不銹鋼化學(xue)熱(re)處理發(fa)(fa)黑法(fa)有堿(jian)性(xing)發(fa)(fa)黑、常(chang)溫發(fa)(fa)黑和(he)余熱(re)發(fa)(fa)黑等(deng)。
一、堿性發黑工(gong)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(xing)氧(yang)化工藝流(liu)程:脫脂→清(qing)洗(xi)(熱水(shui)(shui))→清(qing)洗(xi)(流(liu)動水(shui)(shui))→酸(suan)洗(xi)→清(qing)洗(xi)(流(liu)動水(shui)(shui))→中和(he)→氧(yang)化→清(qing)洗(xi)(回收槽中)→清(qing)洗(xi)→皂(zao)化→清(qing)洗(xi)(熱水(shui)(shui)) →干燥→檢驗→浸油→停放。
a. 脫(tuo)脂
除掉工件上粘(zhan)附的油跡,為酸洗作(zuo)準備。脫脂工序在脫脂槽中進(jin)行。
脫脂溶(rong)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(le)去掉(diao)工(gong)件(jian)的銹跡、氧化皮(pi)和活化工(gong)件(jian)表(biao)面,應(ying)(ying)將工(gong)件(jian)在(zai)20%~35%(質量分(fen)數(shu))的工(gong)業(ye)鹽酸中酸洗(xi),時間在(zai)30s以上(shang)。氧化皮(pi)厚(hou)的工(gong)件(jian),應(ying)(ying)酸洗(xi)至(zhi)潔凈,但應(ying)(ying)防止工(gong)件(jian)腐蝕(shi)。
為減少氫脆,可在(zai)鹽酸(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)添加(jia)0.2%~0.5%(質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu))尿素(su)。工件酸(suan)洗后(hou),先(xian)在(zai)清(qing)水中(zhong)(zhong)(zhong)沖洗,再在(zai)3%(質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)) 碳酸(suan)鈉溶液中(zhong)(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)(zhong)和(he)殘(can)酸(suan)后(hou)即可發黑(hei)。
c. 氧化(hua)(發黑(hei))
鋼鐵工件發黑溶(rong)液(ye)的成(cheng)分和(he)工藝條件見(jian)表10-11。
e. 皂化
皂化(hua)(hua)是使工件發(fa)黑生(sheng)成(cheng)的(de)氧化(hua)(hua)鐵膜微孔內的(de)鐵轉(zhuan)化(hua)(hua)成(cheng)硬脂酸鐵(能(neng)浸(jin)潤油,而不被水(shui)浸(jin)潤),呈鈍(dun)化(hua)(hua)狀態,從而提高抗蝕能(neng)力(li)。
皂(zao)(zao)化液用 30~50g/L的肥皂(zao)(zao)水(shui)溶(rong)液組成。工作溫度為(wei)80~100℃,處理時(shi)間3~5min。
e. 浸油
浸(jin)油(you)(you)的目的是使(shi)工(gong)件的耐蝕性進一步(bu)提高,并且使(shi)工(gong)件外觀有(you)光澤,氧化(hua)膜更為(wei)美觀。油(you)(you)脂(zhi)有(you):10號全(quan)損耗(hao)系統用油(you)(you)、3號錠(ding)子油(you)(you)、變壓器(qi)油(you)(you)等,工(gong)作溫度為(wei)100~110℃,浸(jin)油(you)(you)時(shi)間3~5min。
二、常溫發(fa)黑工藝(yi)
常(chang)溫發黑工藝流程(cheng):除油→水(shui)洗(xi)(xi)(xi)→酸洗(xi)(xi)(xi)→水(shui)洗(xi)(xi)(xi)→一(yi)次(ci)發黑→漂洗(xi)(xi)(xi)→二次(ci)發黑→漂洗(xi)(xi)(xi)→封(feng)閉上(shang)油。
該工藝發(fa)黑時不(bu)(bu)需(xu)加(jia)熱,因發(fa)黑液為酸性,發(fa)黑前(qian)不(bu)(bu)需(xu)中(zhong)和,發(fa)黑后零(ling)件(jian)在脫水防銹油中(zhong)(常溫)浸泡(pao),因此工件(jian)不(bu)(bu)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。
商品常(chang)溫發黑劑(ji)市場上(shang)品種較(jiao)多,其中(zhong)H-845、SRB-1等(deng)應用較(jiao)早。發黑液的配比(bi)一般為原液:水=1:3-5(體積比(bi)),合金鋼(gang)和不(bu)銹鋼(gang)取(qu)上(shang)限,碳鋼(gang)、鑄(zhu)鐵(tie)取(qu)下限,新配液先(xian)試生(sheng)產,檢驗合格后方可成批(pi)進行發黑處理(li)。品等(deng)。
發(fa)黑液(ye)呈酸性,發(fa)黑槽應(ying)為防酸材(cai)料,如聚(ju)氯(lv)乙烯,聚(ju)丙(bing)塑料或玻璃鋼制工件在發(fa)黑液(ye)中浸(jin)液(ye)處理8~10min,工件之間應(ying)保持一定間隙,使之與液(ye)體(ti)均(jun)勻接觸(chu)。其(qi)他(ta)工序請參(can)閱堿(jian)性發(fa)黑工藝。
三、鋼鐵(tie)余熱發(fa)黑(hei)工藝
鋼(gang)鐵余熱發黑(hei)劑(ji)(ji)(ji)是由多種清洗防銹劑(ji)(ji)(ji)、有(you)機(ji)(ji)著(zhu)色(se)劑(ji)(ji)(ji)、有(you)機(ji)(ji)成(cheng)(cheng)膜(mo)材(cai)料、乳化分散劑(ji)(ji)(ji)及表(biao)面(mian)(mian)助劑(ji)(ji)(ji)等多種原料組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)。其發黑(hei)原理(li)是在(zai)發劑(ji)(ji)(ji)與(yu)金屬接觸的(de)(de)瞬(shun)間先進行金屬表(biao)面(mian)(mian)清洗,同時利用(yong)工件上存在(zai)的(de)(de)余熱,使發黑(hei)液(ye)中(zhong)的(de)(de)有(you)機(ji)(ji)化合(he)物成(cheng)(cheng)膜(mo)材(cai)料依據熱反應聚合(he)的(de)(de)機(ji)(ji)理(li)凝聚沉積在(zai)金屬表(biao)面(mian)(mian),形成(cheng)(cheng)一層含(han)有(you)著(zhu)色(se)物質的(de)(de)高分子材(cai)料的(de)(de)保護膜(mo)。通過該有(you)機(ji)(ji)包覆膜(mo)的(de)(de)附著(zhu)和封閉起到有(you)效的(de)(de)防腐防銹作(zuo)用(yong)。另外,鋼(gang)鐵余熱發劑(ji)(ji)(ji)中(zhong)的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)助劑(ji)(ji)(ji)浸附在(zai)黑(hei)色(se)有(you)機(ji)(ji)膜(mo)的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian),起到增加光(guang)澤并減少工件表(biao)面(mian)(mian)機(ji)(ji)械磨損的(de)(de)作(zuo)用(yong)。
a. 種類
鋼鐵余熱發黑劑的種(zhong)類:
JH—160 型:零(ling)件(jian)余熱溫(wen)度160~220℃。
JH-200 型:零件(jian)余熱溫(wen)度200℃以上。
JH-350型:零件余熱溫度350~600℃。
b. 工藝流程
鋼鐵余熱發黑的(de)工藝流(liu)程:
①. 處理前的準備
使用JH-200型、JH-350型表(biao)面處(chu)(chu)理(li)液時,如果(guo)工件(jian)表(biao)面有(you)輕微浮銹(xiu)和(he)少量油(you)污,不必(bi)進行前處(chu)(chu)理(li),適當提(ti)高處(chu)(chu)理(li)液濃度即可。使用JH—160 型表(biao)面處(chu)(chu)理(li)液時,因處(chu)(chu)理(li)溫度較低(di),工件(jian)表(biao)面應無油(you)污和(he)銹(xiu)跡。
②. 處(chu)理液的配制
配料前將發劑原液搖動均勻(yun),然后與水調配成(cheng)所需濃(nong)(nong)度(du)(du)的使(shi)用(yong)(yong)液。其(qi)濃(nong)(nong)度(du)(du)應根(gen)據(ju)工(gong)(gong)件的材質(zhi)、大小和溫度(du)(du)等(deng)因(yin)素確定。原則(ze)上(shang)是中、低碳(tan)鋼及滲(shen)碳(tan)鋼采(cai)用(yong)(yong)低濃(nong)(nong)度(du)(du),大工(gong)(gong)件采(cai)用(yong)(yong)較低濃(nong)(nong)度(du)(du),合(he)金鋼及小工(gong)(gong)件適當(dang)提高(gao)濃(nong)(nong)度(du)(du)。使(shi)用(yong)(yong)液濃(nong)(nong)度(du)(du)范圍(wei)為5%~20%(質(zhi)量(liang)分數),配液先后濃(nong)(nong),以確定最佳濃(nong)(nong)度(du)(du)。
③. 處理液使用溫度
常溫使用,一般不高(gao)于60℃,有條件保持在40℃左右較少。溫度過高(gao)會影響(xiang)表(biao)面(mian)處理(li)零件的質量,并引起處理(li)液的分離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工件在電(dian)爐(lu)加(jia)(jia)熱(re),其加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度是:400℃(JH-350型)、250℃(JH-200型)和180℃(JH-160型)。在爐(lu)中(zhong)保溫(wen) 0.5h以后(hou)(hou)取出(chu)立即(ji)放(fang)(fang)入配制好(hao)的表面處理液(ye)中(zhong)20~30s后(hou)(hou)取出(chu)風干,或靜止放(fang)(fang)置24h后(hou)(hou)即(ji)可使用(yong)。
工件(jian)在鋼鐵余熱發黑(hei)液處理后,表面呈深黑(hei)色,且有光澤,耐蝕性較好。
