不銹(xiu)鋼(gang)化學熱(re)處理發黑法有堿性發黑、常溫(wen)發黑和余(yu)熱(re)發黑等。
一、堿(jian)性發黑工(gong)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(jian)性氧化工(gong)藝流程(cheng):脫脂→清(qing)洗(xi)(熱水(shui)(shui))→清(qing)洗(xi)(流動水(shui)(shui))→酸洗(xi)→清(qing)洗(xi)(流動水(shui)(shui))→中和(he)→氧化→清(qing)洗(xi)(回收槽中)→清(qing)洗(xi)→皂化→清(qing)洗(xi)(熱水(shui)(shui)) →干燥→檢(jian)驗→浸油→停(ting)放。
a. 脫脂
除(chu)掉工(gong)件上粘(zhan)附的油跡,為酸洗作準備。脫脂工(gong)序(xu)在脫脂槽(cao)中(zhong)進行。
脫脂溶液配(pei)比(bi)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(qu)掉工(gong)件(jian)的銹(xiu)跡、氧化(hua)皮(pi)和活化(hua)工(gong)件(jian)表(biao)面,應將工(gong)件(jian)在20%~35%(質量分數)的工(gong)業鹽(yan)酸(suan)中(zhong)酸(suan)洗(xi),時間在30s以上。氧化(hua)皮(pi)厚的工(gong)件(jian),應酸(suan)洗(xi)至潔凈,但(dan)應防止工(gong)件(jian)腐蝕。
為減少(shao)氫脆,可(ke)在鹽酸中(zhong)(zhong)添加0.2%~0.5%(質(zhi)量(liang)分數(shu))尿素(su)。工(gong)件酸洗后,先在清水中(zhong)(zhong)沖洗,再在3%(質(zhi)量(liang)分數(shu)) 碳酸鈉溶液中(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)和殘酸后即可(ke)發黑。
c. 氧化(發(fa)黑)
鋼鐵工件(jian)發黑溶(rong)液的成分和工藝(yi)條件(jian)見表10-11。
e. 皂化(hua)
皂(zao)化(hua)是(shi)使工件發黑生成的氧化(hua)鐵(tie)(tie)膜微(wei)孔內的鐵(tie)(tie)轉化(hua)成硬(ying)脂酸鐵(tie)(tie)(能浸潤油,而(er)不被(bei)水浸潤),呈(cheng)鈍化(hua)狀態,從而(er)提高抗蝕能力。
皂化(hua)液用 30~50g/L的肥皂水(shui)溶液組成(cheng)。工(gong)作溫度為80~100℃,處理時間3~5min。
e. 浸油(you)
浸油(you)的目(mu)的是使工(gong)件的耐蝕性進一(yi)步提(ti)高(gao),并且使工(gong)件外觀有(you)光澤,氧(yang)化膜更為美(mei)觀。油(you)脂(zhi)有(you):10號全損耗系(xi)統用油(you)、3號錠(ding)子油(you)、變(bian)壓器(qi)油(you)等,工(gong)作溫度為100~110℃,浸油(you)時間(jian)3~5min。
二、常溫(wen)發黑工藝
常溫(wen)發(fa)黑工藝流程(cheng):除(chu)油→水洗→酸洗→水洗→一次(ci)發(fa)黑→漂(piao)洗→二次(ci)發(fa)黑→漂(piao)洗→封閉上油。
該(gai)工(gong)藝發黑(hei)時(shi)不需(xu)加熱(re),因發黑(hei)液為酸性,發黑(hei)前(qian)不需(xu)中和,發黑(hei)后(hou)零(ling)件在脫水防銹(xiu)油中(常溫)浸泡,因此工(gong)件不需(xu)烘(hong)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(shang)品(pin)(pin)常(chang)溫發(fa)黑劑市場上品(pin)(pin)種較多(duo),其中H-845、SRB-1等應用(yong)較早。發(fa)黑液(ye)的配比(bi)一般為原液(ye):水=1:3-5(體積比(bi)),合(he)金鋼和不(bu)銹鋼取上限,碳鋼、鑄鐵取下限,新配液(ye)先試生產,檢驗合(he)格后(hou)方可成批進行發(fa)黑處理。品(pin)(pin)等。
發黑(hei)液呈酸性(xing),發黑(hei)槽應為(wei)防酸材料(liao),如(ru)聚氯(lv)乙(yi)烯,聚丙塑料(liao)或玻璃鋼制工(gong)件在發黑(hei)液中浸液處理8~10min,工(gong)件之間應保持(chi)一(yi)定間隙(xi),使之與液體均勻接觸(chu)。其(qi)他工(gong)序請參閱(yue)堿性(xing)發黑(hei)工(gong)藝。
三、鋼鐵余熱發黑工(gong)藝
鋼(gang)鐵(tie)(tie)余熱(re)(re)發(fa)黑劑(ji)(ji)是(shi)由(you)多種清洗防(fang)(fang)銹(xiu)劑(ji)(ji)、有機(ji)(ji)著色劑(ji)(ji)、有機(ji)(ji)成膜(mo)材(cai)料(liao)、乳化分(fen)散(san)劑(ji)(ji)及表(biao)面助(zhu)劑(ji)(ji)等多種原料(liao)組成的(de)(de)(de)。其(qi)發(fa)黑原理是(shi)在發(fa)劑(ji)(ji)與金(jin)(jin)屬接觸的(de)(de)(de)瞬間先(xian)進行金(jin)(jin)屬表(biao)面清洗,同時(shi)利用(yong)工(gong)(gong)件(jian)上(shang)存(cun)在的(de)(de)(de)余熱(re)(re),使(shi)發(fa)黑液中(zhong)的(de)(de)(de)有機(ji)(ji)化合物(wu)成膜(mo)材(cai)料(liao)依據熱(re)(re)反應(ying)聚合的(de)(de)(de)機(ji)(ji)理凝聚沉積在金(jin)(jin)屬表(biao)面,形(xing)成一(yi)層含有著色物(wu)質的(de)(de)(de)高分(fen)子(zi)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)保(bao)護膜(mo)。通過該(gai)有機(ji)(ji)包覆膜(mo)的(de)(de)(de)附著和封閉起(qi)到(dao)有效的(de)(de)(de)防(fang)(fang)腐防(fang)(fang)銹(xiu)作用(yong)。另外,鋼(gang)鐵(tie)(tie)余熱(re)(re)發(fa)劑(ji)(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)表(biao)面助(zhu)劑(ji)(ji)浸附在黑色有機(ji)(ji)膜(mo)的(de)(de)(de)表(biao)面,起(qi)到(dao)增(zeng)加光澤(ze)并減少工(gong)(gong)件(jian)表(biao)面機(ji)(ji)械磨損的(de)(de)(de)作用(yong)。
a. 種類
鋼鐵余熱發(fa)黑劑的種(zhong)類:
JH—160 型:零件(jian)余熱溫度160~220℃。
JH-200 型:零(ling)件余熱溫度200℃以上。
JH-350型:零件余熱溫度350~600℃。
b. 工藝(yi)流程
鋼鐵(tie)余熱(re)發黑的工藝流程:
①. 處理前的準備
使用JH-200型(xing)、JH-350型(xing)表面處理(li)(li)(li)液(ye)時,如果工件表面有輕(qing)微浮銹和少(shao)量(liang)油污,不(bu)必進行前(qian)處理(li)(li)(li),適當(dang)提(ti)高處理(li)(li)(li)液(ye)濃度即(ji)可(ke)。使用JH—160 型(xing)表面處理(li)(li)(li)液(ye)時,因處理(li)(li)(li)溫(wen)度較低(di),工件表面應無油污和銹跡。
②. 處理液的配制
配(pei)料前將發劑(ji)原液(ye)搖動均勻,然后(hou)(hou)與水調(diao)配(pei)成所(suo)需濃度的使用(yong)液(ye)。其濃度應(ying)根(gen)據(ju)工(gong)件(jian)的材(cai)質、大(da)小(xiao)和溫度等因素確定(ding)。原則上是中、低碳鋼(gang)及滲碳鋼(gang)采(cai)用(yong)低濃度,大(da)工(gong)件(jian)采(cai)用(yong)較低濃度,合金(jin)鋼(gang)及小(xiao)工(gong)件(jian)適(shi)當提(ti)高濃度。使用(yong)液(ye)濃度范(fan)圍為5%~20%(質量分數),配(pei)液(ye)先后(hou)(hou)濃,以確定(ding)最(zui)佳濃度。
③. 處理液使用溫度
常溫使用(yong),一般不高于(yu)60℃,有條(tiao)件保持(chi)在(zai)40℃左右較少。溫度過高會影響(xiang)表面處理(li)零件的(de)質量,并引起處理(li)液的(de)分離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工(gong)件(jian)在電爐(lu)加熱,其(qi)加熱溫(wen)度(du)是(shi):400℃(JH-350型)、250℃(JH-200型)和180℃(JH-160型)。在爐(lu)中保溫(wen) 0.5h以后(hou)取(qu)出立即放(fang)入配制好的表面處理液中20~30s后(hou)取(qu)出風干(gan),或(huo)靜止(zhi)放(fang)置(zhi)24h后(hou)即可使用(yong)。
工件在鋼鐵余熱(re)發黑(hei)液處(chu)理后,表面呈深黑(hei)色,且有光澤,耐蝕性較好。
