不銹鋼化學(xue)熱處理發(fa)黑(hei)法(fa)有堿性發(fa)黑(hei)、常(chang)溫(wen)發(fa)黑(hei)和(he)余熱發(fa)黑(hei)等。
一、堿(jian)性(xing)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(tie)堿(jian)性(xing)氧化工藝(yi)流程(cheng):脫脂→清洗(熱水(shui)(shui))→清洗(流動水(shui)(shui))→酸洗→清洗(流動水(shui)(shui))→中和→氧化→清洗(回收槽中)→清洗→皂(zao)化→清洗(熱水(shui)(shui)) →干燥→檢驗→浸油→停放。
a. 脫(tuo)脂
除掉工件(jian)上粘(zhan)附(fu)的(de)油跡,為(wei)酸洗作準(zhun)備。脫脂工序在脫脂槽(cao)中進行。
脫脂溶液配比有(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(le)去掉工件的銹跡、氧(yang)化皮(pi)和(he)活化工件表面,應將工件在20%~35%(質量分(fen)數)的工業鹽酸(suan)中酸(suan)洗,時(shi)間(jian)在30s以上。氧(yang)化皮(pi)厚(hou)的工件,應酸(suan)洗至潔凈,但應防止(zhi)工件腐蝕(shi)。
為(wei)減少氫脆,可(ke)在鹽酸中添加0.2%~0.5%(質(zhi)量分(fen)數)尿(niao)素(su)。工件酸洗(xi)后,先在清水中沖洗(xi),再在3%(質(zhi)量分(fen)數) 碳酸鈉(na)溶液中中和殘酸后即可(ke)發黑。
c. 氧化(發(fa)黑(hei))
鋼鐵工(gong)件發(fa)黑溶液(ye)的成分和工(gong)藝條件見表(biao)10-11。
e. 皂化
皂化是(shi)使工件發黑生成(cheng)的氧化鐵膜(mo)微孔內的鐵轉化成(cheng)硬脂(zhi)酸鐵(能浸(jin)潤油(you),而(er)(er)不被水浸(jin)潤),呈鈍化狀態,從(cong)而(er)(er)提(ti)高抗(kang)蝕能力。
皂化液(ye)(ye)用(yong) 30~50g/L的肥皂水溶液(ye)(ye)組(zu)成。工作溫度為(wei)80~100℃,處理時(shi)間3~5min。
e. 浸(jin)油
浸油(you)(you)的目的是(shi)使(shi)工(gong)件(jian)的耐蝕性進(jin)一步提(ti)高,并且使(shi)工(gong)件(jian)外(wai)觀有(you)光澤,氧化膜更為(wei)美觀。油(you)(you)脂(zhi)有(you):10號(hao)全損耗系統用油(you)(you)、3號(hao)錠子油(you)(you)、變壓(ya)器油(you)(you)等,工(gong)作(zuo)溫(wen)度為(wei)100~110℃,浸油(you)(you)時(shi)間3~5min。
二、常溫發黑工藝
常溫發黑(hei)工藝(yi)流程:除(chu)油(you)→水洗→酸(suan)洗→水洗→一次發黑(hei)→漂(piao)洗→二次發黑(hei)→漂(piao)洗→封閉上油(you)。
該工藝發(fa)(fa)黑時不(bu)需(xu)(xu)加熱,因發(fa)(fa)黑液為(wei)酸性,發(fa)(fa)黑前不(bu)需(xu)(xu)中和,發(fa)(fa)黑后零(ling)件在脫水防銹油中(常溫(wen))浸泡,因此工件不(bu)需(xu)(xu)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(chang)溫發(fa)黑(hei)劑市場(chang)上品種較多(duo),其中(zhong)H-845、SRB-1等應用較早。發(fa)黑(hei)液的配(pei)比(bi)一(yi)般為(wei)原液:水(shui)=1:3-5(體積(ji)比(bi)),合金鋼和不銹鋼取上限,碳鋼、鑄鐵取下限,新(xin)配(pei)液先試生產,檢驗合格后方可成批(pi)進行發(fa)黑(hei)處理。品等。
發黑(hei)液呈酸性,發黑(hei)槽應(ying)為防酸材料(liao),如聚氯(lv)乙烯,聚丙塑料(liao)或玻璃(li)鋼(gang)制工(gong)件(jian)在發黑(hei)液中浸液處理8~10min,工(gong)件(jian)之間應(ying)保(bao)持一定間隙(xi),使之與液體均勻接(jie)觸。其他工(gong)序請參閱堿(jian)性發黑(hei)工(gong)藝(yi)。
三、鋼鐵余熱發(fa)黑工藝
鋼鐵余熱發(fa)黑(hei)劑(ji)(ji)是(shi)由多種清(qing)洗防(fang)銹劑(ji)(ji)、有(you)機(ji)(ji)(ji)著(zhu)色劑(ji)(ji)、有(you)機(ji)(ji)(ji)成膜材料(liao)、乳化分(fen)散劑(ji)(ji)及(ji)表(biao)(biao)面助劑(ji)(ji)等多種原料(liao)組成的(de)(de)(de)。其發(fa)黑(hei)原理(li)是(shi)在(zai)發(fa)劑(ji)(ji)與金(jin)(jin)(jin)屬(shu)接觸的(de)(de)(de)瞬間先進(jin)行金(jin)(jin)(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面清(qing)洗,同(tong)時利(li)用工件上存在(zai)的(de)(de)(de)余熱,使(shi)發(fa)黑(hei)液中的(de)(de)(de)有(you)機(ji)(ji)(ji)化合物(wu)成膜材料(liao)依據熱反(fan)應聚(ju)合的(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)理(li)凝聚(ju)沉積在(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面,形成一層含(han)有(you)著(zhu)色物(wu)質的(de)(de)(de)高分(fen)子材料(liao)的(de)(de)(de)保護膜。通(tong)過該有(you)機(ji)(ji)(ji)包(bao)覆膜的(de)(de)(de)附著(zhu)和封閉起到有(you)效的(de)(de)(de)防(fang)腐防(fang)銹作(zuo)用。另外,鋼鐵余熱發(fa)劑(ji)(ji)中的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面助劑(ji)(ji)浸附在(zai)黑(hei)色有(you)機(ji)(ji)(ji)膜的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面,起到增加(jia)光澤并(bing)減少工件表(biao)(biao)面機(ji)(ji)(ji)械磨損的(de)(de)(de)作(zuo)用。
a. 種類
鋼鐵余熱發黑劑的種類:
JH—160 型:零件余熱溫度(du)160~220℃。
JH-200 型:零件(jian)余熱溫度200℃以上(shang)。
JH-350型:零(ling)件余熱溫度350~600℃。
b. 工藝流程
鋼鐵余(yu)熱發黑的工藝流程(cheng):
①. 處理前的準備
使用(yong)(yong)JH-200型(xing)(xing)、JH-350型(xing)(xing)表(biao)(biao)面處(chu)(chu)理(li)液(ye)(ye)時,如(ru)果(guo)工件(jian)表(biao)(biao)面有輕微(wei)浮銹和少量(liang)油(you)污(wu),不必進行(xing)前處(chu)(chu)理(li),適當提高處(chu)(chu)理(li)液(ye)(ye)濃度(du)即可。使用(yong)(yong)JH—160 型(xing)(xing)表(biao)(biao)面處(chu)(chu)理(li)液(ye)(ye)時,因處(chu)(chu)理(li)溫(wen)度(du)較低,工件(jian)表(biao)(biao)面應無油(you)污(wu)和銹跡。
②. 處理液的配制
配料前將發劑原液搖動均勻,然后與水調配成所需濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)的使(shi)用(yong)液。其濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)應根據工(gong)件(jian)的材質(zhi)、大(da)(da)小和溫度(du)(du)等因素確定。原則上是中、低碳鋼(gang)及滲碳鋼(gang)采用(yong)低濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du),大(da)(da)工(gong)件(jian)采用(yong)較低濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du),合金(jin)鋼(gang)及小工(gong)件(jian)適當提高(gao)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)。使(shi)用(yong)液濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)范圍為5%~20%(質(zhi)量(liang)分數),配液先后濃(nong)(nong)(nong),以(yi)確定最佳濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)。
③. 處理液使用溫度
常溫使(shi)用(yong),一(yi)般不高(gao)于(yu)60℃,有(you)條件保(bao)持(chi)在40℃左右較少。溫度過高(gao)會影響表面處理零件的(de)質量,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
工件在電(dian)爐加熱,其(qi)加熱溫(wen)(wen)度是(shi):400℃(JH-350型)、250℃(JH-200型)和180℃(JH-160型)。在爐中保(bao)溫(wen)(wen) 0.5h以后取(qu)出立(li)即(ji)放(fang)入配制好的表面處(chu)理液(ye)中20~30s后取(qu)出風干(gan),或靜止放(fang)置(zhi)24h后即(ji)可使用(yong)。
工件在鋼鐵(tie)余(yu)熱發黑(hei)液處理(li)后,表面呈(cheng)深(shen)黑(hei)色,且有光澤,耐蝕性較好(hao)。
