不銹鋼化學熱處(chu)理(li)發(fa)黑(hei)法有(you)堿(jian)性(xing)發(fa)黑(hei)、常溫發(fa)黑(hei)和余熱發(fa)黑(hei)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(yang)化工藝流程:脫脂→清(qing)洗(xi)(熱水(shui))→清(qing)洗(xi)(流動水(shui))→酸洗(xi)→清(qing)洗(xi)(流動水(shui))→中和→氧(yang)化→清(qing)洗(xi)(回收槽中)→清(qing)洗(xi)→皂化→清(qing)洗(xi)(熱水(shui)) →干(gan)燥→檢驗→浸油→停(ting)放。
a. 脫脂
除(chu)掉(diao)工(gong)件上粘(zhan)附的油(you)跡,為酸洗作準備。脫脂工(gong)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(suan)洗
為了去掉工(gong)件的銹跡、氧(yang)化皮(pi)和活化工(gong)件表面,應將工(gong)件在20%~35%(質量分數)的工(gong)業(ye)鹽酸中酸洗(xi),時(shi)間(jian)在30s以(yi)上(shang)。氧(yang)化皮(pi)厚(hou)的工(gong)件,應酸洗(xi)至(zhi)潔凈,但應防止工(gong)件腐蝕(shi)。
為減少氫脆,可在(zai)(zai)鹽酸中添加0.2%~0.5%(質量分(fen)數(shu))尿素。工(gong)件酸洗后,先在(zai)(zai)清水中沖洗,再(zai)在(zai)(zai)3%(質量分(fen)數(shu)) 碳酸鈉(na)溶(rong)液中中和殘酸后即可發黑(hei)。
c. 氧化(發黑)
鋼(gang)鐵工(gong)件發(fa)黑溶液(ye)的成分和工(gong)藝條(tiao)件見(jian)表10-11。
e. 皂(zao)化
皂化(hua)是使工件發黑(hei)生成的氧化(hua)鐵(tie)(tie)(tie)膜微孔內的鐵(tie)(tie)(tie)轉化(hua)成硬脂(zhi)酸鐵(tie)(tie)(tie)(能浸(jin)潤油(you),而(er)不被水浸(jin)潤),呈鈍化(hua)狀態,從而(er)提(ti)高抗(kang)蝕能力。
皂(zao)化(hua)液用 30~50g/L的肥皂(zao)水溶(rong)液組成。工作溫(wen)度為80~100℃,處(chu)理(li)時間(jian)3~5min。
e. 浸油(you)
浸油(you)的(de)目(mu)的(de)是使工件的(de)耐蝕(shi)性進一步提高,并且使工件外觀(guan)有光澤,氧(yang)化膜更為美(mei)觀(guan)。油(you)脂有:10號全損耗(hao)系(xi)統(tong)用油(you)、3號錠子油(you)、變壓器(qi)油(you)等,工作溫度為100~110℃,浸油(you)時間(jian)3~5min。
二、常溫發黑工藝
常溫(wen)發黑工(gong)藝流程:除油(you)→水洗(xi)→酸洗(xi)→水洗(xi)→一(yi)次(ci)發黑→漂(piao)(piao)洗(xi)→二次(ci)發黑→漂(piao)(piao)洗(xi)→封閉(bi)上油(you)。
該工藝發(fa)黑(hei)時(shi)不(bu)需(xu)加(jia)熱,因發(fa)黑(hei)液為酸(suan)性,發(fa)黑(hei)前不(bu)需(xu)中和,發(fa)黑(hei)后(hou)零件在脫水防(fang)銹(xiu)油中(常(chang)溫)浸(jin)泡,因此(ci)工件不(bu)需(xu)烘(hong)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。
商品常溫發(fa)黑(hei)(hei)劑(ji)市場上品種較(jiao)多,其中H-845、SRB-1等(deng)應用較(jiao)早(zao)。發(fa)黑(hei)(hei)液的配比(bi)一般為原液:水(shui)=1:3-5(體積比(bi)),合金鋼(gang)(gang)和不銹(xiu)鋼(gang)(gang)取上限,碳鋼(gang)(gang)、鑄鐵取下(xia)限,新(xin)配液先試生(sheng)產(chan),檢驗合格后(hou)方可(ke)成批進行發(fa)黑(hei)(hei)處理。品等(deng)。
發黑(hei)液(ye)呈酸(suan)性,發黑(hei)槽(cao)應為(wei)防(fang)酸(suan)材料,如聚(ju)氯乙(yi)烯,聚(ju)丙塑料或(huo)玻璃鋼制工件(jian)在發黑(hei)液(ye)中浸液(ye)處理8~10min,工件(jian)之間應保持一定間隙,使之與液(ye)體均勻接(jie)觸。其他(ta)工序請(qing)參閱堿性發黑(hei)工藝。
三(san)、鋼(gang)鐵余熱發黑工藝
鋼(gang)(gang)鐵(tie)余熱(re)(re)發黑(hei)劑(ji)(ji)是由多種清洗防銹(xiu)劑(ji)(ji)、有(you)機(ji)(ji)著(zhu)(zhu)色劑(ji)(ji)、有(you)機(ji)(ji)成(cheng)(cheng)膜(mo)材料、乳化分散劑(ji)(ji)及表面(mian)助(zhu)(zhu)劑(ji)(ji)等(deng)多種原料組成(cheng)(cheng)的。其(qi)發黑(hei)原理是在發劑(ji)(ji)與金(jin)(jin)屬接觸的瞬(shun)間先進行金(jin)(jin)屬表面(mian)清洗,同時利(li)用(yong)工件上(shang)存(cun)在的余熱(re)(re),使發黑(hei)液中的有(you)機(ji)(ji)化合物成(cheng)(cheng)膜(mo)材料依(yi)據熱(re)(re)反(fan)應(ying)聚(ju)(ju)合的機(ji)(ji)理凝聚(ju)(ju)沉(chen)積在金(jin)(jin)屬表面(mian),形成(cheng)(cheng)一層含有(you)著(zhu)(zhu)色物質的高分子(zi)材料的保護膜(mo)。通過(guo)該有(you)機(ji)(ji)包覆膜(mo)的附著(zhu)(zhu)和封閉起到有(you)效(xiao)的防腐(fu)防銹(xiu)作用(yong)。另(ling)外(wai),鋼(gang)(gang)鐵(tie)余熱(re)(re)發劑(ji)(ji)中的表面(mian)助(zhu)(zhu)劑(ji)(ji)浸附在黑(hei)色有(you)機(ji)(ji)膜(mo)的表面(mian),起到增(zeng)加光澤并(bing)減(jian)少工件表面(mian)機(ji)(ji)械(xie)磨損的作用(yong)。
a. 種類
鋼鐵(tie)余(yu)熱發黑劑的(de)種(zhong)類:
JH—160 型:零件余熱(re)溫度160~220℃。
JH-200 型:零件余熱(re)溫(wen)度200℃以上。
JH-350型(xing):零件余(yu)熱溫(wen)度350~600℃。
b. 工(gong)藝流程(cheng)
鋼鐵(tie)余熱發(fa)黑的工藝流程:
①. 處理前的準備
使(shi)用(yong)JH-200型(xing)(xing)、JH-350型(xing)(xing)表面(mian)處理(li)液時,如果工件(jian)表面(mian)有輕微浮銹和少(shao)量油(you)污(wu),不必進行前處理(li),適當提高處理(li)液濃度(du)即可。使(shi)用(yong)JH—160 型(xing)(xing)表面(mian)處理(li)液時,因處理(li)溫度(du)較低,工件(jian)表面(mian)應無油(you)污(wu)和銹跡(ji)。
②. 處理液(ye)的配(pei)制
配料前將發劑原(yuan)液(ye)搖動均勻,然后與(yu)水(shui)調配成所需濃度(du)(du)(du)(du)(du)的使(shi)用(yong)(yong)液(ye)。其濃度(du)(du)(du)(du)(du)應根(gen)據工件的材(cai)質、大(da)小(xiao)(xiao)和溫度(du)(du)(du)(du)(du)等因素確(que)定(ding)。原(yuan)則上(shang)是中(zhong)、低碳(tan)鋼及滲碳(tan)鋼采用(yong)(yong)低濃度(du)(du)(du)(du)(du),大(da)工件采用(yong)(yong)較低濃度(du)(du)(du)(du)(du),合金(jin)鋼及小(xiao)(xiao)工件適當提(ti)高濃度(du)(du)(du)(du)(du)。使(shi)用(yong)(yong)液(ye)濃度(du)(du)(du)(du)(du)范圍為(wei)5%~20%(質量分數),配液(ye)先后濃,以確(que)定(ding)最佳濃度(du)(du)(du)(du)(du)。
③. 處理液使用溫度
常溫使用,一(yi)般(ban)不高于(yu)60℃,有條件保持在40℃左(zuo)右較少。溫度過高會影(ying)響表面處(chu)理(li)零件的質量,并引(yin)起(qi)處(chu)理(li)液的分離(li)。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工(gong)件(jian)在(zai)電爐加熱,其加熱溫(wen)度(du)是(shi):400℃(JH-350型(xing))、250℃(JH-200型(xing))和180℃(JH-160型(xing))。在(zai)爐中(zhong)保(bao)溫(wen) 0.5h以(yi)后(hou)(hou)取(qu)出立(li)即放入配制好的表面處理液中(zhong)20~30s后(hou)(hou)取(qu)出風(feng)干(gan),或靜止放置24h后(hou)(hou)即可(ke)使用。
工件在(zai)鋼鐵余熱(re)發黑液處理后,表面呈深黑色,且有光澤(ze),耐蝕性較好。
