不銹鋼化學熱處(chu)理發(fa)黑(hei)法有堿性(xing)發(fa)黑(hei)、常溫發(fa)黑(hei)和(he)余熱發(fa)黑(hei)等。
一、堿性發黑(hei)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(jian)性氧化(hua)(hua)工藝流(liu)程(cheng):脫(tuo)脂→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(熱水(shui)(shui))→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(流(liu)動水(shui)(shui))→酸洗(xi)(xi)→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(流(liu)動水(shui)(shui))→中和→氧化(hua)(hua)→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(回收槽中)→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)→皂化(hua)(hua)→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(熱水(shui)(shui)) →干燥→檢(jian)驗→浸(jin)油(you)→停放(fang)。
a. 脫脂
除掉工(gong)(gong)件上粘附的油(you)跡(ji),為酸洗(xi)作(zuo)準備。脫(tuo)脂(zhi)工(gong)(gong)序在脫(tuo)脂(zhi)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(suan)洗
為了去掉工件(jian)的(de)(de)銹跡、氧化(hua)皮和(he)活化(hua)工件(jian)表(biao)面,應將工件(jian)在20%~35%(質量分數)的(de)(de)工業(ye)鹽(yan)酸(suan)(suan)中酸(suan)(suan)洗,時間在30s以上。氧化(hua)皮厚的(de)(de)工件(jian),應酸(suan)(suan)洗至潔凈,但應防止工件(jian)腐蝕。
為減少氫(qing)脆,可在鹽酸(suan)(suan)中(zhong)添加(jia)0.2%~0.5%(質量(liang)分數)尿素(su)。工件酸(suan)(suan)洗后,先在清水中(zhong)沖洗,再在3%(質量(liang)分數) 碳(tan)酸(suan)(suan)鈉溶(rong)液中(zhong)中(zhong)和(he)殘(can)酸(suan)(suan)后即可發黑。
c. 氧化(發黑)
鋼鐵工件(jian)發(fa)黑溶(rong)液(ye)的成分和工藝條件(jian)見表10-11。
e. 皂化
皂(zao)化(hua)是使工件發黑生(sheng)成的氧(yang)化(hua)鐵膜微孔內(nei)的鐵轉化(hua)成硬脂酸鐵(能浸潤油(you),而不(bu)被水(shui)浸潤),呈(cheng)鈍化(hua)狀態,從(cong)而提高抗蝕能力。
皂化(hua)液用 30~50g/L的肥皂水溶液組(zu)成。工作溫度為(wei)80~100℃,處理時間(jian)3~5min。
e. 浸油
浸油(you)(you)的目的是使工(gong)件(jian)的耐(nai)蝕性進一(yi)步提高(gao),并且使工(gong)件(jian)外觀有光澤,氧化膜更為美觀。油(you)(you)脂有:10號全損耗系統用油(you)(you)、3號錠子油(you)(you)、變壓器油(you)(you)等,工(gong)作溫(wen)度為100~110℃,浸油(you)(you)時間3~5min。
二、常溫(wen)發(fa)黑(hei)工藝
常溫(wen)發黑(hei)工藝流(liu)程:除油(you)→水(shui)(shui)洗→酸(suan)洗→水(shui)(shui)洗→一次發黑(hei)→漂洗→二次發黑(hei)→漂洗→封(feng)閉上油(you)。
該工藝發黑(hei)時不需(xu)加熱,因發黑(hei)液為酸性,發黑(hei)前不需(xu)中和(he),發黑(hei)后零件在脫水(shui)防銹(xiu)油(you)中(常溫)浸泡,因此工件不需(xu)烘(hong)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。
商品常溫(wen)發(fa)(fa)黑劑市場上品種較(jiao)多,其中H-845、SRB-1等應(ying)用較(jiao)早。發(fa)(fa)黑液(ye)的配(pei)比(bi)(bi)一般為原液(ye):水=1:3-5(體積(ji)比(bi)(bi)),合(he)金鋼(gang)和(he)不銹鋼(gang)取(qu)上限,碳鋼(gang)、鑄鐵取(qu)下限,新配(pei)液(ye)先(xian)試生產,檢驗合(he)格后方可成批進行發(fa)(fa)黑處理。品等。
發(fa)黑液呈酸性,發(fa)黑槽應為防酸材料,如聚氯乙烯(xi),聚丙塑料或玻璃鋼制工(gong)件在發(fa)黑液中浸液處(chu)理8~10min,工(gong)件之(zhi)間(jian)應保持(chi)一定間(jian)隙,使之(zhi)與液體均(jun)勻接觸。其他工(gong)序請參閱堿(jian)性發(fa)黑工(gong)藝(yi)。
三(san)、鋼鐵余熱發(fa)黑工藝
鋼(gang)鐵余(yu)熱(re)(re)發黑(hei)劑(ji)是由多(duo)種清(qing)洗(xi)防(fang)銹劑(ji)、有(you)機(ji)著色劑(ji)、有(you)機(ji)成膜(mo)材(cai)料、乳化(hua)分散劑(ji)及表(biao)面(mian)(mian)(mian)助劑(ji)等多(duo)種原料組(zu)成的(de)(de)(de)。其發黑(hei)原理(li)是在(zai)發劑(ji)與金(jin)屬(shu)接觸的(de)(de)(de)瞬間先進行金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)(mian)(mian)清(qing)洗(xi),同時利用工件(jian)上存在(zai)的(de)(de)(de)余(yu)熱(re)(re),使發黑(hei)液中的(de)(de)(de)有(you)機(ji)化(hua)合物成膜(mo)材(cai)料依據熱(re)(re)反(fan)應聚合的(de)(de)(de)機(ji)理(li)凝聚沉積(ji)在(zai)金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)(mian)(mian),形成一層(ceng)含(han)有(you)著色物質的(de)(de)(de)高(gao)分子材(cai)料的(de)(de)(de)保護膜(mo)。通過該(gai)有(you)機(ji)包覆膜(mo)的(de)(de)(de)附著和封閉起到有(you)效的(de)(de)(de)防(fang)腐防(fang)銹作用。另(ling)外,鋼(gang)鐵余(yu)熱(re)(re)發劑(ji)中的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)助劑(ji)浸附在(zai)黑(hei)色有(you)機(ji)膜(mo)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian),起到增(zeng)加光澤并(bing)減少工件(jian)表(biao)面(mian)(mian)(mian)機(ji)械磨損的(de)(de)(de)作用。
a. 種類(lei)
鋼鐵余熱(re)發黑劑的種類:
JH—160 型:零件余(yu)熱溫度160~220℃。
JH-200 型:零件余(yu)熱溫度(du)200℃以上(shang)。
JH-350型(xing):零件余熱溫度350~600℃。
b. 工藝流程
鋼鐵余(yu)熱發黑(hei)的工藝流(liu)程(cheng):
①. 處理前的準備
使用JH-200型(xing)、JH-350型(xing)表(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)理液(ye)時(shi),如果工件(jian)表(biao)面(mian)有輕微(wei)浮銹(xiu)和少量油污,不必(bi)進行(xing)前處(chu)(chu)(chu)理,適(shi)當提高處(chu)(chu)(chu)理液(ye)濃度(du)即可(ke)。使用JH—160 型(xing)表(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)理液(ye)時(shi),因處(chu)(chu)(chu)理溫度(du)較(jiao)低,工件(jian)表(biao)面(mian)應無油污和銹(xiu)跡。
②. 處理液的(de)配制(zhi)
配料(liao)前將發劑原(yuan)液搖動均勻,然后與水(shui)調配成所(suo)需(xu)濃(nong)度(du)的使用(yong)液。其濃(nong)度(du)應根據工件的材質、大(da)小和溫度(du)等因(yin)素(su)確(que)定。原(yuan)則(ze)上是中、低碳(tan)(tan)鋼及(ji)(ji)滲(shen)碳(tan)(tan)鋼采用(yong)低濃(nong)度(du),大(da)工件采用(yong)較低濃(nong)度(du),合金鋼及(ji)(ji)小工件適當提高(gao)濃(nong)度(du)。使用(yong)液濃(nong)度(du)范圍為(wei)5%~20%(質量分(fen)數(shu)),配液先(xian)后濃(nong),以確(que)定最佳濃(nong)度(du)。
③. 處理液使用溫度
常(chang)溫使用,一般(ban)不高于(yu)60℃,有(you)條件保持在40℃左右(you)較少。溫度過高會影(ying)響表面處理零件的(de)質量,并(bing)引(yin)起處理液的(de)分(fen)離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工(gong)件在電爐加熱,其加熱溫度(du)是:400℃(JH-350型)、250℃(JH-200型)和180℃(JH-160型)。在爐中保溫 0.5h以后(hou)(hou)取(qu)出立即放入配制好的表面處理液(ye)中20~30s后(hou)(hou)取(qu)出風干(gan),或靜(jing)止(zhi)放置24h后(hou)(hou)即可使用。
工件(jian)在鋼(gang)鐵余熱發黑液處(chu)理(li)后(hou),表面(mian)呈深黑色,且有光(guang)澤,耐蝕性較(jiao)好。
