不銹鋼化學熱(re)處理發黑(hei)法有堿性(xing)發黑(hei)、常溫發黑(hei)和余熱(re)發黑(hei)等(deng)。
一、堿性(xing)發黑工藝(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(gang)鐵(tie)堿性(xing)氧化工藝流程:脫脂→清(qing)洗(xi)(xi)(熱水)→清(qing)洗(xi)(xi)(流動(dong)水)→酸洗(xi)(xi)→清(qing)洗(xi)(xi)(流動(dong)水)→中和→氧化→清(qing)洗(xi)(xi)(回收槽中)→清(qing)洗(xi)(xi)→皂化→清(qing)洗(xi)(xi)(熱水) →干燥→檢驗→浸油→停(ting)放。
a. 脫脂
除掉(diao)工(gong)件上粘附的油(you)跡,為酸洗作準備。脫脂(zhi)工(gong)序在脫脂(zhi)槽(cao)中進行。
脫脂溶液配比(bi)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(wei)了去掉工(gong)件(jian)(jian)的(de)銹(xiu)跡、氧化皮(pi)和活化工(gong)件(jian)(jian)表(biao)面(mian),應(ying)將工(gong)件(jian)(jian)在20%~35%(質量分(fen)數)的(de)工(gong)業鹽酸(suan)中酸(suan)洗,時間在30s以上。氧化皮(pi)厚(hou)的(de)工(gong)件(jian)(jian),應(ying)酸(suan)洗至潔凈,但應(ying)防止工(gong)件(jian)(jian)腐蝕。
為減少氫(qing)脆(cui),可在鹽酸(suan)中添加0.2%~0.5%(質量分數(shu))尿素。工件(jian)酸(suan)洗后,先在清水(shui)中沖洗,再在3%(質量分數(shu)) 碳酸(suan)鈉(na)溶液(ye)中中和(he)殘(can)酸(suan)后即(ji)可發黑。
c. 氧化(發(fa)黑)
鋼鐵工件發黑溶液的成分和工藝(yi)條件見表10-11。
e. 皂(zao)化
皂化(hua)是(shi)使工件發(fa)黑生成的氧化(hua)鐵膜(mo)微(wei)孔(kong)內的鐵轉化(hua)成硬脂酸鐵(能浸(jin)潤(run)(run)油,而不(bu)被水浸(jin)潤(run)(run)),呈鈍(dun)化(hua)狀態,從而提高抗(kang)蝕能力。
皂(zao)化液用 30~50g/L的(de)肥皂(zao)水溶(rong)液組(zu)成。工作溫度為80~100℃,處理時間3~5min。
e. 浸油
浸(jin)油的(de)目的(de)是(shi)使工(gong)件(jian)的(de)耐(nai)蝕(shi)性進一(yi)步提高,并(bing)且使工(gong)件(jian)外(wai)觀有光(guang)澤(ze),氧化(hua)膜更為美(mei)觀。油脂有:10號全損耗系(xi)統(tong)用油、3號錠子油、變壓器油等,工(gong)作溫度(du)為100~110℃,浸(jin)油時間3~5min。
二、常溫發黑工藝
常溫發黑工藝流程:除油→水(shui)洗→酸洗→水(shui)洗→一次發黑→漂洗→二次發黑→漂洗→封(feng)閉上油。
該工藝發(fa)黑(hei)時不(bu)(bu)需(xu)加(jia)熱,因(yin)(yin)發(fa)黑(hei)液為酸性,發(fa)黑(hei)前不(bu)(bu)需(xu)中(zhong)和,發(fa)黑(hei)后零(ling)件在脫水(shui)防(fang)銹(xiu)油中(zhong)(常溫)浸泡,因(yin)(yin)此工件不(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(pin)常溫發(fa)黑(hei)劑市場上品(pin)種較多,其中H-845、SRB-1等(deng)應用較早(zao)。發(fa)黑(hei)液(ye)的配比(bi)一般為原(yuan)液(ye):水=1:3-5(體積比(bi)),合(he)金鋼和不銹鋼取(qu)上限(xian),碳(tan)鋼、鑄(zhu)鐵取(qu)下(xia)限(xian),新(xin)配液(ye)先試生產(chan),檢(jian)驗合(he)格后方可成批(pi)進行(xing)發(fa)黑(hei)處(chu)理。品(pin)等(deng)。
發黑液呈酸性(xing),發黑槽(cao)應為防酸材料,如(ru)聚(ju)氯乙烯(xi),聚(ju)丙塑料或玻璃鋼制工(gong)(gong)件(jian)在發黑液中浸液處理8~10min,工(gong)(gong)件(jian)之間(jian)應保持(chi)一定間(jian)隙,使之與液體均(jun)勻接觸。其他工(gong)(gong)序請參閱堿性(xing)發黑工(gong)(gong)藝。
三(san)、鋼鐵余熱發(fa)黑(hei)工藝
鋼鐵余(yu)熱發黑劑是(shi)由多種(zhong)清洗防(fang)銹(xiu)劑、有(you)(you)(you)機(ji)(ji)著(zhu)色劑、有(you)(you)(you)機(ji)(ji)成膜(mo)材(cai)料、乳化分(fen)散劑及表面助劑等多種(zhong)原(yuan)料組成的(de)(de)(de)(de)。其發黑原(yuan)理(li)是(shi)在發劑與金屬(shu)接觸的(de)(de)(de)(de)瞬間先進行金屬(shu)表面清洗,同時(shi)利用(yong)工件上存在的(de)(de)(de)(de)余(yu)熱,使發黑液中的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)化合(he)(he)物成膜(mo)材(cai)料依據熱反應聚合(he)(he)的(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)理(li)凝聚沉積在金屬(shu)表面,形成一層(ceng)含(han)有(you)(you)(you)著(zhu)色物質的(de)(de)(de)(de)高分(fen)子材(cai)料的(de)(de)(de)(de)保(bao)護膜(mo)。通過該有(you)(you)(you)機(ji)(ji)包覆膜(mo)的(de)(de)(de)(de)附(fu)著(zhu)和封閉起到有(you)(you)(you)效的(de)(de)(de)(de)防(fang)腐防(fang)銹(xiu)作用(yong)。另(ling)外,鋼鐵余(yu)熱發劑中的(de)(de)(de)(de)表面助劑浸(jin)附(fu)在黑色有(you)(you)(you)機(ji)(ji)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)表面,起到增加(jia)光澤并減少(shao)工件表面機(ji)(ji)械磨損的(de)(de)(de)(de)作用(yong)。
a. 種(zhong)類
鋼鐵余(yu)熱發黑劑(ji)的種類:
JH—160 型:零件(jian)余熱(re)溫度160~220℃。
JH-200 型:零件余熱溫度200℃以上。
JH-350型(xing):零件余熱溫(wen)度350~600℃。
b. 工藝流(liu)程(cheng)
鋼鐵余熱發黑的工藝流程(cheng):
①. 處理前的準備
使用(yong)(yong)JH-200型(xing)(xing)、JH-350型(xing)(xing)表(biao)面(mian)處理液時(shi)(shi),如(ru)果(guo)工(gong)件表(biao)面(mian)有輕(qing)微浮銹和少量油污,不必進行前處理,適當提高處理液濃(nong)度即可(ke)。使用(yong)(yong)JH—160 型(xing)(xing)表(biao)面(mian)處理液時(shi)(shi),因處理溫(wen)度較低,工(gong)件表(biao)面(mian)應無(wu)油污和銹跡。
②. 處理液的配制
配(pei)料前(qian)將(jiang)發(fa)劑(ji)原液(ye)搖動(dong)均勻,然后(hou)與(yu)水調配(pei)成(cheng)所需濃度(du)(du)的使(shi)用(yong)液(ye)。其濃度(du)(du)應根(gen)據工件的材(cai)質、大小(xiao)和溫度(du)(du)等因素確(que)(que)定。原則上是(shi)中、低(di)(di)碳(tan)鋼及滲碳(tan)鋼采用(yong)低(di)(di)濃度(du)(du),大工件采用(yong)較低(di)(di)濃度(du)(du),合金(jin)鋼及小(xiao)工件適當提高(gao)濃度(du)(du)。使(shi)用(yong)液(ye)濃度(du)(du)范(fan)圍(wei)為(wei)5%~20%(質量分數),配(pei)液(ye)先后(hou)濃,以確(que)(que)定最(zui)佳(jia)濃度(du)(du)。
③. 處理液使用溫度
常溫(wen)使用,一(yi)般不高于60℃,有條(tiao)件保(bao)持在40℃左右較少。溫(wen)度過高會影響表面(mian)處理零件的質量,并(bing)引(yin)起處理液(ye)的分離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工件(jian)在電爐加熱,其加熱溫(wen)度是:400℃(JH-350型)、250℃(JH-200型)和180℃(JH-160型)。在爐中保溫(wen) 0.5h以后(hou)取出立即放入配制(zhi)好的表(biao)面(mian)處理液中20~30s后(hou)取出風(feng)干(gan),或靜止放置24h后(hou)即可使用。
工件在鋼鐵(tie)余熱發黑液處理后,表面(mian)呈深(shen)黑色,且有光澤,耐蝕性較好(hao)。
