不銹鋼(gang)化學熱(re)處理發黑(hei)(hei)(hei)法有(you)堿性發黑(hei)(hei)(hei)、常(chang)溫(wen)發黑(hei)(hei)(hei)和余(yu)熱(re)發黑(hei)(hei)(hei)等。
一、堿(jian)性(xing)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:
鋼鐵堿性(xing)氧化工藝流(liu)程:脫(tuo)脂(zhi)→清(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(熱(re)水(shui))→清(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(流(liu)動水(shui))→酸洗(xi)(xi)(xi)→清(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(流(liu)動水(shui))→中和→氧化→清(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(回收(shou)槽(cao)中)→清(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)→皂化→清(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(熱(re)水(shui)) →干燥→檢驗→浸(jin)油→停放。
a. 脫脂
除(chu)掉工(gong)件上粘附的(de)油跡,為酸洗作準(zhun)備。脫脂(zhi)工(gong)序在脫脂(zhi)槽中進行。
脫脂溶液配比有三(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(wei)了去掉工(gong)件(jian)(jian)的(de)銹跡、氧(yang)化(hua)皮和活化(hua)工(gong)件(jian)(jian)表面,應將工(gong)件(jian)(jian)在(zai)(zai)20%~35%(質量分數)的(de)工(gong)業鹽酸中(zhong)酸洗,時間在(zai)(zai)30s以上。氧(yang)化(hua)皮厚(hou)的(de)工(gong)件(jian)(jian),應酸洗至(zhi)潔凈,但應防止工(gong)件(jian)(jian)腐蝕。
為減(jian)少氫脆(cui),可(ke)在(zai)(zai)鹽(yan)酸中添加0.2%~0.5%(質(zhi)量分數)尿素。工件酸洗后(hou),先在(zai)(zai)清(qing)水中沖洗,再(zai)在(zai)(zai)3%(質(zhi)量分數) 碳(tan)酸鈉溶液中中和(he)殘酸后(hou)即可(ke)發黑。
c. 氧化(hua)(發黑(hei))
鋼(gang)鐵工件發(fa)黑溶液的(de)成分和工藝條件見表(biao)10-11。
e. 皂化
皂(zao)化(hua)是使工件發(fa)黑生成(cheng)的氧化(hua)鐵膜微孔內的鐵轉化(hua)成(cheng)硬脂酸鐵(能浸(jin)潤(run)油,而不被水(shui)浸(jin)潤(run)),呈鈍化(hua)狀態(tai),從而提高抗蝕能力。
皂化液用(yong) 30~50g/L的肥皂水溶(rong)液組成。工作溫度為(wei)80~100℃,處理(li)時間3~5min。
e. 浸油
浸油的(de)目(mu)的(de)是(shi)使工件的(de)耐蝕性進(jin)一步提高,并且使工件外觀有光澤,氧化膜更為美(mei)觀。油脂(zhi)有:10號全損(sun)耗系統用油、3號錠(ding)子油、變壓(ya)器(qi)油等,工作溫度為100~110℃,浸油時間3~5min。
二、常溫發黑工藝
常溫(wen)發(fa)黑工藝流程:除油→水(shui)洗(xi)(xi)→酸洗(xi)(xi)→水(shui)洗(xi)(xi)→一次發(fa)黑→漂(piao)洗(xi)(xi)→二次發(fa)黑→漂(piao)洗(xi)(xi)→封閉上油。
該(gai)工(gong)藝(yi)發(fa)黑時不需加熱,因發(fa)黑液(ye)為(wei)酸性,發(fa)黑前(qian)不需中和,發(fa)黑后零件(jian)在(zai)脫水(shui)防銹油中(常溫)浸(jin)泡,因此工(gong)件(jian)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。
商品常溫發(fa)黑(hei)劑市場上品種較多,其中H-845、SRB-1等應用(yong)較早(zao)。發(fa)黑(hei)液(ye)的配比一般為原液(ye):水=1:3-5(體(ti)積比),合(he)金(jin)鋼和不銹鋼取上限(xian),碳鋼、鑄鐵取下限(xian),新配液(ye)先試生產(chan),檢驗合(he)格(ge)后方可成批進行發(fa)黑(hei)處理。品等。
發(fa)(fa)黑(hei)(hei)液呈(cheng)酸(suan)性,發(fa)(fa)黑(hei)(hei)槽應為防酸(suan)材(cai)料,如聚氯乙烯,聚丙塑料或玻璃鋼制工件(jian)在發(fa)(fa)黑(hei)(hei)液中浸(jin)液處理8~10min,工件(jian)之間(jian)應保(bao)持一定間(jian)隙,使之與液體均勻接(jie)觸(chu)。其他工序請參閱堿性發(fa)(fa)黑(hei)(hei)工藝。
三、鋼鐵余熱發黑工藝
鋼鐵余(yu)熱(re)發(fa)黑(hei)劑(ji)是由多(duo)種(zhong)清洗(xi)防銹劑(ji)、有機(ji)著色劑(ji)、有機(ji)成膜(mo)材料(liao)、乳化分(fen)散劑(ji)及表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)助劑(ji)等多(duo)種(zhong)原料(liao)組成的(de)(de)。其發(fa)黑(hei)原理(li)是在發(fa)劑(ji)與(yu)金屬(shu)接觸的(de)(de)瞬間先進行金屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)清洗(xi),同(tong)時(shi)利用工件上存在的(de)(de)余(yu)熱(re),使發(fa)黑(hei)液中(zhong)的(de)(de)有機(ji)化合物(wu)成膜(mo)材料(liao)依(yi)據熱(re)反應聚(ju)(ju)合的(de)(de)機(ji)理(li)凝聚(ju)(ju)沉積在金屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian),形成一(yi)層含有著色物(wu)質的(de)(de)高分(fen)子材料(liao)的(de)(de)保(bao)護膜(mo)。通過該有機(ji)包覆膜(mo)的(de)(de)附著和封閉起到有效的(de)(de)防腐防銹作用。另外(wai),鋼鐵余(yu)熱(re)發(fa)劑(ji)中(zhong)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)助劑(ji)浸附在黑(hei)色有機(ji)膜(mo)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian),起到增(zeng)加光澤并減(jian)少工件表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)機(ji)械磨(mo)損的(de)(de)作用。
a. 種(zhong)類
鋼鐵余(yu)熱發黑(hei)劑的(de)種(zhong)類:
JH—160 型:零件余熱溫度(du)160~220℃。
JH-200 型:零件(jian)余熱溫度200℃以上。
JH-350型(xing):零件余(yu)熱溫度350~600℃。
b. 工(gong)藝(yi)流程
鋼鐵余熱發黑的工藝流(liu)程(cheng):
①. 處理前的準備
使用JH-200型、JH-350型表(biao)面(mian)(mian)處(chu)理(li)液(ye)(ye)時,如果工件表(biao)面(mian)(mian)有輕微浮銹和(he)少量油污,不必進(jin)行前處(chu)理(li),適(shi)當提高處(chu)理(li)液(ye)(ye)濃度即可(ke)。使用JH—160 型表(biao)面(mian)(mian)處(chu)理(li)液(ye)(ye)時,因處(chu)理(li)溫度較低,工件表(biao)面(mian)(mian)應(ying)無油污和(he)銹跡。
②. 處理液(ye)的配制
配料前(qian)將發(fa)劑原液(ye)(ye)(ye)搖動均勻,然(ran)后與水調配成(cheng)所需濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)的使用(yong)(yong)液(ye)(ye)(ye)。其濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)應根據(ju)工件的材質、大小和溫度(du)等(deng)因素確(que)定。原則(ze)上(shang)是中、低(di)碳鋼及(ji)(ji)滲碳鋼采用(yong)(yong)低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du),大工件采用(yong)(yong)較低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du),合金鋼及(ji)(ji)小工件適(shi)當提高(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)。使用(yong)(yong)液(ye)(ye)(ye)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)范圍為5%~20%(質量分數),配液(ye)(ye)(ye)先后濃(nong)(nong)(nong)(nong),以確(que)定最(zui)佳濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)。
③. 處理液使用溫度
常溫使(shi)用,一般不(bu)高于60℃,有條件(jian)保持(chi)在40℃左右(you)較少。溫度過高會影響表面處理(li)零件(jian)的質量,并引(yin)起處理(li)液的分離(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(bao)溫 0.5h以后(hou)取出(chu)立即放(fang)入(ru)配制(zhi)好的表(biao)面(mian)處(chu)理(li)液中20~30s后(hou)取出(chu)風(feng)干,或靜止放(fang)置24h后(hou)即可(ke)使用。
工件(jian)在鋼鐵余熱(re)發黑液(ye)處理后(hou),表面呈深黑色,且(qie)有光澤,耐蝕性較(jiao)好。
