不(bu)銹鋼化學熱處理發黑(hei)法(fa)有堿性(xing)發黑(hei)、常溫發黑(hei)和余熱發黑(hei)等。
一、堿(jian)性(xing)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:
鋼鐵堿性(xing)氧(yang)化工藝流(liu)(liu)程:脫脂→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(熱水(shui)(shui))→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(流(liu)(liu)動水(shui)(shui))→酸洗(xi)(xi)(xi)(xi)→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(流(liu)(liu)動水(shui)(shui))→中(zhong)和→氧(yang)化→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(回收槽中(zhong))→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)→皂(zao)化→清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(熱水(shui)(shui)) →干燥→檢驗(yan)→浸油→停放。
a. 脫脂
除掉工件上粘附的油跡,為酸洗作準(zhun)備。脫(tuo)(tuo)脂(zhi)工序在脫(tuo)(tuo)脂(zhi)槽中進行。
脫(tuo)脂(zhi)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(suan)洗
為了去(qu)掉工(gong)(gong)件(jian)的銹跡(ji)、氧(yang)化(hua)皮(pi)和(he)活化(hua)工(gong)(gong)件(jian)表面,應(ying)將工(gong)(gong)件(jian)在20%~35%(質量分數(shu))的工(gong)(gong)業鹽酸(suan)中酸(suan)洗(xi),時間在30s以上。氧(yang)化(hua)皮(pi)厚(hou)的工(gong)(gong)件(jian),應(ying)酸(suan)洗(xi)至潔凈,但應(ying)防止工(gong)(gong)件(jian)腐蝕。
為減少氫脆,可在鹽酸中添加(jia)0.2%~0.5%(質(zhi)量(liang)分(fen)數)尿素。工(gong)件酸洗后,先(xian)在清水(shui)中沖洗,再(zai)在3%(質(zhi)量(liang)分(fen)數) 碳(tan)酸鈉溶液中中和殘酸后即可發黑。
c. 氧化(發黑)
鋼鐵(tie)工件(jian)發黑溶液(ye)的(de)成分和(he)工藝條件(jian)見(jian)表10-11。
e. 皂化(hua)
皂化(hua)是使工(gong)件(jian)發(fa)黑生(sheng)成的氧化(hua)鐵膜微孔內的鐵轉化(hua)成硬脂酸鐵(能浸潤(run)油(you),而不被(bei)水(shui)浸潤(run)),呈鈍化(hua)狀態,從而提(ti)高抗蝕能力。
皂(zao)化液用 30~50g/L的肥(fei)皂(zao)水溶(rong)液組成。工作溫(wen)度為80~100℃,處理時間(jian)3~5min。
e. 浸油
浸油(you)(you)的(de)目的(de)是使工(gong)(gong)件的(de)耐(nai)蝕性進一(yi)步提高(gao),并(bing)且使工(gong)(gong)件外觀有光(guang)澤,氧化膜更為美觀。油(you)(you)脂有:10號全(quan)損耗系統用油(you)(you)、3號錠子油(you)(you)、變壓器油(you)(you)等,工(gong)(gong)作(zuo)溫度(du)為100~110℃,浸油(you)(you)時間3~5min。
二、常溫發黑工藝
常溫發(fa)(fa)黑工(gong)藝流程:除油(you)→水洗(xi)(xi)→酸洗(xi)(xi)→水洗(xi)(xi)→一次發(fa)(fa)黑→漂洗(xi)(xi)→二次發(fa)(fa)黑→漂洗(xi)(xi)→封閉上油(you)。
該工藝發(fa)(fa)黑時不需(xu)(xu)加熱,因發(fa)(fa)黑液為酸性(xing),發(fa)(fa)黑前(qian)不需(xu)(xu)中和,發(fa)(fa)黑后(hou)零(ling)件在脫水(shui)防(fang)銹油中(常溫)浸泡,因此工件不需(xu)(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)常溫發黑劑市場(chang)上品(pin)種較多,其中H-845、SRB-1等(deng)應用較早。發黑液的配(pei)比一般(ban)為(wei)原液:水=1:3-5(體積(ji)比),合金鋼(gang)和不銹鋼(gang)取(qu)上限(xian),碳鋼(gang)、鑄(zhu)鐵(tie)取(qu)下限(xian),新配(pei)液先試(shi)生產,檢驗合格后(hou)方(fang)可成(cheng)批進行(xing)發黑處理。品(pin)等(deng)。
發黑(hei)液呈酸性(xing),發黑(hei)槽應為(wei)防酸材料(liao),如聚(ju)氯乙烯(xi),聚(ju)丙塑(su)料(liao)或玻璃鋼(gang)制工件(jian)在發黑(hei)液中浸液處理(li)8~10min,工件(jian)之間(jian)應保持一(yi)定間(jian)隙,使(shi)之與液體(ti)均勻接觸(chu)。其他工序請參閱堿(jian)性(xing)發黑(hei)工藝。
三、鋼鐵余熱發(fa)黑工藝
鋼鐵余熱(re)(re)發黑(hei)劑是由(you)多種(zhong)(zhong)清洗防(fang)銹劑、有(you)(you)機(ji)著色劑、有(you)(you)機(ji)成(cheng)膜(mo)(mo)材(cai)料(liao)、乳化分散(san)劑及表(biao)面(mian)助(zhu)劑等多種(zhong)(zhong)原料(liao)組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。其發黑(hei)原理是在發劑與金(jin)屬接觸(chu)的(de)(de)(de)(de)瞬間先進行金(jin)屬表(biao)面(mian)清洗,同時利用(yong)工件上(shang)存(cun)在的(de)(de)(de)(de)余熱(re)(re),使發黑(hei)液中(zhong)的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)化合物成(cheng)膜(mo)(mo)材(cai)料(liao)依據熱(re)(re)反(fan)應聚合的(de)(de)(de)(de)機(ji)理凝聚沉積在金(jin)屬表(biao)面(mian),形成(cheng)一層含有(you)(you)著色物質的(de)(de)(de)(de)高分子材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)保護(hu)膜(mo)(mo)。通過該(gai)有(you)(you)機(ji)包覆膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)附著和封閉起到(dao)(dao)有(you)(you)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)防(fang)腐(fu)防(fang)銹作用(yong)。另(ling)外,鋼鐵余熱(re)(re)發劑中(zhong)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)助(zhu)劑浸附在黑(hei)色有(you)(you)機(ji)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian),起到(dao)(dao)增(zeng)加光澤并(bing)減少工件表(biao)面(mian)機(ji)械磨損(sun)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)。
a. 種類
鋼鐵余熱(re)發黑劑的種類(lei):
JH—160 型:零(ling)件(jian)余熱溫度(du)160~220℃。
JH-200 型:零(ling)件余熱溫度200℃以上。
JH-350型:零(ling)件余熱溫度350~600℃。
b. 工藝流程
鋼(gang)鐵余熱發黑(hei)的工藝流程(cheng):
①. 處理前的準備
使(shi)用JH-200型(xing)、JH-350型(xing)表(biao)面(mian)處(chu)理(li)液(ye)時,如果工件(jian)表(biao)面(mian)有輕微浮銹(xiu)和(he)少(shao)量油(you)(you)污(wu),不必(bi)進行(xing)前(qian)處(chu)理(li),適當(dang)提(ti)高處(chu)理(li)液(ye)濃度(du)即可(ke)。使(shi)用JH—160 型(xing)表(biao)面(mian)處(chu)理(li)液(ye)時,因(yin)處(chu)理(li)溫(wen)度(du)較低(di),工件(jian)表(biao)面(mian)應無油(you)(you)污(wu)和(he)銹(xiu)跡。
②. 處理液的配制(zhi)
配(pei)料前將發(fa)劑原液搖動均勻,然后與(yu)水調(diao)配(pei)成所需濃(nong)度(du)的使(shi)用(yong)液。其濃(nong)度(du)應根據工(gong)件(jian)的材質(zhi)、大(da)(da)小(xiao)和溫度(du)等因素確定(ding)。原則(ze)上是中、低碳鋼及滲碳鋼采用(yong)低濃(nong)度(du),大(da)(da)工(gong)件(jian)采用(yong)較低濃(nong)度(du),合金(jin)鋼及小(xiao)工(gong)件(jian)適當提高濃(nong)度(du)。使(shi)用(yong)液濃(nong)度(du)范圍為5%~20%(質(zhi)量分數),配(pei)液先(xian)后濃(nong),以確定(ding)最佳(jia)濃(nong)度(du)。
③. 處理液使用溫度
常溫使用,一般(ban)不高(gao)于60℃,有條件保持在40℃左右較少。溫度過高(gao)會影響(xiang)表面(mian)處理(li)零(ling)件的(de)質(zhi)量(liang),并引起處理(li)液的(de)分離(li)。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工件在電爐加熱,其加熱溫度是:400℃(JH-350型)、250℃(JH-200型)和180℃(JH-160型)。在爐中保溫 0.5h以(yi)后取出(chu)立即放入配(pei)制好的表面處理(li)液中20~30s后取出(chu)風干,或靜(jing)止放置24h后即可(ke)使(shi)用。
工件在鋼(gang)鐵(tie)余熱發黑液處理后(hou),表面(mian)呈(cheng)深(shen)黑色,且有光澤,耐蝕(shi)性較好。
