不銹鋼(gang)化學(xue)熱處理(li)發(fa)黑法有堿性發(fa)黑、常(chang)溫發(fa)黑和余(yu)熱發(fa)黑等。
一、堿性發黑工藝
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:
鋼鐵堿性氧化(hua)(hua)工藝流程:脫脂→清(qing)(qing)洗(熱(re)水(shui))→清(qing)(qing)洗(流動(dong)水(shui))→酸(suan)洗→清(qing)(qing)洗(流動(dong)水(shui))→中和→氧化(hua)(hua)→清(qing)(qing)洗(回收槽中)→清(qing)(qing)洗→皂化(hua)(hua)→清(qing)(qing)洗(熱(re)水(shui)) →干燥→檢(jian)驗→浸油→停放。
a. 脫脂
除掉工件上粘附的油跡(ji),為酸洗(xi)作準備。脫脂工序在(zai)脫脂槽(cao)中進(jin)行(xing)。
脫脂溶液配比有(you)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)(gong)(gong)(gong)件(jian)的(de)銹跡(ji)、氧(yang)化(hua)(hua)皮和(he)活化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)表(biao)面,應將工(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)在20%~35%(質量分數)的(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)業鹽酸中酸洗,時間在30s以上。氧(yang)化(hua)(hua)皮厚的(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian),應酸洗至(zhi)潔凈,但(dan)應防止工(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)腐(fu)蝕。
為減(jian)少氫脆,可在(zai)鹽酸中(zhong)添加(jia)0.2%~0.5%(質量分數)尿(niao)素。工件(jian)酸洗(xi)后(hou),先在(zai)清(qing)水中(zhong)沖洗(xi),再在(zai)3%(質量分數) 碳酸鈉溶液中(zhong)中(zhong)和(he)殘酸后(hou)即(ji)可發黑。
c. 氧化(發(fa)黑)
鋼鐵工件(jian)發黑溶液的成分和工藝條件(jian)見表10-11。
e. 皂化
皂化(hua)是(shi)使工(gong)件(jian)發(fa)黑生成(cheng)的氧(yang)化(hua)鐵膜微孔內(nei)的鐵轉(zhuan)化(hua)成(cheng)硬脂(zhi)酸鐵(能浸潤油,而不被水(shui)浸潤),呈鈍化(hua)狀態(tai),從而提(ti)高(gao)抗蝕能力。
皂化液用(yong) 30~50g/L的肥皂水溶液組成。工作溫度為80~100℃,處理時間3~5min。
e. 浸(jin)油
浸油(you)的(de)目的(de)是使工件的(de)耐(nai)蝕性(xing)進一步提高,并(bing)且(qie)使工件外觀有光澤,氧化膜更為(wei)美觀。油(you)脂(zhi)有:10號(hao)全損耗系統用油(you)、3號(hao)錠子油(you)、變壓(ya)器油(you)等,工作溫度為(wei)100~110℃,浸油(you)時(shi)間3~5min。
二、常溫發黑工(gong)藝
常溫發(fa)黑工(gong)藝流程:除油→水(shui)洗(xi)→酸洗(xi)→水(shui)洗(xi)→一次發(fa)黑→漂洗(xi)→二(er)次發(fa)黑→漂洗(xi)→封(feng)閉上油。
該(gai)工(gong)(gong)藝發(fa)黑(hei)(hei)時不需加熱,因(yin)(yin)發(fa)黑(hei)(hei)液為酸性(xing),發(fa)黑(hei)(hei)前不需中(zhong)和,發(fa)黑(hei)(hei)后零件在脫水(shui)防(fang)銹油(you)中(zhong)(常溫)浸泡,因(yin)(yin)此工(gong)(gong)件不需烘干、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(hei)劑市場上品(pin)種較多,其(qi)中H-845、SRB-1等(deng)應(ying)用(yong)較早。發黑(hei)液的配(pei)(pei)比一般為原液:水=1:3-5(體積比),合金鋼和不銹鋼取上限,碳鋼、鑄鐵取下限,新配(pei)(pei)液先試生產,檢驗合格后方可成(cheng)批進行(xing)發黑(hei)處理。品(pin)等(deng)。
發黑(hei)液呈(cheng)酸性,發黑(hei)槽應為防(fang)酸材料,如(ru)聚氯乙烯,聚丙塑料或玻璃鋼制工(gong)(gong)件(jian)在發黑(hei)液中(zhong)浸(jin)液處(chu)理8~10min,工(gong)(gong)件(jian)之(zhi)間(jian)應保持一定間(jian)隙,使(shi)之(zhi)與液體(ti)均勻(yun)接觸(chu)。其他(ta)工(gong)(gong)序請參閱堿性發黑(hei)工(gong)(gong)藝。
三(san)、鋼鐵余熱發(fa)黑工藝
鋼(gang)鐵余熱(re)發黑(hei)劑(ji)是由(you)多種(zhong)(zhong)清洗防銹劑(ji)、有機(ji)(ji)(ji)著(zhu)色劑(ji)、有機(ji)(ji)(ji)成膜材料(liao)、乳(ru)化分(fen)散(san)劑(ji)及表面(mian)助劑(ji)等多種(zhong)(zhong)原料(liao)組成的(de)(de)(de)。其發黑(hei)原理是在(zai)發劑(ji)與金屬(shu)接觸的(de)(de)(de)瞬間先(xian)進(jin)行金屬(shu)表面(mian)清洗,同時(shi)利用工件上存在(zai)的(de)(de)(de)余熱(re),使發黑(hei)液中的(de)(de)(de)有機(ji)(ji)(ji)化合(he)物(wu)成膜材料(liao)依據熱(re)反應聚合(he)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)理凝(ning)聚沉積在(zai)金屬(shu)表面(mian),形成一(yi)層含有著(zhu)色物(wu)質的(de)(de)(de)高分(fen)子材料(liao)的(de)(de)(de)保(bao)護膜。通過該有機(ji)(ji)(ji)包(bao)覆(fu)膜的(de)(de)(de)附著(zhu)和封(feng)閉(bi)起到(dao)有效的(de)(de)(de)防腐防銹作(zuo)用。另外,鋼(gang)鐵余熱(re)發劑(ji)中的(de)(de)(de)表面(mian)助劑(ji)浸附在(zai)黑(hei)色有機(ji)(ji)(ji)膜的(de)(de)(de)表面(mian),起到(dao)增(zeng)加光澤并(bing)減少工件表面(mian)機(ji)(ji)(ji)械磨損(sun)的(de)(de)(de)作(zuo)用。
a. 種類
鋼(gang)鐵余(yu)熱發黑劑的(de)種(zhong)類(lei):
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(xing):零件(jian)余熱(re)溫度350~600℃。
b. 工藝流程
鋼鐵(tie)余熱(re)發黑的工(gong)藝流程:
①. 處理前的準備
使(shi)用JH-200型(xing)、JH-350型(xing)表(biao)(biao)(biao)面處理(li)液時,如果工件(jian)表(biao)(biao)(biao)面有輕微浮銹和(he)少量油污,不必(bi)進行前處理(li),適(shi)當提高處理(li)液濃度即可(ke)。使(shi)用JH—160 型(xing)表(biao)(biao)(biao)面處理(li)液時,因處理(li)溫度較低,工件(jian)表(biao)(biao)(biao)面應無油污和(he)銹跡。
②. 處(chu)理(li)液的配制
配料前(qian)將發劑原(yuan)液(ye)(ye)搖動均勻,然(ran)后與水調(diao)配成所需濃(nong)度的使用液(ye)(ye)。其濃(nong)度應根據工件的材質、大小和(he)溫度等因素確(que)定。原(yuan)則上是中(zhong)、低碳鋼(gang)及滲碳鋼(gang)采用低濃(nong)度,大工件采用較低濃(nong)度,合金鋼(gang)及小工件適當提高濃(nong)度。使用液(ye)(ye)濃(nong)度范圍為5%~20%(質量分數),配液(ye)(ye)先(xian)后濃(nong),以確(que)定最佳濃(nong)度。
③. 處理液使用溫度
常溫(wen)使(shi)用(yong),一般不高于60℃,有條件保持在(zai)40℃左右較少。溫(wen)度過高會影響表面處理(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)加熱,其加熱溫(wen)度是:400℃(JH-350型)、250℃(JH-200型)和(he)180℃(JH-160型)。在爐(lu)中保溫(wen) 0.5h以后(hou)取出立即放入配(pei)制好的表面處理液中20~30s后(hou)取出風干,或靜止放置24h后(hou)即可使用。
工件在鋼鐵余(yu)熱發(fa)黑(hei)液處理后,表面呈深黑(hei)色,且有(you)光澤,耐蝕(shi)性較好。
