不锈钢发黑处理工艺

发黑是一种常见的化学表面处理方法。其原理是使金属表面产生一层氧化膜，隔绝空气，达到防锈的目的。当外观要求不高时，可以采用发黑处理。钢铁零件的表面发黑，有些也被称为蓝色。通用方法常见的发黑方法包括传统的碱性加热发黑和随后发生的常温发黑。然而，室温发黑工艺对低碳钢不是很有效。碱性发黑是细分的，一次发黑和二次发黑是有区别的。发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。发黑所需的温度容限较大，在135-155左右可获得良好的表面，但所需时间稍长。影响(1)发黑是安全的，不需要电，而碱性高温发黑需要100%的电。(2)提高工作效率：总计1-2小时。(3)发黑成本低，设备简单，操作方便；发黑时间受到严格控制。(4)工艺适应性强：解决了球墨铸铁不能发黑的问题。本发明涉及一种轴承套圈倒角挡边发蓝防锈处理工艺。热处理后，轴承套圈脱脂脱脂，然后在2-31的氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸钠和水的混合溶液中脱色，剩余部分加水；适宜的加水量为135-145。15-25分钟；取出套圈，用清水清洗，进行钝化处理，钝化处理采用重铬酸钾溶液作为填充液，填充液的浓度为12%-18%；室温下1-2分钟；经过钝化处理和干燥后，放入105-120的机油或防锈油中1-3分钟，待气泡完全消失后取出，静置10-15分钟后检查。该工艺生产的氧化膜性能稳定，常温下能长期保护套圈倒角，防止挡边生锈，轴承外观质量明显提高。A3钢最好用碱熏黑。在实际操作中，应注意工件发黑前的除锈和除油质量，以及发黑后的钝化和浸油质量。发黑的质量经常随着这些过程而变化。过程步骤1.清洁；2.脱脂：工件必须完全浸入脱脂溶液中；脱脂液的ph值为12-14，处理时间为10-30分钟，每3-5分钟上下摇动几次，当药液浓度低于12时，补充脱脂粉；3、水洗；4.酸洗：酸洗液的ph值为2-4，处理时间为5-10分钟；5、水洗；6、发黑：池液的ph值为2.5-3.5，处理时间为10-12分钟；7、水洗；8.吹干9、油。1.蓝色(黑色)原则为了提高钢铁零件的防锈能力，采用强氧化剂将钢铁零件表面氧化成致密光滑的四氧化三铁。四氧化三铁薄层能有效保护钢件内部免受氧化。四氧化三铁在高温(约550)下被氧化，呈天蓝色，因此被称为发蓝处理。四氧化三铁在低温(约3 50)下形成，呈深黑色，所以称为发黑处理。在武器制造中，蓝色是常用的。在工业生产中，发黑是常用的。氧化钢铁表面致密光滑的四氧化三铁的关键是选择强氧化剂。强氧化剂由氢氧化钠、亚硝酸钠和磷酸三钠组成。当变成蓝色时，使用它们的熔融液体来处理钢部件；发黑时，用钢零件的水溶液处理。常见的发黑溶液成分见表10-7。表10-7常见氧化(发黑)溶液成分原材料名称氢氧化钠氢氧化钠亚硝酸钠纳米2无水磷酸三钠Na3PO4水H2O质量构成(%)3310255该溶液的密度为1.4g/cm，沸点为130。在这种溶液的作用下，铁的氧化过程如下：Fena2fe 2na2fe 4fe3o 4具体的化学反应是：3Fe纳米2 5NaOH=3n a2fe 2 NH3 H2O6Na2FeO2纳米5H2O=3Na2Fe2O4 NH3 7NaOHna2fe 2 na2fe 4 2H2O=fe3o 44氢氧化钠生产实践证明，为了获得一个明亮和紧凑的fer(1)根据工件的形状和尺寸，工件夹紧应设计专用夹具或吊索。目的是在工件之间留有足够的间隙，使工件不能相互接触，使每个工件都能完全浸入氧化溶液中进行氧化。(2)除油的目的是去除工件表面的油污。加工后(发蓝和发黑是最后一道工序)，工件表面不可避免地不会留下油渍，特别是当防锈油用于工序间防锈时。任何油污都会严重影响四氧化三铁的形成，所以在变蓝变黑之前必须清除。常见脱脂溶液的配方见表10-8。表10-8常用除油溶液配方原材料名称碳酸钠Na2CO3氢氧化钠氢氧化钠无水磷酸三钠Na3PO4硅酸钠Na3SiO3水H2O质量构成(%)733285将脱脂溶液加热至80 90，然后浸入工件约30分钟。如果有更多的油渍，脱脂时间必须延长，以彻底脱脂为准。(3)酸洗的目的是去除工件表面的铁锈。因为生锈，锈斑会阻碍致密四氧化三铁层的形成。即使工件上没有锈迹，也应该进行酸洗，因为酸洗可以进一步去除油污，而且酸洗会增加工件表面分子的活化能，这有利于下一工序的氧化，并且可以生成更厚的四氧化三铁层。酸洗液一般是10 15%浓度的硫酸溶液，温度为70 80，工件浸泡在硫酸溶液中，浸泡时间约为30分钟，腐蚀较轻的钢材零件可浸泡20分钟，腐蚀严重时，需要浸泡40分钟以上。(4)氧化是发蓝和发黑的主要过程。四氧化三铁薄膜是否致密、光滑和足够厚取决于氧化阶段。发蓝的工艺温度为550。发黑工艺温度为130 145。浸泡时间为50 80分钟。高碳含量的高碳钢具有更快的氧化速度和更短的浸泡时间。低碳含量的低碳钢氧化速度慢，需要较长的浸泡时间。合金钢，特别是高合金钢，在工件表面有一定量的残余奥氏体，对碱性溶液有很强的抵抗力，不易生成Fe3O4，因此浸泡时间需要较长。表10-9列出了相关钢种氧化(发黑)过程中溶液的温度和浸泡时间。表10-9不同钢件的氧化温度和时间钢的类型入口温度()出口温度()处理时间(分钟)高碳钢12012512513040低碳钢和中碳钢12513013013550铬硅钢12513013014060高合金钢13013513514570高速钢13514014015080浴液的正常颜色是白色。如果浴液呈红色或棕色，说明亚硝酸钠浓度过高，应及时调整浴液的组成。如果溶液是绿色的，这意味着铁离子的浓度太高，溶液应该及时更新。(5)皂化所谓皂化是将工件浸泡在一定温度的肥皂水溶液中。目的是形成硬脂酸铁膜以提高工件的耐腐蚀性。常用的皂化液浓度为30 50g(皂)/l。将皂化液加热至80 100，将氧化后的工件浸泡在皂化液中约10分钟。(6)检查氧化后，应检查工件的Fe3O4膜是否合格。检验方法如下：随机抽取三个工件，用浓度为2%的硫酸铜溶液浸泡20秒，不返黑为合格。如果三个工件中有一个以上不合格，则整个凹槽工件被视为不合格，需要再次氧化以加深四氧化三铁的厚度。3.可能的缺陷和解决方案在钢铁零件的发黑过程中，可能会出现以下缺陷。(1)氧化膜疏松氧化膜应非常致密，且基本结合非常牢固。如果生成的氧化膜松散且易于擦除，这是一种异常现象。这主要是由于新制备的氧化溶液中缺乏铁离子。解决的办法是加入一些旧的氧化溶液，或者加入一些干净的废钢，煮沸30分钟，以增加铁氧比(2)工件表面有红棕色锈斑的氧化膜应为深黑色，光亮光滑。如果工件表面出现红棕色斑点或成为一片，这主要是由于氧化溶液中氢氧化钠浓度过高和氧化铁形成过多。解决方法是调整溶液的组成，加入一些亚硝酸钠和水来降低氢氧化钠的浓度。(3)工件表面为浅灰色。由于氧化溶液中氢氧化钠浓度低，工件表面失去黑色光泽，呈浅灰色。解决办法是加入适量的氢化钠。(4)不产生氧化膜。经过40 50分钟的处理后，工件表面仍然没有着色(产生氧化膜)，这主要是由于溶液温度低和亚硝酸钠浓度不足造成的。解决方法是提高溶液的温度，适当增加亚硝酸钠的用量。(5)在氧化膜表面的黑色基底上出现分散的白点，有时白点比较密集，工人称之为“开花”。起霜的原因主要是氧化时间不足。解决方法是延长氧化时间(即浸泡时间)，并添加少量氢氧化钠。(6)工件表面为绿色。如果工件表面的氧化膜不是黑色的，而是绿色的，这是工件过氧化的结果，是由氧化溶液的温度过高和亚硝酸钠浓度过高引起的。解决方法是加入适量的冷水(注意：加水时必须佩戴防护装备，并缓慢加入，以避免罐内液体飞溅，造成烫伤)和少量氢氧化钠，以降低溶液温度和亚硝酸钠浓度。4.氧化溶液组成的测定从以上对氧化膜缺陷的分析可以看出，当氧化溶液的组成波动时，将会引起氧化膜缺陷，并且发黑操作将会失败。氧化溶液成分主要指氢氧化钠浓度和亚硝酸钠浓度。在发黑过程中，水不断蒸发，亚硝酸钠和氢氧化钠消耗不均衡。因此，浓度的变化是不可避免的。操作时间越长，变化越大。为了不使氧化溶液的成分波动过大，应每隔2 3小时取样测定其浓度，以便及时计算和补充相关的原料。下面介绍氢氧化钠和亚硝酸钠浓度的测定方法。(1)测定氢氧化钠浓度吸收氧化溶液10毫升，置于容量瓶中，加入蒸馏水至500毫升，摇匀，这是稀释剂。吸收5ml稀释剂，并将其放入锥形烧瓶中。加入100毫升蒸馏水和1 2滴酚酞。溶液变成红色。用0.1N盐酸标准溶液滴定，直到红色消失，并记录盐酸消耗量V1(毫升)。加入2滴甲基橙，溶液变成黄色。继续用0.1N盐酸滴定，直到黄色变为红色，并记录盐酸V2的消耗量(毫升)。根据以下公式计算氢氧化钠的浓度(g/l):或者根据以下公式计算氢氧化钠的百分比浓度：(%)(2)测定亚硝酸钠浓度吸收氧化溶液10毫升，置于容量瓶中，加入蒸馏水至500毫升刻度，摇匀，这是稀释的氧化溶液。吸收10毫升0.1N高锰酸钾标准溶液，放入锥形瓶中，加入100毫升蒸馏水和10毫升硫酸，加热至50左右。溶液是红色的。用稀释的氧化溶液滴定，直到红色消失，并记录稀释的氧化溶液的消耗量。根据以下公式计算亚硝酸钠的浓度(g/l):(g/l)或者根据以下公式计算亚硝酸钠的百分比浓度：(%)其中v是滴定中使用的稀释氧化溶液的毫升数；14-10毫升氧化溶液的质量。5.脱脂溶液成分的测定除油与氧化密切相关。除油不彻底，难以获得高质量的四氧化三铁膜。因此，还应经常确定脱脂液的组成，以便及时补充天佳的相关原料，确保脱脂效果。(1向该溶液中加入2滴甲基橙指示剂，溶液变黄。用0.1N盐酸标准溶液滴定，直到黄色变成粉红色。记录盐酸消耗量V2(毫升)(不包括V1)。两次滴定后，将溶液煮沸5 10分钟。冷却至常温后，加入2 3滴酚酞指示剂，用0.1N氢氧化钠标准溶液滴定，记录氢氧化钠消耗量V3(ml)，直至玫瑰红为终点。根据以下公式计算氢氧化钠的浓度(g/l):(g/l)或者根据以下公式计算氢氧化钠的百分比浓度：(%)其中V1是用于第一次滴定的盐酸毫升数；V2用于第二次滴定的10毫升盐酸；NA滴定用盐酸的标准当量浓度，此处为0.1；0.040-是氢氧化钠分子与1000的比率(401000=0.040)；吸收5毫升脱脂液；10001升的毫升数；11001升脱脂溶液的质量。(2)碳酸钠的测定碳酸钠的浓度(g/l)计算如下：(g/l) :或者根据以下公式计算碳酸钠的浓度：(%)在公式中V2用于第二次滴定的10毫升盐酸；NA滴定用盐酸的标准当量浓度，此处为0.1；V3 ml氢氧化钠用于第三次滴定；Nb滴定用氢氧化钠的标准当量浓度，此处为0.1；0.106碳酸钠分子量与1000的比率(106/1000=0.106)。(3)磷酸三钠的测定根据以下公式计算磷酸三钠的浓度(g/l):(g/l)或者根据以下公式计算磷酸三钠的百分比浓度：(%)在公式中，0.380是磷酸三钠和十二结晶水的分子量与1000的比率(380/1000=0.380)。(4)水玻璃(硅酸钠)的测定吸收20毫升脱脂溶液，放入燃烧臂中，加入20毫升浓度为1%的盐酸，摇匀，加热蒸发至干，冷却后，加入10毫升浓度为1%的盐酸和100毫升蒸馏水，加热溶解盐，用滤纸过滤，洗涤燃烧臂，用1%盐酸沉淀7-8次。 将沉淀物和滤纸移入已知重量的陶瓷坩埚中，在950-1000的高温电阻炉中燃烧10-20分钟，出料后在干燥器中冷却，然后称重，得到沉淀物的质量(G)。根据以下公式计算水玻璃的浓度(g/l):(g/l)或者根据以下公式计算水玻璃的百分比浓