shi)工(gong)件外觀有(you)光澤,氧化膜更為美觀。油(you)脂有(you):10號全損耗(hao)系(xi)統用油(you)、3號錠子油(you)、變壓器(qi)油(you)等,工(gong)作溫度(du)為100~110℃,浸油(you)時(shi)間3~5min。
二、常溫發(fa)黑(hei)工藝(yi)
常溫發黑(hei)工(gong)藝流(liu)程:除油→水洗(xi)(xi)→酸洗(xi)(xi)→水洗(xi)(xi)→一次發黑(hei)→漂(piao)洗(xi)(xi)→二次發黑(hei)→漂(piao)洗(xi)(xi)→封閉上油。
該工藝發(fa)(fa)黑(hei)時不需加熱,因發(fa)(fa)黑(hei)液為酸性,發(fa)(fa)黑(hei)前不需中和,發(fa)(fa)黑(hei)后零件在脫(tuo)水防銹油中(常溫)浸(jin)泡(pao),因此(ci)工件不需烘干、皂化。
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(pin)常溫(wen)發(fa)黑劑(ji)市場上品(pin)種較多,其中H-845、SRB-1等應用(yong)較早(zao)。發(fa)黑液的配比一(yi)般為原液:水(shui)=1:3-5(體積(ji)比),合金(jin)鋼和不銹鋼取(qu)上限(xian),碳鋼、鑄(zhu)鐵取(qu)下限(xian),新配液先試生產,檢(jian)驗合格后(hou)方可(ke)成批進行發(fa)黑處理。品(pin)等。
發(fa)黑(hei)液(ye)呈酸(suan)性(xing),發(fa)黑(hei)槽應(ying)為防酸(suan)材(cai)料,如聚(ju)(ju)氯乙烯,聚(ju)(ju)丙(bing)塑料或玻璃鋼(gang)制工件(jian)在(zai)發(fa)黑(hei)液(ye)中浸液(ye)處理8~10min,工件(jian)之間(jian)應(ying)保持一定間(jian)隙,使之與液(ye)體均勻接觸。其他工序請(qing)參閱(yue)堿性(xing)發(fa)黑(hei)工藝。
三、鋼(gang)鐵余熱發黑工藝
鋼(gang)鐵余(yu)熱(re)發黑(hei)劑(ji)是由多種(zhong)清洗防(fang)(fang)銹劑(ji)、有(you)機(ji)(ji)著(zhu)(zhu)色(se)劑(ji)、有(you)機(ji)(ji)成膜(mo)材料(liao)、乳化(hua)分(fen)散劑(ji)及表(biao)(biao)面助劑(ji)等多種(zhong)原(yuan)料(liao)組成的(de)(de)。其發黑(hei)原(yuan)理是在(zai)發劑(ji)與(yu)金(jin)屬接(jie)觸的(de)(de)瞬間先進行金(jin)屬表(biao)(biao)面清洗,同時利用(yong)工件上(shang)存在(zai)的(de)(de)余(yu)熱(re),使發黑(hei)液中的(de)(de)有(you)機(ji)(ji)化(hua)合物(wu)成膜(mo)材料(liao)依據熱(re)反應(ying)聚合的(de)(de)機(ji)(ji)理凝聚沉積在(zai)金(jin)屬表(biao)(biao)面,形成一(yi)層含有(you)著(zhu)(zhu)色(se)物(wu)質的(de)(de)高分(fen)子材料(liao)的(de)(de)保護(hu)膜(mo)。通過該有(you)機(ji)(ji)包覆(fu)膜(mo)的(de)(de)附(fu)著(zhu)(zhu)和封(feng)閉起到有(you)效(xiao)的(de)(de)防(fang)(fang)腐防(fang)(fang)銹作用(yong)。另外,鋼(gang)鐵余(yu)熱(re)發劑(ji)中的(de)(de)表(biao)(biao)面助劑(ji)浸附(fu)在(zai)黑(hei)色(se)有(you)機(ji)(ji)膜(mo)的(de)(de)表(biao)(biao)面,起到增加(jia)光澤并減少工件表(biao)(biao)面機(ji)(ji)械(xie)磨(mo)損的(de)(de)作用(yong)。
a. 種類(lei)
鋼鐵余熱發黑劑(ji)的種(zhong)類(lei):
JH—160 型:零件余(yu)熱(re)溫(wen)度160~220℃。
JH-200 型:零件余熱(re)溫度200℃以上(shang)。
JH-350型:零件(jian)余(yu)熱溫(wen)度(du)350~600℃。
b. 工藝流程
鋼(gang)鐵余熱發黑的工(gong)藝(yi)流程:
①. 處理前的準備
使(shi)用JH-200型(xing)、JH-350型(xing)表(biao)面處(chu)理液(ye)時,如果工(gong)件表(biao)面有輕微浮銹和少量油(you)污(wu),不(bu)必(bi)進(jin)行前處(chu)理,適當(dang)提高(gao)處(chu)理液(ye)濃度(du)即可。使(shi)用JH—160 型(xing)表(biao)面處(chu)理液(ye)時,因處(chu)理溫度(du)較低,工(gong)件表(biao)面應無(wu)油(you)污(wu)和銹跡。
②. 處理液的配制
配(pei)料前將發(fa)劑(ji)原(yuan)(yuan)液(ye)搖動均勻,然后與水(shui)調配(pei)成所(suo)需濃(nong)度的使(shi)用(yong)液(ye)。其濃(nong)度應根據工件(jian)(jian)的材質(zhi)、大小和溫度等因素確(que)定(ding)。原(yuan)(yuan)則上是中、低碳鋼(gang)及滲碳鋼(gang)采(cai)用(yong)低濃(nong)度,大工件(jian)(jian)采(cai)用(yong)較低濃(nong)度,合(he)金鋼(gang)及小工件(jian)(jian)適當(dang)提(ti)高濃(nong)度。使(shi)用(yong)液(ye)濃(nong)度范圍為5%~20%(質(zhi)量分數),配(pei)液(ye)先后濃(nong),以確(que)定(ding)最佳濃(nong)度。
③. 處理液使用溫度
常溫使用,一(yi)般不高于(yu)60℃,有條(tiao)件保(bao)持在40℃左右較(jiao)少。溫度過高會(hui)影(ying)響(xiang)表面(mian)處(chu)理零(ling)件的質量,并引起處(chu)理液(ye)的分(fen)離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工件(jian)在(zai)電(dian)爐加熱(re),其加熱(re)溫度是:400℃(JH-350型)、250℃(JH-200型)和(he)180℃(JH-160型)。在(zai)爐中保溫 0.5h以后取出(chu)立即(ji)放入配制(zhi)好的表面(mian)處理液中20~30s后取出(chu)風干(gan),或靜(jing)止(zhi)放置(zhi)24h后即(ji)可(ke)使用。
工件(jian)在鋼鐵余熱發黑液(ye)處理(li)后,表(biao)面呈深黑色,且有光澤,耐(nai)蝕(shi)性(xing)較好(hao)。
