不銹鋼化學熱處理(li)發(fa)(fa)(fa)黑法(fa)有堿(jian)性(xing)發(fa)(fa)(fa)黑、常溫(wen)發(fa)(fa)(fa)黑和余熱發(fa)(fa)(fa)黑等(deng)。
一、堿(jian)性發(fa)黑工藝
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:
鋼鐵堿性氧(yang)化(hua)工藝流程:脫脂(zhi)→清(qing)(qing)洗(xi)(熱水(shui)(shui))→清(qing)(qing)洗(xi)(流動(dong)水(shui)(shui))→酸洗(xi)→清(qing)(qing)洗(xi)(流動(dong)水(shui)(shui))→中和→氧(yang)化(hua)→清(qing)(qing)洗(xi)(回收槽中)→清(qing)(qing)洗(xi)→皂(zao)化(hua)→清(qing)(qing)洗(xi)(熱水(shui)(shui)) →干燥→檢(jian)驗→浸油(you)→停放。
a. 脫(tuo)脂
除掉工件上(shang)粘附的油跡(ji),為酸(suan)洗作(zuo)準備。脫脂工序在脫脂槽中進行(xing)。
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. 酸洗
為了去(qu)掉工件(jian)的銹跡(ji)、氧(yang)(yang)化(hua)皮(pi)和活化(hua)工件(jian)表(biao)面,應(ying)(ying)將工件(jian)在20%~35%(質量分數)的工業(ye)鹽酸(suan)中酸(suan)洗,時間在30s以上。氧(yang)(yang)化(hua)皮(pi)厚的工件(jian),應(ying)(ying)酸(suan)洗至潔凈,但應(ying)(ying)防止工件(jian)腐蝕。
為(wei)減少氫脆,可(ke)在鹽酸(suan)中添加0.2%~0.5%(質量分(fen)數)尿素。工件酸(suan)洗后,先在清水中沖洗,再在3%(質量分(fen)數) 碳(tan)酸(suan)鈉(na)溶(rong)液(ye)中中和殘(can)酸(suan)后即可(ke)發黑。
c. 氧(yang)化(hua)(發(fa)黑(hei))
鋼鐵(tie)工件發黑溶(rong)液的成分和工藝條件見表10-11。
e. 皂化
皂(zao)化(hua)是使工件發黑(hei)生成(cheng)的氧化(hua)鐵膜微(wei)孔內(nei)的鐵轉化(hua)成(cheng)硬(ying)脂酸鐵(能(neng)浸潤油(you),而(er)不被水(shui)浸潤),呈鈍(dun)化(hua)狀態(tai),從(cong)而(er)提(ti)高(gao)抗蝕能(neng)力。
皂化(hua)液用 30~50g/L的肥(fei)皂水溶液組成。工作溫度為80~100℃,處理時(shi)間3~5min。
e. 浸油(you)
浸(jin)(jin)油(you)(you)(you)(you)的目的是使工件的耐蝕性進(jin)一步提(ti)高,并且使工件外觀(guan)有(you)光澤,氧化(hua)膜更為美(mei)觀(guan)。油(you)(you)(you)(you)脂有(you):10號全損耗系統(tong)用油(you)(you)(you)(you)、3號錠(ding)子油(you)(you)(you)(you)、變壓器(qi)油(you)(you)(you)(you)等,工作溫度為100~110℃,浸(jin)(jin)油(you)(you)(you)(you)時(shi)間3~5min。
二、常溫發黑(hei)工藝
常溫發黑工(gong)藝流程:除油(you)→水洗→酸(suan)洗→水洗→一次發黑→漂(piao)洗→二次發黑→漂(piao)洗→封閉上油(you)。
該工(gong)藝發黑(hei)時不(bu)(bu)需加熱,因發黑(hei)液為(wei)酸(suan)性,發黑(hei)前不(bu)(bu)需中和,發黑(hei)后零件(jian)在脫水防銹油(you)中(常溫)浸泡,因此工(gong)件(jian)不(bu)(bu)需烘干、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)品常溫(wen)發黑劑(ji)市場上品種較多,其中H-845、SRB-1等應用較早。發黑液的(de)配比一般為原液:水(shui)=1:3-5(體積比),合金鋼(gang)和不銹鋼(gang)取(qu)上限(xian),碳鋼(gang)、鑄鐵取(qu)下限(xian),新配液先試(shi)生產,檢(jian)驗合格后方(fang)可成批(pi)進行發黑處(chu)理。品等。
發黑(hei)(hei)液呈酸性(xing),發黑(hei)(hei)槽(cao)應為防酸材料,如(ru)聚(ju)氯(lv)乙烯(xi),聚(ju)丙塑料或玻(bo)璃鋼制工件在發黑(hei)(hei)液中浸液處理8~10min,工件之間應保(bao)持一定(ding)間隙,使(shi)之與液體(ti)均勻(yun)接觸。其他工序請參閱(yue)堿性(xing)發黑(hei)(hei)工藝。
三、鋼鐵(tie)余熱發黑工藝
鋼鐵余熱(re)發黑(hei)劑(ji)(ji)是由(you)多種清(qing)洗防銹(xiu)劑(ji)(ji)、有機著(zhu)色(se)劑(ji)(ji)、有機成(cheng)膜材(cai)料、乳(ru)化(hua)分散(san)劑(ji)(ji)及表(biao)面(mian)(mian)助劑(ji)(ji)等(deng)多種原(yuan)料組成(cheng)的(de)。其發黑(hei)原(yuan)理是在發劑(ji)(ji)與金屬(shu)(shu)接觸的(de)瞬間先進行金屬(shu)(shu)表(biao)面(mian)(mian)清(qing)洗,同時利用工件上(shang)存在的(de)余熱(re),使發黑(hei)液中(zhong)(zhong)的(de)有機化(hua)合物成(cheng)膜材(cai)料依據熱(re)反應聚合的(de)機理凝(ning)聚沉積在金屬(shu)(shu)表(biao)面(mian)(mian),形成(cheng)一層含(han)有著(zhu)色(se)物質的(de)高分子材(cai)料的(de)保(bao)護膜。通過該有機包(bao)覆膜的(de)附(fu)(fu)著(zhu)和封閉起(qi)到有效(xiao)的(de)防腐防銹(xiu)作用。另(ling)外,鋼鐵余熱(re)發劑(ji)(ji)中(zhong)(zhong)的(de)表(biao)面(mian)(mian)助劑(ji)(ji)浸附(fu)(fu)在黑(hei)色(se)有機膜的(de)表(biao)面(mian)(mian),起(qi)到增加光澤并減少工件表(biao)面(mian)(mian)機械磨損的(de)作用。
a. 種類
鋼鐵余熱發(fa)黑劑(ji)的種(zhong)類:
JH—160 型:零(ling)件(jian)余(yu)熱(re)溫(wen)度160~220℃。
JH-200 型:零件余(yu)熱溫度200℃以上。
JH-350型:零件余熱溫度350~600℃。
b. 工(gong)藝流程
鋼鐵余熱(re)發(fa)黑的工藝流(liu)程:
①. 處理前的準備
使(shi)用JH-200型、JH-350型表(biao)面處(chu)理液(ye)(ye)時,如果工件表(biao)面有輕(qing)微(wei)浮(fu)銹(xiu)和少量(liang)油污,不(bu)必(bi)進(jin)行前(qian)處(chu)理,適當提高處(chu)理液(ye)(ye)濃度即可。使(shi)用JH—160 型表(biao)面處(chu)理液(ye)(ye)時,因處(chu)理溫度較低(di),工件表(biao)面應無油污和銹(xiu)跡(ji)。
②. 處(chu)理液(ye)的配制
配(pei)料前將發劑原(yuan)(yuan)液(ye)(ye)搖動均勻,然后(hou)與水調配(pei)成所需(xu)濃(nong)度(du)(du)的(de)使用(yong)液(ye)(ye)。其濃(nong)度(du)(du)應根據工件的(de)材(cai)質(zhi)(zhi)、大(da)(da)小(xiao)和溫度(du)(du)等因(yin)素確定(ding)。原(yuan)(yuan)則上是中(zhong)、低(di)碳鋼及(ji)滲碳鋼采用(yong)低(di)濃(nong)度(du)(du),大(da)(da)工件采用(yong)較低(di)濃(nong)度(du)(du),合金鋼及(ji)小(xiao)工件適(shi)當提高(gao)濃(nong)度(du)(du)。使用(yong)液(ye)(ye)濃(nong)度(du)(du)范圍為5%~20%(質(zhi)(zhi)量分數),配(pei)液(ye)(ye)先(xian)后(hou)濃(nong),以確定(ding)最佳(jia)濃(nong)度(du)(du)。
③. 處理液使用溫度
常溫使用(yong),一般(ban)不高于(yu)60℃,有條件保持在40℃左右較少(shao)。溫度過(guo)高會(hui)影響表面處理(li)零件的質(zhi)量,并引(yin)起處理(li)液的分離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工件在(zai)電爐加(jia)熱(re),其加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)是:400℃(JH-350型(xing))、250℃(JH-200型(xing))和180℃(JH-160型(xing))。在(zai)爐中(zhong)保(bao)溫(wen) 0.5h以(yi)后取出(chu)立即放入(ru)配制好的表面處理(li)液中(zhong)20~30s后取出(chu)風干,或靜止(zhi)放置(zhi)24h后即可使用。
工件在鋼鐵余(yu)熱(re)發(fa)黑(hei)液處理后,表面(mian)呈深黑(hei)色(se),且有光澤,耐(nai)蝕性(xing)較好。
