不(bu)銹鋼化(hua)學熱處理(li)發(fa)黑(hei)(hei)法有(you)堿性(xing)發(fa)黑(hei)(hei)、常溫發(fa)黑(hei)(hei)和余熱發(fa)黑(hei)(hei)等(deng)。
一(yi)、堿性發(fa)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(gang)鐵堿性氧(yang)化工藝流程(cheng):脫脂→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(熱(re)水)→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(流動水)→酸洗(xi)(xi)(xi)→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(流動水)→中(zhong)和→氧(yang)化→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(回收槽(cao)中(zhong))→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)→皂(zao)化→清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(熱(re)水) →干燥(zao)→檢驗→浸(jin)油(you)→停放(fang)。
a. 脫脂
除掉工件上粘(zhan)附(fu)的(de)油(you)跡,為酸洗(xi)作準備(bei)。脫(tuo)脂(zhi)工序(xu)在(zai)脫(tuo)脂(zhi)槽中進行。
脫脂溶(rong)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. 酸洗
為了(le)去(qu)掉(diao)工(gong)件的銹跡(ji)、氧化皮(pi)和活化工(gong)件表面,應(ying)(ying)將工(gong)件在20%~35%(質量分(fen)數)的工(gong)業鹽酸(suan)中酸(suan)洗,時間(jian)在30s以上。氧化皮(pi)厚的工(gong)件,應(ying)(ying)酸(suan)洗至潔凈,但應(ying)(ying)防止工(gong)件腐蝕。
為減少氫(qing)脆,可在(zai)鹽酸(suan)中添(tian)加0.2%~0.5%(質量分數)尿素(su)。工件酸(suan)洗后,先在(zai)清水中沖洗,再在(zai)3%(質量分數) 碳酸(suan)鈉溶液中中和殘(can)酸(suan)后即可發黑。
c. 氧化(發黑)
鋼(gang)鐵工件發黑溶液(ye)的成分和(he)工藝條件見表10-11。
e. 皂化
皂(zao)化(hua)(hua)是(shi)使工件發黑生成(cheng)的(de)氧化(hua)(hua)鐵(tie)膜微孔內的(de)鐵(tie)轉化(hua)(hua)成(cheng)硬脂酸(suan)鐵(tie)(能浸(jin)潤油,而不(bu)被水浸(jin)潤),呈鈍化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai),從(cong)而提高抗蝕能力。
皂化液用(yong) 30~50g/L的肥皂水溶液組成(cheng)。工作(zuo)溫度為80~100℃,處理時間(jian)3~5min。
e. 浸(jin)油
浸(jin)油的目的是使(shi)工件的耐蝕性(xing)進一步提高,并且(qie)使(shi)工件外觀(guan)有光澤,氧化膜更為美(mei)觀(guan)。油脂有:10號全損(sun)耗系統用油、3號錠子油、變(bian)壓器油等,工作溫(wen)度為100~110℃,浸(jin)油時間3~5min。
二(er)、常溫發(fa)黑工藝
常溫(wen)發黑工藝(yi)流(liu)程:除油(you)→水洗(xi)→酸洗(xi)→水洗(xi)→一次(ci)發黑→漂(piao)(piao)洗(xi)→二次(ci)發黑→漂(piao)(piao)洗(xi)→封閉(bi)上(shang)油(you)。
該(gai)工藝發(fa)黑(hei)時不(bu)(bu)需加熱,因(yin)(yin)發(fa)黑(hei)液為酸性,發(fa)黑(hei)前不(bu)(bu)需中和,發(fa)黑(hei)后(hou)零件(jian)在脫水防銹油中(常溫)浸(jin)泡,因(yin)(yin)此工件(jian)不(bu)(bu)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(chang)溫發黑劑市(shi)場上品種較多(duo),其中H-845、SRB-1等應用較早。發黑液(ye)的配比一般(ban)為原液(ye):水=1:3-5(體積比),合(he)金鋼和不(bu)銹鋼取(qu)上限,碳(tan)鋼、鑄(zhu)鐵取(qu)下限,新配液(ye)先(xian)試生產,檢驗(yan)合(he)格(ge)后方可(ke)成批進行發黑處理。品等。
發黑液呈酸性,發黑槽應為防酸材料(liao),如聚氯乙烯,聚丙塑料(liao)或(huo)玻璃鋼制工(gong)件在發黑液中浸液處(chu)理8~10min,工(gong)件之(zhi)間(jian)應保持一定(ding)間(jian)隙(xi),使之(zhi)與(yu)液體均(jun)勻接(jie)觸。其他工(gong)序請參閱堿(jian)性發黑工(gong)藝。
三(san)、鋼鐵余熱(re)發黑工藝
鋼(gang)鐵余熱(re)(re)發(fa)黑劑是(shi)(shi)由多種清洗防銹劑、有(you)(you)機(ji)著(zhu)色劑、有(you)(you)機(ji)成(cheng)膜(mo)材料(liao)、乳化分(fen)散劑及表面(mian)(mian)助劑等多種原(yuan)料(liao)組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)。其發(fa)黑原(yuan)理(li)是(shi)(shi)在發(fa)劑與金屬接觸的(de)(de)(de)瞬間(jian)先進行金屬表面(mian)(mian)清洗,同時(shi)利用工(gong)件上存在的(de)(de)(de)余熱(re)(re),使發(fa)黑液中的(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)化合物(wu)成(cheng)膜(mo)材料(liao)依(yi)據(ju)熱(re)(re)反應聚(ju)合的(de)(de)(de)機(ji)理(li)凝(ning)聚(ju)沉積在金屬表面(mian)(mian),形成(cheng)一(yi)層含有(you)(you)著(zhu)色物(wu)質的(de)(de)(de)高(gao)分(fen)子材料(liao)的(de)(de)(de)保護膜(mo)。通過該(gai)有(you)(you)機(ji)包覆膜(mo)的(de)(de)(de)附著(zhu)和封(feng)閉起到有(you)(you)效的(de)(de)(de)防腐防銹作(zuo)用。另外,鋼(gang)鐵余熱(re)(re)發(fa)劑中的(de)(de)(de)表面(mian)(mian)助劑浸附在黑色有(you)(you)機(ji)膜(mo)的(de)(de)(de)表面(mian)(mian),起到增加(jia)光(guang)澤并減少工(gong)件表面(mian)(mian)機(ji)械磨損的(de)(de)(de)作(zuo)用。
a. 種類
鋼鐵(tie)余熱發黑劑的種類(lei):
JH—160 型(xing):零件余熱(re)溫度160~220℃。
JH-200 型:零件余熱溫度200℃以上。
JH-350型(xing):零件余熱溫度350~600℃。
b. 工(gong)藝流(liu)程
鋼鐵余熱發黑(hei)的工藝(yi)流程:
①. 處理前的準備
使用(yong)JH-200型(xing)、JH-350型(xing)表面(mian)處(chu)理(li)液(ye)時,如果(guo)工(gong)件表面(mian)有輕微(wei)浮銹(xiu)和(he)少量油(you)污,不必進行前處(chu)理(li),適當(dang)提高處(chu)理(li)液(ye)濃度即可(ke)。使用(yong)JH—160 型(xing)表面(mian)處(chu)理(li)液(ye)時,因處(chu)理(li)溫度較低(di),工(gong)件表面(mian)應(ying)無油(you)污和(he)銹(xiu)跡。
②. 處理液的配制
配料(liao)前(qian)將發劑原液(ye)(ye)搖動均勻(yun),然后與水調配成所(suo)需(xu)濃(nong)度(du)(du)的使用液(ye)(ye)。其(qi)濃(nong)度(du)(du)應根據工(gong)(gong)件的材質、大小(xiao)和溫度(du)(du)等因素確定。原則(ze)上(shang)是中(zhong)、低(di)碳鋼(gang)及滲碳鋼(gang)采用低(di)濃(nong)度(du)(du),大工(gong)(gong)件采用較低(di)濃(nong)度(du)(du),合金鋼(gang)及小(xiao)工(gong)(gong)件適當提高濃(nong)度(du)(du)。使用液(ye)(ye)濃(nong)度(du)(du)范圍為5%~20%(質量(liang)分數),配液(ye)(ye)先后濃(nong),以確定最佳(jia)濃(nong)度(du)(du)。
③. 處理液使用溫度
常溫使用,一(yi)般(ban)不高(gao)于60℃,有條件保持在40℃左右較少。溫度過高(gao)會影響表面處理零件的質量(liang),并(bing)引起處理液(ye)的分離。
④. 工件的表面處理工藝及后處理
工(gong)件在(zai)電爐(lu)加熱,其加熱溫度(du)是:400℃(JH-350型)、250℃(JH-200型)和(he)180℃(JH-160型)。在(zai)爐(lu)中(zhong)保(bao)溫 0.5h以后(hou)取(qu)(qu)出(chu)立即放(fang)入配制(zhi)好(hao)的表面處理液中(zhong)20~30s后(hou)取(qu)(qu)出(chu)風干(gan),或(huo)靜止放(fang)置24h后(hou)即可(ke)使(shi)用。
工件在鋼(gang)鐵余熱(re)發黑液處(chu)理(li)后,表(biao)面呈深黑色,且有光澤(ze),耐(nai)蝕(shi)性較(jiao)好。
