不銹鋼化學熱處理發(fa)黑(hei)法有堿性發(fa)黑(hei)、常溫發(fa)黑(hei)和余熱發(fa)黑(hei)等。
一、堿性(xing)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(gang)鐵(tie)堿性(xing)氧化工藝流(liu)程(cheng):脫脂(zhi)→清(qing)(qing)(qing)洗(熱(re)水(shui))→清(qing)(qing)(qing)洗(流(liu)動水(shui))→酸洗→清(qing)(qing)(qing)洗(流(liu)動水(shui))→中和→氧化→清(qing)(qing)(qing)洗(回收槽中)→清(qing)(qing)(qing)洗→皂化→清(qing)(qing)(qing)洗(熱(re)水(shui)) →干燥→檢驗(yan)→浸(jin)油(you)→停放(fang)。
a. 脫脂
除掉(diao)工件上粘(zhan)附(fu)的油跡,為(wei)酸洗作準備(bei)。脫(tuo)脂工序(xu)在脫(tuo)脂槽中進行。
脫脂溶液配比有三(san)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)銹跡(ji)、氧(yang)化皮(pi)和(he)活化工(gong)件(jian)(jian)表面,應(ying)將工(gong)件(jian)(jian)在20%~35%(質量分數)的(de)工(gong)業鹽酸中酸洗,時(shi)間在30s以(yi)上。氧(yang)化皮(pi)厚(hou)的(de)工(gong)件(jian)(jian),應(ying)酸洗至潔凈,但應(ying)防止工(gong)件(jian)(jian)腐蝕。
為減少氫脆,可(ke)在鹽酸(suan)中添加(jia)0.2%~0.5%(質(zhi)量(liang)分數)尿素。工件酸(suan)洗后(hou),先在清(qing)水中沖洗,再在3%(質(zhi)量(liang)分數) 碳酸(suan)鈉(na)溶液中中和(he)殘酸(suan)后(hou)即可(ke)發黑。
c. 氧化(hua)(發黑)
鋼(gang)鐵(tie)工(gong)件(jian)(jian)發黑溶液的成分(fen)和工(gong)藝(yi)條件(jian)(jian)見(jian)表10-11。
e. 皂化
皂(zao)化是使工件發黑生成的(de)氧(yang)化鐵(tie)膜微孔內(nei)的(de)鐵(tie)轉化成硬(ying)脂酸鐵(tie)(能浸(jin)潤油(you),而(er)不被水浸(jin)潤),呈鈍化狀(zhuang)態,從而(er)提高(gao)抗蝕能力。
皂化(hua)液用 30~50g/L的(de)肥皂水溶液組成(cheng)。工作(zuo)溫度為80~100℃,處理時間3~5min。
e. 浸油
浸油(you)(you)(you)的(de)目的(de)是使工(gong)件(jian)的(de)耐蝕(shi)性(xing)進一步提高,并且使工(gong)件(jian)外觀(guan)有光澤,氧化膜更(geng)為美觀(guan)。油(you)(you)(you)脂有:10號全損耗系統用油(you)(you)(you)、3號錠子油(you)(you)(you)、變壓器油(you)(you)(you)等(deng),工(gong)作溫度為100~110℃,浸油(you)(you)(you)時間3~5min。
二、常溫發黑工藝
常溫(wen)發黑(hei)工藝流程:除油→水洗(xi)→酸洗(xi)→水洗(xi)→一(yi)次發黑(hei)→漂洗(xi)→二次發黑(hei)→漂洗(xi)→封(feng)閉上油。
該工藝發(fa)黑時不需(xu)加熱,因發(fa)黑液為(wei)酸性,發(fa)黑前(qian)不需(xu)中和(he),發(fa)黑后零件(jian)在脫水防銹(xiu)油中(常溫)浸(jin)泡,因此工件(jian)不需(xu)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。
商品(pin)(pin)常(chang)溫發黑(hei)劑市場上品(pin)(pin)種較(jiao)多(duo),其(qi)中H-845、SRB-1等(deng)應用(yong)較(jiao)早(zao)。發黑(hei)液的(de)配(pei)比一般為原液:水(shui)=1:3-5(體積比),合金鋼和不銹鋼取(qu)上限,碳(tan)鋼、鑄鐵取(qu)下(xia)限,新配(pei)液先試生產,檢(jian)驗合格(ge)后方可成批進行發黑(hei)處理。品(pin)(pin)等(deng)。
發黑液呈酸(suan)性,發黑槽應為防(fang)酸(suan)材料,如聚氯乙烯,聚丙塑(su)料或玻(bo)璃(li)鋼制工(gong)(gong)件(jian)在發黑液中浸液處理8~10min,工(gong)(gong)件(jian)之間應保持一定(ding)間隙,使之與液體均勻(yun)接觸。其他工(gong)(gong)序請參閱堿性發黑工(gong)(gong)藝。
三、鋼鐵余熱發黑工藝
鋼(gang)鐵(tie)余熱發(fa)黑(hei)劑(ji)(ji)是由多(duo)種清洗(xi)(xi)防銹(xiu)劑(ji)(ji)、有(you)(you)機(ji)著色(se)劑(ji)(ji)、有(you)(you)機(ji)成(cheng)膜材料(liao)(liao)、乳化分散劑(ji)(ji)及表(biao)面(mian)助(zhu)劑(ji)(ji)等多(duo)種原料(liao)(liao)組成(cheng)的(de)(de)(de)。其發(fa)黑(hei)原理(li)(li)是在(zai)(zai)發(fa)劑(ji)(ji)與金(jin)屬接觸的(de)(de)(de)瞬(shun)間先進行金(jin)屬表(biao)面(mian)清洗(xi)(xi),同時利用工(gong)件上存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)余熱,使發(fa)黑(hei)液中(zhong)的(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)化合(he)物(wu)成(cheng)膜材料(liao)(liao)依據熱反應聚合(he)的(de)(de)(de)機(ji)理(li)(li)凝聚沉積在(zai)(zai)金(jin)屬表(biao)面(mian),形成(cheng)一層含有(you)(you)著色(se)物(wu)質的(de)(de)(de)高分子材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)保護膜。通(tong)過該有(you)(you)機(ji)包覆膜的(de)(de)(de)附著和(he)封(feng)閉起到有(you)(you)效的(de)(de)(de)防腐防銹(xiu)作用。另外,鋼(gang)鐵(tie)余熱發(fa)劑(ji)(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)助(zhu)劑(ji)(ji)浸附在(zai)(zai)黑(hei)色(se)有(you)(you)機(ji)膜的(de)(de)(de)表(biao)面(mian),起到增加光澤并減少工(gong)件表(biao)面(mian)機(ji)械磨損的(de)(de)(de)作用。
a. 種類
鋼(gang)鐵余(yu)熱發黑(hei)劑的種類:
JH—160 型:零(ling)件余熱溫度160~220℃。
JH-200 型:零件(jian)余熱(re)溫度200℃以上。
JH-350型:零件余熱溫度350~600℃。
b. 工藝流程(cheng)
鋼鐵余熱(re)發(fa)黑(hei)的(de)工藝流程:
①. 處理前的準備
使用JH-200型(xing)、JH-350型(xing)表(biao)(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)理液(ye)(ye)時(shi),如果(guo)工件表(biao)(biao)面(mian)有輕微浮(fu)銹和(he)少量油污,不必進行前處(chu)(chu)(chu)理,適當提高處(chu)(chu)(chu)理液(ye)(ye)濃度即(ji)可。使用JH—160 型(xing)表(biao)(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)理液(ye)(ye)時(shi),因處(chu)(chu)(chu)理溫度較低,工件表(biao)(biao)面(mian)應無油污和(he)銹跡。
②. 處(chu)理液(ye)的配制
配料前將發劑原液(ye)搖動均(jun)勻,然(ran)后(hou)(hou)與水調配成所需濃(nong)(nong)度(du)的使用液(ye)。其濃(nong)(nong)度(du)應(ying)根據工(gong)件(jian)的材質(zhi)、大(da)小和溫度(du)等因素確定(ding)。原則上是中(zhong)、低(di)碳鋼及滲碳鋼采(cai)用低(di)濃(nong)(nong)度(du),大(da)工(gong)件(jian)采(cai)用較低(di)濃(nong)(nong)度(du),合金鋼及小工(gong)件(jian)適(shi)當提高濃(nong)(nong)度(du)。使用液(ye)濃(nong)(nong)度(du)范圍為5%~20%(質(zhi)量分(fen)數),配液(ye)先后(hou)(hou)濃(nong)(nong),以確定(ding)最佳濃(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(jian)保(bao)持(chi)在40℃左右較少。溫度過高會(hui)影響(xiang)表面(mian)處理零(ling)件(jian)的(de)質量,并引(yin)起(qi)處理液(ye)的(de)分(fen)離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工件在電爐(lu)加(jia)熱,其加(jia)熱溫度是:400℃(JH-350型)、250℃(JH-200型)和180℃(JH-160型)。在爐(lu)中(zhong)保(bao)溫 0.5h以(yi)后取出立即放入配制好(hao)的(de)表面處(chu)理(li)液中(zhong)20~30s后取出風干,或靜止放置24h后即可(ke)使(shi)用(yong)。
工(gong)件在鋼鐵余(yu)熱發黑液(ye)處理后(hou),表(biao)面呈深黑色,且有光澤,耐(nai)蝕性較好。
