不銹鋼(gang)化學(xue)熱處理發黑(hei)法有堿性發黑(hei)、常溫發黑(hei)和余熱發黑(hei)等(deng)。
一、堿性發黑(hei)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)工(gong)藝流(liu)(liu)程:脫脂(zhi)→清(qing)洗(熱(re)水)→清(qing)洗(流(liu)(liu)動(dong)水)→酸(suan)洗→清(qing)洗(流(liu)(liu)動(dong)水)→中(zhong)和→氧化(hua)→清(qing)洗(回(hui)收槽中(zhong))→清(qing)洗→皂化(hua)→清(qing)洗(熱(re)水) →干燥→檢驗→浸(jin)油→停放(fang)。
a. 脫(tuo)脂
除掉(diao)工件(jian)上粘附的油跡,為(wei)酸洗作準備(bei)。脫(tuo)脂工序在脫(tuo)脂槽中進行。
脫脂溶(rong)液(ye)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. 酸洗
為(wei)了去掉(diao)工(gong)件的銹跡(ji)、氧化(hua)皮(pi)和(he)活化(hua)工(gong)件表面(mian),應(ying)將工(gong)件在(zai)(zai)20%~35%(質量分數)的工(gong)業鹽酸中酸洗(xi),時間在(zai)(zai)30s以上。氧化(hua)皮(pi)厚(hou)的工(gong)件,應(ying)酸洗(xi)至潔凈,但應(ying)防止工(gong)件腐蝕。
為(wei)減少氫脆,可在鹽酸中(zhong)(zhong)添加0.2%~0.5%(質量分(fen)數)尿素。工件酸洗(xi)后,先在清水中(zhong)(zhong)沖(chong)洗(xi),再在3%(質量分(fen)數) 碳酸鈉溶液中(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)和殘酸后即可發黑。
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. 皂化(hua)
皂化是使工件發黑生成的(de)氧化鐵(tie)膜微孔(kong)內的(de)鐵(tie)轉化成硬脂酸鐵(tie)(能浸(jin)潤油,而(er)不被水浸(jin)潤),呈鈍化狀態,從而(er)提高抗蝕能力。
皂化液(ye)用 30~50g/L的肥(fei)皂水溶(rong)液(ye)組成。工作溫度為80~100℃,處理時(shi)間3~5min。
e. 浸油(you)
浸油(you)的(de)目的(de)是使(shi)工(gong)件(jian)(jian)的(de)耐蝕性進一步提高,并且使(shi)工(gong)件(jian)(jian)外觀(guan)有(you)光澤,氧化膜更為(wei)美觀(guan)。油(you)脂有(you):10號(hao)全損耗系統用(yong)油(you)、3號(hao)錠子油(you)、變壓器油(you)等,工(gong)作溫度為(wei)100~110℃,浸油(you)時間3~5min。
二、常(chang)溫發(fa)黑工藝
常溫發(fa)黑(hei)工藝流程(cheng):除(chu)油→水(shui)洗→酸洗→水(shui)洗→一次發(fa)黑(hei)→漂洗→二次發(fa)黑(hei)→漂洗→封(feng)閉上(shang)油。
該工藝發黑(hei)時不需加熱,因發黑(hei)液為酸性,發黑(hei)前不需中和,發黑(hei)后零件在脫水防銹油中(常溫(wen))浸泡(pao),因此工件不需烘干、皂化(hua)。
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)常溫發黑劑(ji)市場(chang)上(shang)品(pin)種較多(duo),其中(zhong)H-845、SRB-1等應(ying)用較早(zao)。發黑液的配比(bi)一(yi)般(ban)為原(yuan)液:水=1:3-5(體積(ji)比(bi)),合(he)(he)金鋼(gang)和不銹鋼(gang)取(qu)上(shang)限,碳(tan)鋼(gang)、鑄鐵取(qu)下限,新配液先(xian)試生產,檢驗合(he)(he)格(ge)后方可(ke)成批(pi)進行(xing)發黑處(chu)理。品(pin)等。
發黑液(ye)(ye)(ye)呈酸性(xing),發黑槽應為防酸材(cai)料,如聚氯乙烯,聚丙塑料或玻璃鋼制工(gong)(gong)件在發黑液(ye)(ye)(ye)中浸液(ye)(ye)(ye)處理(li)8~10min,工(gong)(gong)件之(zhi)間應保持一定間隙,使之(zhi)與液(ye)(ye)(ye)體均勻接觸。其他(ta)工(gong)(gong)序(xu)請(qing)參閱堿性(xing)發黑工(gong)(gong)藝。
三、鋼鐵余熱發黑工(gong)藝
鋼鐵余(yu)熱發黑劑(ji)是(shi)(shi)由(you)多(duo)種清洗防銹劑(ji)、有(you)(you)機著色劑(ji)、有(you)(you)機成膜(mo)材料(liao)、乳化分(fen)散劑(ji)及(ji)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)助劑(ji)等多(duo)種原料(liao)組成的(de)(de)。其(qi)發黑原理是(shi)(shi)在(zai)發劑(ji)與(yu)金(jin)屬接觸的(de)(de)瞬間先進行金(jin)屬表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)清洗,同時利用工件上存在(zai)的(de)(de)余(yu)熱,使發黑液中的(de)(de)有(you)(you)機化合物成膜(mo)材料(liao)依據熱反應聚(ju)合的(de)(de)機理凝聚(ju)沉積(ji)在(zai)金(jin)屬表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian),形成一層含有(you)(you)著色物質(zhi)的(de)(de)高分(fen)子(zi)材料(liao)的(de)(de)保(bao)護膜(mo)。通過該(gai)有(you)(you)機包覆膜(mo)的(de)(de)附著和(he)封閉起到有(you)(you)效(xiao)的(de)(de)防腐防銹作用。另外,鋼鐵余(yu)熱發劑(ji)中的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)助劑(ji)浸附在(zai)黑色有(you)(you)機膜(mo)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian),起到增加光澤并減少工件表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)機械磨損的(de)(de)作用。
a. 種類
鋼鐵余(yu)熱發(fa)黑劑的種(zhong)類:
JH—160 型:零件余(yu)熱溫(wen)度160~220℃。
JH-200 型:零件(jian)余(yu)熱溫度200℃以上。
JH-350型(xing):零件余熱(re)溫度(du)350~600℃。
b. 工藝流程
鋼鐵余熱發(fa)黑的工藝流程:
①. 處理前的準備
使用(yong)JH-200型、JH-350型表(biao)面處(chu)(chu)(chu)理(li)液時,如(ru)果工件(jian)表(biao)面有輕(qing)微浮銹(xiu)和少量油污(wu),不必(bi)進行前處(chu)(chu)(chu)理(li),適當提高處(chu)(chu)(chu)理(li)液濃度即可。使用(yong)JH—160 型表(biao)面處(chu)(chu)(chu)理(li)液時,因處(chu)(chu)(chu)理(li)溫度較低,工件(jian)表(biao)面應無(wu)油污(wu)和銹(xiu)跡。
②. 處(chu)理液的配(pei)制
配(pei)料(liao)前將發(fa)劑原液(ye)搖動均勻,然后與(yu)水(shui)調配(pei)成所需濃度(du)(du)(du)的(de)使用(yong)(yong)液(ye)。其濃度(du)(du)(du)應根(gen)據(ju)工件的(de)材質、大小(xiao)和溫度(du)(du)(du)等因(yin)素確定。原則(ze)上是中、低(di)碳鋼(gang)及滲碳鋼(gang)采用(yong)(yong)低(di)濃度(du)(du)(du),大工件采用(yong)(yong)較低(di)濃度(du)(du)(du),合(he)金鋼(gang)及小(xiao)工件適當提高(gao)濃度(du)(du)(du)。使用(yong)(yong)液(ye)濃度(du)(du)(du)范圍為5%~20%(質量分數),配(pei)液(ye)先(xian)后濃,以確定最佳濃度(du)(du)(du)。
③. 處理液使用溫度
常溫使用,一般不高于(yu)60℃,有條件(jian)(jian)保持在40℃左右較少。溫度(du)過高會(hui)影響表面處理零件(jian)(jian)的(de)質(zhi)量,并引起處理液(ye)的(de)分離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工(gong)件在電(dian)爐加熱,其(qi)加熱溫度是:400℃(JH-350型(xing)(xing))、250℃(JH-200型(xing)(xing))和(he)180℃(JH-160型(xing)(xing))。在爐中保溫 0.5h以(yi)后(hou)取出立即放入配制好(hao)的表面處(chu)理液(ye)中20~30s后(hou)取出風(feng)干,或(huo)靜止放置24h后(hou)即可使用。
工件在鋼鐵(tie)余(yu)熱(re)發黑(hei)液處理后,表(biao)面呈深(shen)黑(hei)色,且有光澤,耐(nai)蝕性較好。
