不銹鋼化學熱處理發(fa)(fa)黑(hei)法有(you)堿性發(fa)(fa)黑(hei)、常(chang)溫(wen)發(fa)(fa)黑(hei)和余熱發(fa)(fa)黑(hei)等。
一、堿性發黑工藝
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:
鋼鐵堿性氧化(hua)工藝流(liu)程:脫脂→清(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(熱水)→清(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(流(liu)動水)→酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)→清(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(流(liu)動水)→中(zhong)和→氧化(hua)→清(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(回收槽中(zhong))→清(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)→皂化(hua)→清(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(熱水) →干燥→檢驗→浸油→停(ting)放。
a. 脫脂(zhi)
除掉工件上(shang)粘附的油跡,為酸(suan)洗作準備。脫脂工序在(zai)脫脂槽(cao)中進(jin)行。
脫脂(zhi)溶液配比(bi)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
為了去掉工(gong)件(jian)(jian)的(de)(de)銹跡、氧(yang)化皮(pi)和活化工(gong)件(jian)(jian)表面,應將工(gong)件(jian)(jian)在20%~35%(質量(liang)分(fen)數)的(de)(de)工(gong)業鹽酸中酸洗,時間在30s以上。氧(yang)化皮(pi)厚的(de)(de)工(gong)件(jian)(jian),應酸洗至(zhi)潔凈,但應防止(zhi)工(gong)件(jian)(jian)腐(fu)蝕。
為減少(shao)氫脆(cui),可在(zai)鹽(yan)酸中添加(jia)0.2%~0.5%(質量分數)尿素(su)。工(gong)件酸洗后,先在(zai)清(qing)水中沖洗,再在(zai)3%(質量分數) 碳酸鈉溶液中中和(he)殘酸后即可發黑。
c. 氧化(hua)(發黑)
鋼鐵工件發(fa)黑溶液(ye)的成分和工藝(yi)條件見表10-11。
e. 皂化
皂化(hua)是使(shi)工件發黑生成(cheng)的氧化(hua)鐵(tie)膜(mo)微孔內(nei)的鐵(tie)轉化(hua)成(cheng)硬脂酸鐵(tie)(能浸潤(run)油,而(er)不被水浸潤(run)),呈鈍化(hua)狀態,從而(er)提高抗蝕能力。
皂化液用(yong) 30~50g/L的肥皂水溶(rong)液組(zu)成。工作溫度為(wei)80~100℃,處理時間3~5min。
e. 浸油
浸油(you)(you)的(de)目的(de)是(shi)使工(gong)件(jian)的(de)耐蝕性進一步提(ti)高,并且使工(gong)件(jian)外觀有(you)光澤(ze),氧化(hua)膜(mo)更為美(mei)觀。油(you)(you)脂有(you):10號(hao)全損耗(hao)系(xi)統用油(you)(you)、3號(hao)錠子油(you)(you)、變壓器(qi)油(you)(you)等,工(gong)作溫度為100~110℃,浸油(you)(you)時間(jian)3~5min。
二(er)、常溫發黑(hei)工藝
常(chang)溫發黑工藝流程:除油→水洗(xi)(xi)→酸洗(xi)(xi)→水洗(xi)(xi)→一次發黑→漂洗(xi)(xi)→二次發黑→漂洗(xi)(xi)→封(feng)閉上油。
該工藝發(fa)(fa)黑時(shi)不(bu)(bu)需加熱,因發(fa)(fa)黑液為酸性,發(fa)(fa)黑前(qian)不(bu)(bu)需中和,發(fa)(fa)黑后零件(jian)在脫水防銹油中(常溫)浸(jin)泡,因此工件(jian)不(bu)(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。
商品常溫發黑劑市場上品種較多,其中H-845、SRB-1等應用較早。發黑液的(de)配比一(yi)般為(wei)原(yuan)液:水=1:3-5(體積比),合金(jin)鋼(gang)和不銹(xiu)鋼(gang)取(qu)上限,碳鋼(gang)、鑄鐵取(qu)下限,新(xin)配液先試生產,檢驗合格(ge)后方可(ke)成批進行(xing)發黑處理。品等。
發(fa)(fa)黑(hei)液呈(cheng)酸性,發(fa)(fa)黑(hei)槽應(ying)為防酸材料,如聚氯乙烯,聚丙塑料或玻璃(li)鋼制工(gong)件(jian)在(zai)發(fa)(fa)黑(hei)液中浸液處理8~10min,工(gong)件(jian)之(zhi)間應(ying)保持一定間隙(xi),使之(zhi)與(yu)液體均勻接觸。其他工(gong)序請參閱堿(jian)性發(fa)(fa)黑(hei)工(gong)藝。
三、鋼鐵余熱(re)發黑工藝
鋼(gang)鐵余(yu)熱(re)發(fa)黑劑(ji)是(shi)(shi)由多種清洗防(fang)銹劑(ji)、有(you)機著(zhu)色劑(ji)、有(you)機成膜(mo)(mo)(mo)材(cai)料(liao)、乳化分散劑(ji)及(ji)表(biao)(biao)面(mian)(mian)助劑(ji)等多種原料(liao)組(zu)成的(de)。其發(fa)黑原理(li)是(shi)(shi)在發(fa)劑(ji)與金屬接觸的(de)瞬間先進行金屬表(biao)(biao)面(mian)(mian)清洗,同時利用(yong)工件上存在的(de)余(yu)熱(re),使發(fa)黑液(ye)中的(de)有(you)機化合物成膜(mo)(mo)(mo)材(cai)料(liao)依據熱(re)反應聚合的(de)機理(li)凝聚沉積在金屬表(biao)(biao)面(mian)(mian),形成一層含有(you)著(zhu)色物質的(de)高分子材(cai)料(liao)的(de)保護膜(mo)(mo)(mo)。通過該有(you)機包覆膜(mo)(mo)(mo)的(de)附著(zhu)和封閉起(qi)到有(you)效的(de)防(fang)腐防(fang)銹作用(yong)。另外,鋼(gang)鐵余(yu)熱(re)發(fa)劑(ji)中的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)助劑(ji)浸附在黑色有(you)機膜(mo)(mo)(mo)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian),起(qi)到增加光澤(ze)并減少工件表(biao)(biao)面(mian)(mian)機械磨損的(de)作用(yong)。
a. 種類
鋼鐵余熱(re)發(fa)黑劑(ji)的種類:
JH—160 型(xing):零件余(yu)熱溫度160~220℃。
JH-200 型:零件余熱溫度200℃以上。
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(gong)藝流程(cheng):
①. 處理前的準備
使用JH-200型、JH-350型表(biao)面(mian)處(chu)理(li)(li)液(ye)時,如果工件表(biao)面(mian)有輕微浮銹和(he)少量油污,不必進行前處(chu)理(li)(li),適當提高(gao)處(chu)理(li)(li)液(ye)濃度即可。使用JH—160 型表(biao)面(mian)處(chu)理(li)(li)液(ye)時,因處(chu)理(li)(li)溫度較低,工件表(biao)面(mian)應(ying)無油污和(he)銹跡。
②. 處(chu)理(li)液的配(pei)制
配(pei)料前將發劑原(yuan)液搖動均(jun)勻,然(ran)后與水調配(pei)成所需濃(nong)(nong)度(du)(du)的使用液。其濃(nong)(nong)度(du)(du)應根(gen)據工件的材(cai)質(zhi)、大(da)小(xiao)和溫(wen)度(du)(du)等因素確(que)(que)定。原(yuan)則(ze)上是中、低(di)碳鋼(gang)及滲碳鋼(gang)采用低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du),大(da)工件采用較低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du),合金鋼(gang)及小(xiao)工件適(shi)當提高(gao)濃(nong)(nong)度(du)(du)。使用液濃(nong)(nong)度(du)(du)范圍為5%~20%(質(zhi)量分數),配(pei)液先后濃(nong)(nong),以(yi)確(que)(que)定最佳(jia)濃(nong)(nong)度(du)(du)。
③. 處理液使用溫度
常(chang)溫(wen)使用(yong),一般(ban)不高于60℃,有條件(jian)保(bao)持在40℃左右較少。溫(wen)度過高會影響表面處理(li)零件(jian)的質量(liang),并引起(qi)處理(li)液(ye)的分離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工件在電爐(lu)加熱(re),其加熱(re)溫度是:400℃(JH-350型(xing))、250℃(JH-200型(xing))和180℃(JH-160型(xing))。在爐(lu)中保(bao)溫 0.5h以后取出立即放入配(pei)制(zhi)好的表面處理液(ye)中20~30s后取出風干,或靜止放置24h后即可使用。
工件(jian)在(zai)鋼(gang)鐵(tie)余(yu)熱發黑液處理(li)后,表面呈深黑色,且(qie)有光澤(ze),耐(nai)蝕性較好(hao)。
