不(bu)銹鋼化學(xue)熱處理(li)發黑(hei)(hei)法有堿性(xing)發黑(hei)(hei)、常溫發黑(hei)(hei)和余(yu)熱發黑(hei)(hei)等。
一、堿性發黑(hei)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(tie)堿性氧(yang)化(hua)工藝流(liu)程:脫脂→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(熱水(shui))→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(流(liu)動水(shui))→酸洗(xi)(xi)(xi)→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(流(liu)動水(shui))→中和→氧(yang)化(hua)→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(回收槽中)→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)→皂化(hua)→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(熱水(shui)) →干燥→檢驗→浸油(you)→停(ting)放。
a. 脫脂
除(chu)掉(diao)工件(jian)上粘(zhan)附(fu)的油跡(ji),為酸洗作準備。脫脂工序在(zai)脫脂槽中進行。
脫脂溶液配比有(you)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
為了去(qu)掉工(gong)(gong)件的(de)銹跡(ji)、氧化(hua)皮和活化(hua)工(gong)(gong)件表(biao)面,應(ying)將工(gong)(gong)件在20%~35%(質量分數)的(de)工(gong)(gong)業鹽酸(suan)中酸(suan)洗,時間在30s以上(shang)。氧化(hua)皮厚(hou)的(de)工(gong)(gong)件,應(ying)酸(suan)洗至潔凈(jing),但應(ying)防止(zhi)工(gong)(gong)件腐蝕。
為(wei)減少氫脆,可(ke)(ke)在(zai)鹽(yan)酸(suan)中添加(jia)0.2%~0.5%(質量分(fen)數(shu)(shu))尿素(su)。工件酸(suan)洗(xi)后(hou),先(xian)在(zai)清(qing)水中沖洗(xi),再在(zai)3%(質量分(fen)數(shu)(shu)) 碳(tan)酸(suan)鈉溶(rong)液中中和殘酸(suan)后(hou)即(ji)可(ke)(ke)發黑。
c. 氧化(發(fa)黑)
鋼(gang)鐵工件(jian)發黑(hei)溶液的成分和工藝條(tiao)件(jian)見表10-11。
e. 皂化
皂化(hua)是使工件發黑生成(cheng)的(de)(de)氧(yang)化(hua)鐵(tie)膜微孔內的(de)(de)鐵(tie)轉化(hua)成(cheng)硬脂酸鐵(tie)(能浸潤油,而不被水(shui)浸潤),呈(cheng)鈍(dun)化(hua)狀態(tai),從而提高抗(kang)蝕(shi)能力。
皂化(hua)液用 30~50g/L的肥皂水(shui)溶液組(zu)成。工作溫度為80~100℃,處理時間3~5min。
e. 浸(jin)油
浸油(you)的(de)目的(de)是使工(gong)(gong)件的(de)耐蝕性進(jin)一步提高,并且(qie)使工(gong)(gong)件外觀有光澤,氧化膜更為(wei)美觀。油(you)脂有:10號全損耗(hao)系統用(yong)油(you)、3號錠子油(you)、變壓(ya)器油(you)等,工(gong)(gong)作溫度為(wei)100~110℃,浸油(you)時間(jian)3~5min。
二、常溫發黑工藝
常溫發黑工藝流程:除(chu)油→水洗(xi)→酸洗(xi)→水洗(xi)→一次(ci)發黑→漂(piao)洗(xi)→二次(ci)發黑→漂(piao)洗(xi)→封閉(bi)上油。
該(gai)工(gong)藝(yi)發黑時不需(xu)加熱,因發黑液為酸性,發黑前不需(xu)中和(he),發黑后(hou)零件(jian)在脫(tuo)水防銹油中(常(chang)溫)浸(jin)泡,因此工(gong)件(jian)不需(xu)烘干(gan)、皂化(hua)。
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)常溫發(fa)黑(hei)劑市場上(shang)品(pin)種(zhong)較多,其中H-845、SRB-1等應用較早。發(fa)黑(hei)液(ye)的(de)配比一般為(wei)原液(ye):水(shui)=1:3-5(體積(ji)比),合金(jin)鋼(gang)和(he)不銹鋼(gang)取上(shang)限,碳(tan)鋼(gang)、鑄鐵取下限,新配液(ye)先(xian)試生產,檢驗合格后方可成(cheng)批(pi)進行(xing)發(fa)黑(hei)處理(li)。品(pin)等。
發(fa)黑液呈酸(suan)性(xing),發(fa)黑槽(cao)應為防(fang)酸(suan)材料(liao),如(ru)聚氯乙烯,聚丙塑料(liao)或玻璃鋼制(zhi)工(gong)件(jian)在發(fa)黑液中浸液處理8~10min,工(gong)件(jian)之間應保(bao)持一定(ding)間隙,使之與液體均勻接觸。其他(ta)工(gong)序請參閱堿性(xing)發(fa)黑工(gong)藝(yi)。
三(san)、鋼鐵(tie)余(yu)熱發黑工藝
鋼(gang)鐵余熱發(fa)黑劑是(shi)由(you)多種(zhong)清洗防(fang)銹劑、有(you)機(ji)著色劑、有(you)機(ji)成(cheng)膜材料(liao)(liao)、乳化分散劑及(ji)表(biao)(biao)面(mian)助(zhu)劑等多種(zhong)原(yuan)料(liao)(liao)組(zu)成(cheng)的。其發(fa)黑原(yuan)理是(shi)在發(fa)劑與金屬(shu)接觸(chu)的瞬間(jian)先進行金屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)清洗,同時利用(yong)工件上存在的余熱,使發(fa)黑液中的有(you)機(ji)化合物成(cheng)膜材料(liao)(liao)依據熱反(fan)應聚合的機(ji)理凝聚沉積在金屬(shu)表(biao)(biao)面(mian),形成(cheng)一層(ceng)含有(you)著色物質的高分子(zi)材料(liao)(liao)的保護膜。通過該有(you)機(ji)包覆(fu)膜的附著和封(feng)閉起到有(you)效的防(fang)腐防(fang)銹作(zuo)用(yong)。另外,鋼(gang)鐵余熱發(fa)劑中的表(biao)(biao)面(mian)助(zhu)劑浸附在黑色有(you)機(ji)膜的表(biao)(biao)面(mian),起到增加光澤并減(jian)少(shao)工件表(biao)(biao)面(mian)機(ji)械磨損的作(zuo)用(yong)。
a. 種類
鋼(gang)鐵余(yu)熱發黑劑的(de)種類:
JH—160 型:零件余(yu)熱溫度160~220℃。
JH-200 型:零件余(yu)熱(re)溫度(du)200℃以(yi)上。
JH-350型:零(ling)件余(yu)熱溫度350~600℃。
b. 工藝流程
鋼鐵余熱發黑的工(gong)藝流程:
①. 處理前的準備
使(shi)用JH-200型(xing)、JH-350型(xing)表(biao)面(mian)處(chu)理(li)(li)液時(shi),如果工(gong)件(jian)表(biao)面(mian)有輕微浮銹和(he)少量油(you)污(wu)(wu),不必(bi)進行前處(chu)理(li)(li),適當提高(gao)處(chu)理(li)(li)液濃度(du)即可。使(shi)用JH—160 型(xing)表(biao)面(mian)處(chu)理(li)(li)液時(shi),因處(chu)理(li)(li)溫度(du)較低,工(gong)件(jian)表(biao)面(mian)應(ying)無油(you)污(wu)(wu)和(he)銹跡。
②. 處理液的(de)配制
配料前將發劑(ji)原液搖動均(jun)勻,然后與水調配成所需濃(nong)(nong)度(du)(du)的使(shi)(shi)用(yong)(yong)液。其濃(nong)(nong)度(du)(du)應根據工件(jian)的材(cai)質、大小(xiao)和溫度(du)(du)等因(yin)素確(que)定。原則上是中、低(di)碳鋼(gang)及滲(shen)碳鋼(gang)采用(yong)(yong)低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du),大工件(jian)采用(yong)(yong)較低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du),合金鋼(gang)及小(xiao)工件(jian)適當提高濃(nong)(nong)度(du)(du)。使(shi)(shi)用(yong)(yong)液濃(nong)(nong)度(du)(du)范圍(wei)為5%~20%(質量(liang)分(fen)數),配液先后濃(nong)(nong),以確(que)定最佳濃(nong)(nong)度(du)(du)。
③. 處理液使用溫度
常溫使用,一般不(bu)高于60℃,有條件保持在40℃左(zuo)右較少。溫度過(guo)高會影響表面(mian)處(chu)(chu)理(li)零件的質量(liang),并(bing)引起處(chu)(chu)理(li)液(ye)的分離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工件在(zai)電爐加熱,其加熱溫度是(shi):400℃(JH-350型)、250℃(JH-200型)和180℃(JH-160型)。在(zai)爐中(zhong)保溫 0.5h以后取出立即(ji)放(fang)入配(pei)制好(hao)的表(biao)面處理(li)液(ye)中(zhong)20~30s后取出風干,或靜(jing)止放(fang)置24h后即(ji)可使(shi)用。
工件(jian)在鋼(gang)鐵余熱發(fa)黑液處(chu)理后,表面呈深黑色(se),且(qie)有(you)光澤,耐蝕性較好(hao)。
