不銹鋼化(hua)學熱處(chu)理(li)發(fa)(fa)黑法有堿性發(fa)(fa)黑、常溫發(fa)(fa)黑和余熱發(fa)(fa)黑等(deng)。
一、堿性發黑(hei)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(gang)鐵堿性氧化(hua)工藝流程(cheng):脫(tuo)脂→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(熱水)→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(流動水)→酸洗(xi)(xi)(xi)→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(流動水)→中(zhong)和→氧化(hua)→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(回收槽中(zhong))→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)→皂化(hua)→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(熱水) →干燥→檢驗→浸油→停放。
a. 脫脂(zhi)
除掉工(gong)件上(shang)粘附的油跡,為酸洗作(zuo)準備(bei)。脫(tuo)脂工(gong)序在脫(tuo)脂槽中進行。
脫脂溶液配(pei)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
為了去(qu)掉工(gong)件的(de)銹跡、氧化皮(pi)(pi)和活(huo)化工(gong)件表面,應將工(gong)件在20%~35%(質量分數)的(de)工(gong)業鹽酸(suan)(suan)中酸(suan)(suan)洗(xi),時間(jian)在30s以(yi)上。氧化皮(pi)(pi)厚的(de)工(gong)件,應酸(suan)(suan)洗(xi)至潔凈(jing),但應防止工(gong)件腐蝕(shi)。
為減少氫脆,可在(zai)(zai)鹽酸(suan)(suan)(suan)中添加0.2%~0.5%(質(zhi)量分(fen)數)尿素。工(gong)件酸(suan)(suan)(suan)洗后,先在(zai)(zai)清(qing)水(shui)中沖(chong)洗,再在(zai)(zai)3%(質(zhi)量分(fen)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(hei))
鋼(gang)鐵工件(jian)發黑溶液的成分和工藝條件(jian)見表10-11。
e. 皂化
皂化(hua)是使工(gong)件發黑生成(cheng)的(de)氧化(hua)鐵膜微孔(kong)內的(de)鐵轉(zhuan)化(hua)成(cheng)硬脂酸(suan)鐵(能(neng)浸(jin)潤(run)油,而(er)不(bu)被水浸(jin)潤(run)),呈鈍(dun)化(hua)狀態(tai),從而(er)提高抗蝕(shi)能(neng)力(li)。
皂化液(ye)用(yong) 30~50g/L的肥皂水溶液(ye)組成。工作溫度為80~100℃,處理時間3~5min。
e. 浸油
浸油(you)的目的是(shi)使(shi)工(gong)件的耐蝕性(xing)進(jin)一步提高,并且使(shi)工(gong)件外觀(guan)有(you)光澤(ze),氧化膜(mo)更為(wei)(wei)美觀(guan)。油(you)脂有(you):10號全損耗系統(tong)用油(you)、3號錠子(zi)油(you)、變(bian)壓器油(you)等,工(gong)作溫度(du)為(wei)(wei)100~110℃,浸油(you)時間3~5min。
二、常溫發黑工藝
常溫(wen)發黑(hei)工藝(yi)流程:除油(you)→水洗(xi)(xi)(xi)→酸洗(xi)(xi)(xi)→水洗(xi)(xi)(xi)→一(yi)次(ci)發黑(hei)→漂洗(xi)(xi)(xi)→二次(ci)發黑(hei)→漂洗(xi)(xi)(xi)→封閉上(shang)油(you)。
該(gai)工(gong)藝發黑(hei)時不(bu)需加(jia)熱,因發黑(hei)液為酸性,發黑(hei)前不(bu)需中(zhong)和,發黑(hei)后零件在脫水防銹油中(zhong)(常溫)浸泡,因此工(gong)件不(bu)需烘干、皂(zao)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(shang)品常溫發黑(hei)劑市場(chang)上(shang)品種較(jiao)多,其(qi)中(zhong)H-845、SRB-1等(deng)(deng)應用(yong)較(jiao)早。發黑(hei)液(ye)的(de)配比一(yi)般為原液(ye):水=1:3-5(體(ti)積比),合金鋼和不銹鋼取上(shang)限,碳鋼、鑄(zhu)鐵取下(xia)限,新配液(ye)先試生產,檢驗合格后方可成批進行發黑(hei)處理(li)。品等(deng)(deng)。
發(fa)黑液(ye)(ye)呈(cheng)酸(suan)性,發(fa)黑槽(cao)應為(wei)防酸(suan)材料,如聚氯乙烯,聚丙塑料或玻璃鋼制(zhi)工件在(zai)發(fa)黑液(ye)(ye)中浸(jin)液(ye)(ye)處(chu)理8~10min,工件之間應保(bao)持一定間隙,使之與液(ye)(ye)體均勻接觸。其他(ta)工序請參(can)閱堿性發(fa)黑工藝。
三、鋼鐵余熱發(fa)黑工(gong)藝
鋼鐵(tie)(tie)余熱發(fa)黑(hei)劑(ji)(ji)(ji)(ji)是由(you)多種清洗(xi)防(fang)銹(xiu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)、有(you)(you)機著色(se)劑(ji)(ji)(ji)(ji)、有(you)(you)機成(cheng)膜(mo)材料(liao)、乳化(hua)(hua)分散劑(ji)(ji)(ji)(ji)及(ji)表面(mian)(mian)(mian)助劑(ji)(ji)(ji)(ji)等多種原料(liao)組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。其(qi)發(fa)黑(hei)原理是在發(fa)劑(ji)(ji)(ji)(ji)與金(jin)屬接(jie)觸(chu)的(de)(de)(de)(de)瞬間先(xian)進行金(jin)屬表面(mian)(mian)(mian)清洗(xi),同時利用(yong)(yong)工件(jian)(jian)上存在的(de)(de)(de)(de)余熱,使發(fa)黑(hei)液(ye)中的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機化(hua)(hua)合物(wu)成(cheng)膜(mo)材料(liao)依(yi)據熱反應聚(ju)合的(de)(de)(de)(de)機理凝聚(ju)沉(chen)積在金(jin)屬表面(mian)(mian)(mian),形成(cheng)一層含有(you)(you)著色(se)物(wu)質的(de)(de)(de)(de)高分子材料(liao)的(de)(de)(de)(de)保護膜(mo)。通過該(gai)有(you)(you)機包覆(fu)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)附著和封閉起到有(you)(you)效的(de)(de)(de)(de)防(fang)腐防(fang)銹(xiu)作用(yong)(yong)。另外(wai),鋼鐵(tie)(tie)余熱發(fa)劑(ji)(ji)(ji)(ji)中的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)(mian)助劑(ji)(ji)(ji)(ji)浸附在黑(hei)色(se)有(you)(you)機膜(mo)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)(mian),起到增加光澤并減少工件(jian)(jian)表面(mian)(mian)(mian)機械磨損的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)。
a. 種類
鋼(gang)鐵(tie)余熱發(fa)黑劑的種類:
JH—160 型:零件余熱溫度160~220℃。
JH-200 型(xing):零(ling)件余熱(re)溫度200℃以上(shang)。
JH-350型:零件余熱(re)溫度350~600℃。
b. 工(gong)藝流(liu)程
鋼鐵余熱發黑(hei)的工藝流程:
①. 處理前的準備
使(shi)用JH-200型、JH-350型表(biao)面處(chu)理(li)液時(shi),如果工件(jian)表(biao)面有輕微浮(fu)銹和少(shao)量(liang)油污(wu),不必(bi)進(jin)行(xing)前處(chu)理(li),適當提高處(chu)理(li)液濃度即可。使(shi)用JH—160 型表(biao)面處(chu)理(li)液時(shi),因處(chu)理(li)溫度較低,工件(jian)表(biao)面應(ying)無油污(wu)和銹跡。
②. 處理液的配制
配(pei)料前將發劑原(yuan)液(ye)搖動均(jun)勻,然后與水(shui)調配(pei)成所需濃(nong)(nong)度(du)的(de)使(shi)用(yong)液(ye)。其濃(nong)(nong)度(du)應根(gen)據工件(jian)的(de)材(cai)質、大(da)小和(he)溫度(du)等因(yin)素確(que)定。原(yuan)則上是中、低碳(tan)鋼及(ji)滲碳(tan)鋼采用(yong)低濃(nong)(nong)度(du),大(da)工件(jian)采用(yong)較(jiao)低濃(nong)(nong)度(du),合金鋼及(ji)小工件(jian)適當(dang)提(ti)高濃(nong)(nong)度(du)。使(shi)用(yong)液(ye)濃(nong)(nong)度(du)范圍為5%~20%(質量分(fen)數(shu)),配(pei)液(ye)先(xian)后濃(nong)(nong),以確(que)定最(zui)佳(jia)濃(nong)(nong)度(du)。
③. 處理液使用溫度
常(chang)溫使用,一般不高于60℃,有條件保持在40℃左右較(jiao)少(shao)。溫度過高會影響表面處(chu)理零件的質(zhi)量,并引(yin)起處(chu)理液的分離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工件在電爐加(jia)熱(re)(re),其(qi)加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度是:400℃(JH-350型)、250℃(JH-200型)和180℃(JH-160型)。在爐中(zhong)保溫(wen)(wen) 0.5h以后取出立即放入配制好的(de)表面(mian)處理(li)液中(zhong)20~30s后取出風干,或(huo)靜止放置24h后即可使用。
工件在(zai)鋼鐵余熱發(fa)黑液處理后,表面呈深黑色,且有光澤(ze),耐蝕性較好(hao)。
