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1、常温发黑处理工艺本发明主要是涉及一种常温发黑处理工艺, 主要由以下工艺步骤 完成: 1) 清洗; 2)脱脂:工件必须完全浸入脱脂液中;脱脂液浓度 ph 值 12-14,处理时间 10-30min ,每过 3-5 分钟上下抖动几次,药 液浓度低于ph12时补充脱脂粉;3)水洗;4)酸洗:酸洗液浓度ph值 2-4,处理时间5-10min ; 5)水洗;6)发黑:池液浓度ph值,处理时 间 10-12min; 7)水洗; 8)吹干; 9)上油。本发明有益的效果是: 1. 发黑安全不用电,用碱性高温发黑需 1 00用电。 2.提高工效:共需 1-2 分钟。 3.发黑成本低,设备简单,操作方便;对发黑时
2、间作了严 格的控制。 4. 工艺适应性强:金属材料发黑工艺 钢制件的表面发黑处理,也有被称之为发蓝的。 发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温 发黑两种。但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。A3钢用碱性发黑好一些。 碱性发黑细分出来,又有一次发黑和两次发黑的区别。 发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。 发黑时所需温度的宽容度较大, 大概在 135摄氏度到 155摄氏度之间 都可以得到不错的表面,只是所需时间有些长短而已。实际操作中, 需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量, 以及发黑 后的钝化浸油。发黑质量的好坏往往因这些工序而变化。金属“发蓝”药液采用碱性氧化法或酸性
3、氧化法; 使金属表面形成一层氧化膜, 以防止 金属表面被腐蚀,此处理过程称为“发蓝” 。黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜,其外层主要是四氧 化三铁,内层为氧化亚铁。一、碱性氧化法“发蓝”药液1 .配方: 硝酸钠50100克氢氧化钠600700克亚硝酸钠100200 克水 1000 克2 .制法:按配方计量后,在搅拌条件下,依次把各料加入其中,溶 解,混合均匀即可。3 .说明:( 1 )金属表面务必洗净和干燥以后,才能进行“发篮”处理。(2)金属器件进行“发蓝”处理条件与金属中的含碳量有关, “发蓝” 药液温度及金属器件在其中的处理时间可参考下表。 金属中含碳量 % 工作温度C)处理时
4、间(分)开始终止 15540-60合金钢560-90( 3)每隔一星期左右按期分析溶液中硝酸钠、亚硝酸钠和氢氧化钠 的含量,以便及时补充有关成分。 一般使用半年后就应更换全部溶液。( 4)金属“发蓝”处理后,最好用热肥皂水漂洗数分钟,再用冷水 冲洗。然后 , 又用热水冲洗,吹于。二、酸性氧化法“发蓝”药液1 .配方: 磷酸 3 10 克硝酸钙 80 100 克过氧化锰 10 15 克水1000克2 制法:按配方计量后,在不断搅拌条件下,依次把磷酸、过氧化 锰和硝酸钙加入其中,溶解,混合均匀即可。3 说明:(1)金属器件先经洗净和干燥后才能进行“发蓝”处理。(2)此法所得保护膜呈黑色,其主要成分
5、是由磷酸钙和铁的氧化物 所组成,其耐腐能力和机械强度均超过碱性氧化法所得的保护膜。4. “发蓝”工作温度为100C,处理时间为4045分钟。在处理碳 素钢时,药液中磷酸含量控制在35克/升;处理合金钢或铸钢时, 磷酸含量控制在 510克升。应注意定期分析药液磷酸的含量。5. “发蓝”处理后金属器件的清洗方法同上。 再论钢铁常温发黑工艺应用湖南常德纺织机械厂(湖南常德 415004) 张文辉Rediscussion on Application about Blackening Techniquefor Iron andSteel Parts at Room TemperatureZhang W
6、enhui1 前言钢铁常温发黑具有节能、高效、设备简单、操作方便和基本无环 境污染等特点。从小件到面积较大、形状复杂、不同钢种的工件均可 应用。但由于前处理难,各类发黑剂都存在不同弊病,该项技术推广 很不平衡。 笔者结合多年生产实践, 谈谈生产应用中的工艺控制和改 进措施,供同行参考。2 工艺控制和改进措施工艺流程一般为化学除油T热水洗T清水洗T强腐蚀T二次清水洗T化 学除油T热水洗T清水洗T弱腐蚀T二次清水洗T常温发黑T二次 清水洗T浸脱水油T送验。前处理钢铁常温发黑前处理主要是除油和除锈, 一般采用化学除油、 盐 酸腐蚀,也有应用湿法喷砂的 1。具体工艺笔者以前做过详细介绍 2 。常温发黑
7、液呈酸性,发黑前工件表面要求全润水,才能有效 地保证黑膜的牢固度, 否则再好的发黑剂也不能出合格产品。 多年实 践证明,无论是单独用除油剂, 还是低浓度三大碱添加除油剂的除油 槽,都要在50C左右加热,以加快除油速度。操作时如果采用短时 间(35min)除油、除锈交叉作业,工效明显提高。常温发黑钢铁常温发黑剂自 80 年代中期国内开发以来,市场商品逐渐增 多。生产应用效果大体都是膜的结合力不如高温发黑的, 溶液稳定差 等3。HH902钢铁常温发黑剂在这两方面有较大突破。笔者所在厂几年 生产实践证实, 膜的牢固度无需等待 24h 的后效,就能获得结合力良 好的黑色膜层,完全可同高温发黑媲美。溶液
8、稳定性方面,工作液产 生白色沉淀少,也不易影响膜层质量,不需经常调整;母液存放两年 以上无沉淀,效果不变。ZT 发黑剂将丙烯酸类涂料添加在发黑剂内,两工序合二为一, 简化生产。膜的结合力、耐蚀性良好,只是黑膜黑度偏淡蓝颜色。溶液维护与调整常温发黑时,钢铁表面活化产生Fe2 +,过量Fe2 +与Se2 反应生成白色沉淀;在氧化剂存在的条件下,Fe2+氧化为Fe3 +反应也生成沉淀,均无谓消耗溶液内Se2,缩短使用寿命, 生产中应采取如下措施:(1)生产线设计 发黑槽前两只清水槽要用硬塑板或钢板槽内衬软塑料板制作,以防铁槽生锈污染清水,在生产中将Fe2+带入发黑槽。(2)发黑用器皿 小批量生产用塑
9、料篮,批量生产用钛篮、 钛框、钛滚桶等,杜绝发黑时产生 Fe2 +和消耗发黑剂。钛器皿虽一 次性投入资金较多,但耐酸碱,又与发黑剂不起反应,使用寿命 10 年以上,综合计算还显着降低生产成本。(3)发黑槽加盖 停工时将溶液用塑料盖盖严,防止空气中 氧气入内,减慢Fe3 +生成速度而减少沉淀物的形成。定期用精密试纸检查溶液 pH值,高于以上就要加以调整。比较 简单的办法是, 先将溶液自然沉淀过滤, 补加母液使工作液恢复到范 围即可继续发黑。如果不是批量生产, 发黑液配制以每批零件量计算, 一次性发黑 药液用完为原则,这样不但保证黑膜均匀,结合力好,还能避免由于 溶液存放时自我消耗。后处理( 1)
10、 常规技术要求改用脱水油封闭。(2) 膜层耐蚀性要求较高,可加钝化处理,再浸脱水油。(3) 耐蚀性、耐磨性要求都高于常规发黑膜层标准,发黑后 浸丙烯酸酯乳液固化剂,略自然干燥后浸脱水油。(4) 膜层要求耐温400C的不油封,可浸强力封闭剂,表面 光亮度好、硬度高。生产中为了降低生产成本, 可根据发黑件的表面技术要求, 尽量 采用简单的后处理工艺。生产中注意要点( 1) 前处理必须达到工件全润水,不允许有残留油污、锈点 和氧化皮等。( 2) 发黑前用清水洗时,要严格清洗掉工件内外盐酸液,否 则易产生沉淀。(3) 新配槽液常温发黑时间控制为 2 3min,老槽液可延长 至510min。一般视工件黑
11、灰色出槽为佳(随时间延长转为黑色), 出槽时黑色,膜层较疏松,结合力不理想。(4) 有机膜的封闭应选用水溶性丙烯酸酯乳液,发黑后清洗 干净可直接浸涂,工艺较简单。溶液配制按说明,乳液与水一定要搅 拌均匀,调整至工件膜层无流痕,方可投入生产。(5) 浸脱水油要摆脱传统浸油习惯(入槽略浸一下就出槽) ,封闭有一个先脱水并使油相浸润工件的过程,时间控制在38min。3 生产成本笔者就所在厂批量生产用HH902发黑剂,几年来做了详细统计结 果表明,配槽费加设备投资,常温发黑低于高温发黑。日生产费用常 温发黑为元/ m2高温发黑为元/ m2降低54%考虑到后处理部分 工件需钝化或丙烯酸酯乳液等封闭 总成
12、本也要降低 30%以上。4 膜层质量讨论从成膜机理可以看出 钢铁常温发黑是在钢铁表面形成CuSe、Cu2O等的覆盖层,这种覆盖层不同于成熟的化学镀镍、镀铜的质量。 由于成膜机理不成熟, 工艺参数多凭经验, 生产商品发黑剂就不可能 完善,存在膜层疏松多孔, 结合力和耐磨性比高温差。因此为了保证 常温发黑膜层质量, 发黑前必须彻底去除工件的油和锈蚀, 结合力才 有保证。发黑后处理也不能沿用高温发黑的工艺, 改用能脱掉膜层内 水份又具有防锈等作用的脱水油, 润湿封闭可达高温发黑膜层的耐蚀 性效果。 市售发黑剂耐磨性还是不尽人意。 发黑后增加一道有机膜的 封闭层 4,可满足其耐磨性要求,同时也提高膜层的耐蚀性。