不銹鋼化(hua)學(xue)熱處理發(fa)黑法有(you)堿性發(fa)黑、常溫發(fa)黑和(he)余熱發(fa)黑等。
一(yi)、堿性發黑工藝(yi)
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(xing)氧化(hua)工藝(yi)流(liu)(liu)(liu)程:脫脂→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(熱(re)水(shui))→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(流(liu)(liu)(liu)動(dong)水(shui))→酸洗(xi)(xi)(xi)→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(流(liu)(liu)(liu)動(dong)水(shui))→中(zhong)和(he)→氧化(hua)→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(回收(shou)槽中(zhong))→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)→皂化(hua)→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(熱(re)水(shui)) →干燥→檢(jian)驗→浸油→停放。
a. 脫(tuo)脂
除掉工(gong)件上(shang)粘附的油跡,為酸洗作準(zhun)備。脫(tuo)脂工(gong)序在脫(tuo)脂槽(cao)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(suan)洗
為(wei)了去掉(diao)工件(jian)(jian)的(de)銹跡(ji)、氧化皮(pi)和(he)活化工件(jian)(jian)表面,應將工件(jian)(jian)在20%~35%(質量分數)的(de)工業(ye)鹽酸(suan)中酸(suan)洗(xi),時間在30s以(yi)上。氧化皮(pi)厚的(de)工件(jian)(jian),應酸(suan)洗(xi)至潔凈,但應防止工件(jian)(jian)腐蝕。
為(wei)減少(shao)氫脆,可在(zai)鹽(yan)酸中添加0.2%~0.5%(質量(liang)分數)尿素。工件酸洗(xi)后,先在(zai)清水中沖洗(xi),再在(zai)3%(質量(liang)分數) 碳酸鈉溶液中中和殘酸后即可發黑。
c. 氧化(發(fa)黑(hei))
鋼鐵工(gong)件(jian)(jian)發黑溶液的成分和(he)工(gong)藝(yi)條件(jian)(jian)見表(biao)10-11。
e. 皂化
皂(zao)化(hua)是(shi)使(shi)工件發黑生(sheng)成的(de)氧化(hua)鐵(tie)膜微孔內的(de)鐵(tie)轉(zhuan)化(hua)成硬脂酸鐵(tie)(能浸潤(run)油,而不被水浸潤(run)),呈鈍化(hua)狀態,從而提高(gao)抗蝕(shi)能力。
皂化液用 30~50g/L的肥皂水溶(rong)液組成。工作(zuo)溫度為(wei)80~100℃,處理時間(jian)3~5min。
e. 浸油
浸油(you)(you)(you)的(de)目的(de)是(shi)使工件的(de)耐(nai)蝕性進一步提高,并且使工件外觀有光澤(ze),氧化膜(mo)更為美(mei)觀。油(you)(you)(you)脂有:10號全損耗系統用油(you)(you)(you)、3號錠子油(you)(you)(you)、變壓器油(you)(you)(you)等(deng),工作溫度為100~110℃,浸油(you)(you)(you)時間(jian)3~5min。
二、常溫發(fa)黑工(gong)藝(yi)
常溫(wen)發(fa)(fa)黑工藝流(liu)程:除油(you)(you)→水洗(xi)→酸洗(xi)→水洗(xi)→一次發(fa)(fa)黑→漂洗(xi)→二次發(fa)(fa)黑→漂洗(xi)→封(feng)閉上油(you)(you)。
該工(gong)藝發(fa)黑時(shi)不(bu)需加(jia)熱(re),因發(fa)黑液(ye)為酸性,發(fa)黑前(qian)不(bu)需中和,發(fa)黑后(hou)零件在脫水防銹油中(常溫)浸泡,因此工(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(pin)常溫(wen)發(fa)黑劑市場上品(pin)種(zhong)較(jiao)多,其中H-845、SRB-1等(deng)應用(yong)較(jiao)早。發(fa)黑液(ye)的配(pei)比一般為原液(ye):水=1:3-5(體(ti)積(ji)比),合金鋼(gang)和不銹鋼(gang)取上限,碳鋼(gang)、鑄(zhu)鐵取下限,新配(pei)液(ye)先試生產,檢驗(yan)合格后方可成批進行發(fa)黑處理。品(pin)等(deng)。
發(fa)黑液(ye)呈酸(suan)性,發(fa)黑槽(cao)應為防(fang)酸(suan)材料(liao),如聚氯(lv)乙烯(xi),聚丙塑料(liao)或玻璃(li)鋼制工(gong)件在發(fa)黑液(ye)中浸液(ye)處(chu)理8~10min,工(gong)件之間應保持一定間隙,使之與液(ye)體均勻接觸(chu)。其他工(gong)序請參閱堿性發(fa)黑工(gong)藝。
三、鋼鐵余(yu)熱發黑(hei)工藝
鋼鐵余熱(re)發(fa)黑(hei)劑是(shi)由(you)多種清(qing)洗(xi)防(fang)銹劑、有(you)機(ji)(ji)著色劑、有(you)機(ji)(ji)成(cheng)(cheng)(cheng)膜材料(liao)、乳化分散劑及表面(mian)(mian)助劑等多種原(yuan)料(liao)組成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)。其發(fa)黑(hei)原(yuan)理(li)是(shi)在(zai)發(fa)劑與(yu)金屬接觸的(de)(de)瞬間(jian)先進行(xing)金屬表面(mian)(mian)清(qing)洗(xi),同時(shi)利用(yong)(yong)工件(jian)上存在(zai)的(de)(de)余熱(re),使(shi)發(fa)黑(hei)液中(zhong)(zhong)的(de)(de)有(you)機(ji)(ji)化合(he)物(wu)成(cheng)(cheng)(cheng)膜材料(liao)依(yi)據熱(re)反應(ying)聚(ju)合(he)的(de)(de)機(ji)(ji)理(li)凝聚(ju)沉(chen)積在(zai)金屬表面(mian)(mian),形成(cheng)(cheng)(cheng)一層含有(you)著色物(wu)質的(de)(de)高分子材料(liao)的(de)(de)保(bao)護膜。通過該有(you)機(ji)(ji)包(bao)覆膜的(de)(de)附著和(he)封閉起(qi)到有(you)效的(de)(de)防(fang)腐防(fang)銹作用(yong)(yong)。另外,鋼鐵余熱(re)發(fa)劑中(zhong)(zhong)的(de)(de)表面(mian)(mian)助劑浸附在(zai)黑(hei)色有(you)機(ji)(ji)膜的(de)(de)表面(mian)(mian),起(qi)到增(zeng)加(jia)光澤并減(jian)少工件(jian)表面(mian)(mian)機(ji)(ji)械磨(mo)損的(de)(de)作用(yong)(yong)。
a. 種(zhong)類
鋼鐵余(yu)熱發(fa)黑劑(ji)的(de)種類:
JH—160 型:零件余熱溫度160~220℃。
JH-200 型(xing):零件余(yu)熱溫(wen)度200℃以上(shang)。
JH-350型:零件(jian)余熱溫度350~600℃。
b. 工藝流程(cheng)
鋼鐵(tie)余熱發黑的工藝流程:
①. 處理前的準備
使用(yong)JH-200型(xing)、JH-350型(xing)表(biao)面處(chu)理液(ye)時,如果(guo)工件表(biao)面有輕微浮銹和少量(liang)油污(wu),不必進行前處(chu)理,適當提高處(chu)理液(ye)濃(nong)度(du)即可。使用(yong)JH—160 型(xing)表(biao)面處(chu)理液(ye)時,因處(chu)理溫(wen)度(du)較低,工件表(biao)面應無油污(wu)和銹跡。
②. 處理液的配制
配料前將發劑原液(ye)(ye)搖動均勻,然后與水調配成(cheng)所需濃(nong)(nong)度的使用(yong)液(ye)(ye)。其濃(nong)(nong)度應根據工(gong)件的材質(zhi)、大小和溫度等因素確定。原則上(shang)是(shi)中、低碳鋼及(ji)滲(shen)碳鋼采(cai)用(yong)低濃(nong)(nong)度,大工(gong)件采(cai)用(yong)較低濃(nong)(nong)度,合金鋼及(ji)小工(gong)件適(shi)當提(ti)高(gao)濃(nong)(nong)度。使用(yong)液(ye)(ye)濃(nong)(nong)度范(fan)圍(wei)為5%~20%(質(zhi)量分(fen)數),配液(ye)(ye)先后濃(nong)(nong),以確定最佳濃(nong)(nong)度。
③. 處理液使用溫度
常溫(wen)使用(yong),一般不高于60℃,有(you)條件(jian)保持(chi)在40℃左右較少。溫(wen)度過高會影響表(biao)面處理(li)零件(jian)的質(zhi)量(liang),并引起處理(li)液的分(fen)離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工(gong)件在電(dian)爐加熱(re),其加熱(re)溫度(du)是:400℃(JH-350型(xing))、250℃(JH-200型(xing))和(he)180℃(JH-160型(xing))。在爐中(zhong)保溫 0.5h以后取(qu)(qu)出立(li)即放(fang)入配制好的表面處理液中(zhong)20~30s后取(qu)(qu)出風干,或靜(jing)止(zhi)放(fang)置24h后即可使(shi)用。
工件在(zai)鋼(gang)鐵余熱發黑液處理后,表(biao)面呈深(shen)黑色,且有光澤,耐蝕(shi)性較(jiao)好。
