马氏体不锈钢表面着黑色工艺研究.docVIP

/seach/马氏体不锈钢表面着黑色工艺研究陈海燕本文档由【中文word文档库】提供，转载分发敬请保留此信息；中文word文档库免费提供海量教育、范文、学习、政策、报告和经济类word文档。word文档扬州工业职业技术学院，江苏扬州 225127；摘要：研究了喷砂、抛光、去油、活化等前处理对不锈钢着色工艺和质量的影响。同时通过正交试验确定了一种马氏体不锈钢着黑色工艺，获得了其最佳配方及工艺参数为: 铬酸含量为200g/L、硫酸含量为500ml/L、温度为90、时间5m in。所得到的不锈钢着色膜呈黑色，着色均匀，不仅具有优越的耐蚀性，而且能满足光学仪器零件消光和防腐需要。关键字：马氏体不锈钢; 化学着色; 前处理中图分类号: TG177 文献标识码: A不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性1-3。故广泛应用于化工行业，食品机械，环保行业，家用电器行业及家庭装潢，精饰行业，给予人们以华丽高贵的感觉。不锈钢的应用发展前景会越来越广，但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理技术发展程度4-6。某产品中，有些零件因其性能的要求，选用了3Crl3等马氏体不锈钢材料。3Crl3如果不作表面处理，一方面在热处理后容易生锈，表面会产生较厚的锈蚀层；另一方面，零件会反光，影响产品性能及外观。为了解决这个问题，本研究工作 探讨了马氏体不锈钢零件表面处理技术，寻找合适的着黑色工艺，使材料既有独特的强度、较高的耐磨性，又能满足光学仪器零件消光和防腐需要。1 试验1.1实验材料及设备不锈钢试样1Cr18Ni9Ti, 规格为20mm*20mm*1 mm； CrO3, 98%H2SO4, ZnSO4, MnSO4, Na2SO3, Na2S2O3, ( NH4)2MoO4, La2SO4。数显恒温水浴；液体喷砂机（上海吉昌机械，JCK-9060A）、抛光机（上海精密仪器，YMP-2）及盐雾试验机（杭州冠名仪器，SK-160A）1.2工艺流程不锈钢试样 喷砂 机械抛光 清洗 化学抛光 清洗 除油 活化 着色 清洗 封闭处理 烘干。通过在不锈钢着色过程中采用不同的前处理和着色工艺, 比较它们对着色质量的影响。2 结果及讨论2.1喷砂压力、距离、砂粒度马氏体不锈钢经热处理后，表面会产生较厚的锈蚀层，因此需进行喷砂处理。根据零件的大小、壁厚，设定压缩空气压力为0.30.5Mpa，喷射距离在60150mm范围，喷射角度为2045，使用60目石英砂。零件表面无锈蚀并达到了细砂缎面的效果。2.2抛光膏的种类及抛光线速度 马氏体不锈钢表面氧化处理的着色效果与零件表面的光洁度有一定的关系7。因此，在去除氧化皮后，需进行机械抛光处理。我们使用非缝合式抛光轮，抛光膏为绿色抛光膏，抛光轮线速度与零件表面的光洁度相关联，因此，我们采用各种抛光轮线速度进行试验，得到线速度与零件光洁度合格品的关系（见图1）。根据试验得到最佳的抛光线速度为2230m/s。2.3去油抛光后试片表面上覆有油污，会影响着色膜的生成和着色膜的质量，要对试样表面进行除油。除油的方法很多，包括化学除油、电化学除油、有机溶剂除油等。我们选择用汽油和酒精去除零件上润滑油、抛光膏，晾干后，再使用化学去油法除去零件在加工或流转过程中表面存在的油迹或污物。2.4活化不锈钢表面极易生成肉眼看不到的薄钝化膜( 几个纳米) 影响着色的均匀性8, 尤其进行大面积活化时。活化不理想, 将导致表面着色不均匀, 产生条纹和多种颜色等。因此, 着色前进行活化处理必须十分谨慎。活化后不锈钢表面具有了活泼的表面，易于氧化。2.5着色表1 着色处理因素位级表表4 固化处理因素位级表着色处理溶液的配制是不锈钢氧化处理能否成功进行的关键，着色温度、时间也直接影响了氧化后的色泽。我们进行正交实验，确定着色工艺条件。选择了铬酸含量、硫酸含量、温度作为三个因素，选了铬酸含量A的三个位级：A1=150g/l；A2=200g/l；A3=250g/l；硫酸含量B的三个位级：B1=300ml/l；B2=400ml/l；B3=500ml/l；温度C的三个位级：C1=80；C2=90；C3=100。据此我们制定了因素位级表（见表1）。运用L9（34）正交表进行试验见表2。因素位级电流密度时间温度ABC10.1A/dm210S2020.18 A/dm220S3032.26A/dm230S40因素位级铬酸含量硫酸含量温度 A BC1150g/l300ml/l802200g/l400ml/l903250g/l500ml/l100表5 L9（34）固化处理正交实验表表2 L9（34）着色处理正交实验表 因素试验号电流密度时间温度A（A/dm2）B(S)C()11（0.1）1（10）3（40）22（0.18）11（20）33（0.26）12（30）412(20)252236321713（30）182329333 因素试验号铬酸含量硫酸含量温度A（g/l）B(ml/l)C()11(150)1(300)3（100）22(200)11（80）33(250)12（90）412(400)252236321713（500）182329333我们根据质量要求，在60瓦白炽灯光下，借助10X的放大镜检查外观、观察是否有连续的深黑色或微带蓝色的深黑灰色表面、有无斑点，评估满分为100分（实验结果见表3）从实验结果分析（1） 直观分析：从实验结果看，第8号实验结果位较好方案：A2B3C2（2） 计算分析：从贡献系数、看，较优方案是A2B3C2，从极差R值看，主次顺序是ABC。（3） 趋势图（见图2）由于直观分析与计算分析的结果一致，我们采用方案A2B3C2，确定着色工艺条件为：铬酸含量为200g/l、硫酸含量为500ml/l、温度为90、时间为5min。表3 着色处理实验结果表因素试验号铬酸含量硫酸含量温度实验结果A（g/l）B(ml/l)C()评分1113502211653312753411122260522380632175713165823295933380175190205+=645240215230230240210R555025A A A B B B C C C图3 固化处理趋势图A A A B B B C C C图2 着色处理趋势图2.6固化最佳电流密度、温度、时间的影响固化工序的作用是使着色形成的氧化膜固化，是采用电化学的方法实现的。固化配方中我们选择了已选定的着色配方及配比，对于固化工序所使用的最佳电流密度、温度、时间是十分关键的，我们进行了正式试验，确定工艺条件。选择了电流密度、时间、温度作为三个因素，选了电流密度A的三个位级：A1=0.1A/dm2：A2=0.18A/dm2:：A3=0.26A/dm2：时间B的三个位级：B1=10S：B2=20S：B3=30S：温度C的三个位级C1=20：C2=30 ：C3=40。据此我们制定了因素位级表（见表4），运用L9正交表进行试验见表5。我们根据质量要求，用干净的白布擦拭，查看有无黑色污染，进行草酸滴定试验，观察酸蚀面及边缘颜色，进行盐雾试验（GJB150.11）观察试件有无锈蚀、变色、起皮现象，评估满分为100分（试验结果见表6）。从实验结果分析（1）直观分析：从试验结果看，第2号试验结果为较好方案：A2B1C1。（2）计算分析：从贡献系数看、看，较优方案是A2B1C1从极差R值看，主次顺序是ABC。（3）趋势图（见图3）由于直观分析与计算分析的结果一致，我们采用方案A2B1C1，最终确定了固化工艺最佳电流密度为0.18A/dm2时间为10s、温度为20。表6 固化处理试验结果表 因素试验号电流密度时间温度试验结果A（A/dm2）B（S）C()评分111355221195331285412260522375632185713165823270933365180235245+=655240220215235200195R6035203结论：通过试验比较了各项前处理技术对着色质量的影响，并且通过正交试验确定了一种马氏体不锈钢着黑色工艺, 获得了其最佳配方及工艺参数。在生产科研中运用了新工艺进行加工后，产品零件全部满足质量要求，达到了预定的目标。参考文献：1王先友、蒋汉瀛等. 彩色不锈钢研究现状及发展前景J.材料保护,1996.29(5):12贾法龙,郭稚弧.不锈钢着色法研究的新进展J.腐蚀与防护,2002,23(6):2493王满力,杨双全,周元康.不锈钢化学着色工艺研究J.贵州工业大学学报,2002,31(3):704贾法龙,郭稚弧.不锈钢电化学着色膜的研究J.电镀与环保, 2001,21(3):235南红艳,张跃敏,尹新斌等.电化学不锈钢着色工艺的研究J.表面技术,2003,32(5): 426吴昊.影响不锈钢着色的因素J.电镀与涂饰,2004,23(l):547王先友,蒋汉瀛.彩色不锈钢生产工艺及其耐蚀性的研究J.电镀与涂饰,1994,18(3):58陈亚.现代实用电镀技术M.北京:国防工业出版社,2003.62Study on the Effect Factors of Stainless Steel Chemical Coloring Proce Chen HaiyanYangzhou Polytechnic Institute, Yangzhou 225127, China Abstract: In this paper, the effects of pretreatment on the coloring process and quality have been studied and discussed. At the same time, effects of solution formulation, coloring temperature and time on the coloring of stainless steel were studied through the orthogonal test. The coloring technology was obtained under the following optimum conditions: content of chromic sulfuric acid solution 200g/L, content of sulfuric acid 500ml/L, temperature 90, time 5min. Experimental results show that the color of the coloring film is even, the film has good wear resistance, corrosion resistance and deformation machining property.Keywords: stainless steel, coloring, pretreatment收稿日期：作者简介：陈海燕 （1976 ），女，江苏丹阳人，扬州工业职业技术学院讲师，硕士，现从事分析化学教学研究工作。E-mail:.c