不銹(xiu)鋼化(hua)學(xue)熱(re)處理(li)發黑(hei)法有(you)堿(jian)性發黑(hei)、常溫發黑(hei)和(he)余熱(re)發黑(hei)等。
一、堿(jian)性發(fa)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:
鋼鐵堿性氧化(hua)工藝(yi)流(liu)程:脫(tuo)脂→清洗(xi)(xi)(xi)(熱水(shui)(shui))→清洗(xi)(xi)(xi)(流(liu)動(dong)水(shui)(shui))→酸洗(xi)(xi)(xi)→清洗(xi)(xi)(xi)(流(liu)動(dong)水(shui)(shui))→中和→氧化(hua)→清洗(xi)(xi)(xi)(回收槽(cao)中)→清洗(xi)(xi)(xi)→皂(zao)化(hua)→清洗(xi)(xi)(xi)(熱水(shui)(shui)) →干燥→檢(jian)驗→浸油→停放。
a. 脫脂(zhi)
除(chu)掉工件上粘附的油跡,為酸洗作準備(bei)。脫脂工序在脫脂槽中進行。
脫(tuo)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
為了去(qu)掉工件(jian)(jian)的(de)銹(xiu)跡、氧化(hua)(hua)皮和活化(hua)(hua)工件(jian)(jian)表(biao)面,應(ying)將工件(jian)(jian)在20%~35%(質(zhi)量(liang)分數)的(de)工業鹽(yan)酸中(zhong)酸洗,時間在30s以上。氧化(hua)(hua)皮厚(hou)的(de)工件(jian)(jian),應(ying)酸洗至(zhi)潔凈,但應(ying)防止工件(jian)(jian)腐蝕。
為減少氫脆,可在鹽(yan)酸中(zhong)(zhong)添加0.2%~0.5%(質(zhi)量(liang)分數(shu))尿素。工(gong)件酸洗后,先(xian)在清(qing)水中(zhong)(zhong)沖洗,再(zai)在3%(質(zhi)量(liang)分數(shu)) 碳酸鈉溶液中(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)和殘酸后即可發(fa)黑(hei)。
c. 氧化(發(fa)黑(hei))
鋼(gang)鐵工(gong)(gong)件(jian)發黑(hei)溶液(ye)的成分和工(gong)(gong)藝條件(jian)見表(biao)10-11。
e. 皂化
皂化(hua)(hua)是使工件發黑生成的(de)氧化(hua)(hua)鐵膜微孔內(nei)的(de)鐵轉化(hua)(hua)成硬脂酸鐵(能(neng)浸潤(run)油,而(er)不被水浸潤(run)),呈鈍化(hua)(hua)狀態,從而(er)提高抗蝕能(neng)力。
皂化(hua)液(ye)用 30~50g/L的肥皂水溶液(ye)組成(cheng)。工作溫度為80~100℃,處理時間(jian)3~5min。
e. 浸(jin)油
浸油(you)(you)的(de)目的(de)是使工(gong)件的(de)耐蝕性進一步提高,并且使工(gong)件外觀有光(guang)澤,氧化膜更為美觀。油(you)(you)脂有:10號全損耗(hao)系統用油(you)(you)、3號錠子油(you)(you)、變壓器油(you)(you)等(deng),工(gong)作溫度為100~110℃,浸油(you)(you)時間(jian)3~5min。
二、常溫(wen)發(fa)黑工藝
常(chang)溫發黑(hei)工藝(yi)流(liu)程:除油(you)→水洗(xi)(xi)→酸(suan)洗(xi)(xi)→水洗(xi)(xi)→一(yi)次發黑(hei)→漂洗(xi)(xi)→二次發黑(hei)→漂洗(xi)(xi)→封(feng)閉(bi)上油(you)。
該工(gong)藝發(fa)黑(hei)(hei)時不(bu)需(xu)加熱,因(yin)發(fa)黑(hei)(hei)液為酸性,發(fa)黑(hei)(hei)前不(bu)需(xu)中和,發(fa)黑(hei)(hei)后(hou)零件在脫水防(fang)銹油中(常溫)浸泡,因(yin)此(ci)工(gong)件不(bu)需(xu)烘干(gan)、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)品常(chang)溫(wen)發黑(hei)(hei)劑市場上(shang)品種較多,其中H-845、SRB-1等應用(yong)較早。發黑(hei)(hei)液的配(pei)(pei)比(bi)(bi)一般為(wei)原液:水=1:3-5(體(ti)積比(bi)(bi)),合(he)金鋼和不(bu)銹鋼取(qu)上(shang)限(xian),碳鋼、鑄鐵取(qu)下限(xian),新配(pei)(pei)液先試生產,檢(jian)驗合(he)格后方可(ke)成批進行(xing)發黑(hei)(hei)處理。品等。
發(fa)黑(hei)液(ye)呈酸性,發(fa)黑(hei)槽應為防酸材料,如聚氯乙烯,聚丙(bing)塑料或(huo)玻璃(li)鋼制工(gong)件在發(fa)黑(hei)液(ye)中浸液(ye)處理(li)8~10min,工(gong)件之間應保持一定間隙,使(shi)之與液(ye)體均勻接觸。其他工(gong)序請參閱堿性發(fa)黑(hei)工(gong)藝。
三、鋼鐵余熱(re)發黑工(gong)藝
鋼(gang)鐵(tie)余熱發(fa)(fa)黑劑(ji)是(shi)由(you)多(duo)種(zhong)清(qing)洗防(fang)銹劑(ji)、有機(ji)(ji)著色劑(ji)、有機(ji)(ji)成(cheng)膜材料(liao)、乳化分(fen)散劑(ji)及表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)助劑(ji)等多(duo)種(zhong)原料(liao)組成(cheng)的(de)(de)。其發(fa)(fa)黑原理是(shi)在發(fa)(fa)劑(ji)與金屬接觸(chu)的(de)(de)瞬間先進行金屬表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)清(qing)洗,同時利用(yong)工件上存在的(de)(de)余熱,使(shi)發(fa)(fa)黑液中的(de)(de)有機(ji)(ji)化合物成(cheng)膜材料(liao)依據熱反應聚合的(de)(de)機(ji)(ji)理凝聚沉積在金屬表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian),形(xing)成(cheng)一層含有著色物質的(de)(de)高分(fen)子(zi)材料(liao)的(de)(de)保護膜。通過(guo)該有機(ji)(ji)包覆(fu)膜的(de)(de)附著和封閉起(qi)到有效的(de)(de)防(fang)腐防(fang)銹作(zuo)用(yong)。另外,鋼(gang)鐵(tie)余熱發(fa)(fa)劑(ji)中的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)助劑(ji)浸附在黑色有機(ji)(ji)膜的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian),起(qi)到增加光澤并減少工件表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)機(ji)(ji)械磨損的(de)(de)作(zuo)用(yong)。
a. 種類
鋼鐵余熱發黑劑的種類:
JH—160 型(xing):零(ling)件余熱(re)溫度(du)160~220℃。
JH-200 型:零件余(yu)熱溫度200℃以上。
JH-350型(xing):零件余熱溫(wen)度350~600℃。
b. 工藝(yi)流(liu)程
鋼鐵余熱發黑的工藝(yi)流程:
①. 處理前的準備
使用JH-200型、JH-350型表面(mian)處(chu)理(li)液(ye)時,如果工(gong)件表面(mian)有輕(qing)微浮銹和(he)少量(liang)油污(wu)(wu),不必(bi)進行(xing)前處(chu)理(li),適當提高處(chu)理(li)液(ye)濃度即可。使用JH—160 型表面(mian)處(chu)理(li)液(ye)時,因處(chu)理(li)溫度較低,工(gong)件表面(mian)應無(wu)油污(wu)(wu)和(he)銹跡。
②. 處(chu)理液的配制
配料前將發劑原液(ye)搖動均勻,然后(hou)(hou)與(yu)水調配成所需濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)使用(yong)(yong)液(ye)。其濃(nong)(nong)度(du)(du)應根(gen)據工(gong)件的(de)材質、大小和溫度(du)(du)等因(yin)素確(que)定(ding)。原則上是中(zhong)、低(di)碳鋼(gang)及滲碳鋼(gang)采(cai)用(yong)(yong)低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du),大工(gong)件采(cai)用(yong)(yong)較低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du),合金鋼(gang)及小工(gong)件適當提高濃(nong)(nong)度(du)(du)。使用(yong)(yong)液(ye)濃(nong)(nong)度(du)(du)范(fan)圍為5%~20%(質量分數),配液(ye)先后(hou)(hou)濃(nong)(nong),以(yi)確(que)定(ding)最佳(jia)濃(nong)(nong)度(du)(du)。
③. 處理液使用溫度
常溫(wen)使用(yong),一般不高于60℃,有條件(jian)保(bao)持在40℃左(zuo)右較少。溫(wen)度過(guo)高會影(ying)響(xiang)表(biao)面處理零件(jian)的(de)質(zhi)量,并引起處理液的(de)分(fen)離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工件在(zai)電爐加(jia)熱,其加(jia)熱溫度是:400℃(JH-350型(xing)(xing))、250℃(JH-200型(xing)(xing))和180℃(JH-160型(xing)(xing))。在(zai)爐中保溫 0.5h以后取出立即放入配制好(hao)的(de)表(biao)面處(chu)理液中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(re)發黑(hei)液處理后,表面呈深黑(hei)色(se),且有光澤,耐蝕性(xing)較好。
