金屬表面發(fā)黑處理技術

1、金屬表面發(fā)黑處理技術常溫發(fā)黑處理工藝常溫發(fā)黑處理工藝，主要由以下工藝步驟完成：1）清洗；2）脫脂：工件必須完全浸入脫脂液中；脫脂液濃度ph值12-14 ,處理時間10-30min，每過3-5分鐘上下抖動幾次，藥液濃度低于ph12時補充脫脂粉；3）水洗；4）酸洗：酸洗液濃度ph值2-4，處理時間5-10min ； 5）水洗；6）發(fā)黑：池液濃度ph值2.5-3.5，處理時間10-12min ； 7）水洗；8）吹干；9）上油。本發(fā)明有益的效 果是：1.發(fā)黑安全不用電，用堿性高溫發(fā)黑需100 %用電。2.提高工效：共需1-2分鐘。3.發(fā)黑成本低，設備簡單，操作方便；對發(fā)黑時間作了嚴格的控制。4.工藝適

2、應性強：金屬材料發(fā)黑工藝鋼制件的表面發(fā)黑處理，也有被稱之為發(fā)藍的。發(fā)黑處理現(xiàn)在常用的方法有傳統(tǒng)的堿性加溫發(fā)黑和岀現(xiàn) 較晚的常溫發(fā)黑兩種。但常溫發(fā)黑工藝對于低碳鋼的效果不太好。A3鋼用堿性發(fā)黑好一些。堿性發(fā)黑細分岀來，又有一次發(fā)黑和兩次發(fā)黑的區(qū)別。發(fā)黑液的主要成分是氫氧化鈉和亞硝酸鈉。發(fā)黑時所需溫度的寬容度較大，大概在135攝氏度到155攝氏度之間都可以得到不錯的表面，只是所需時間有些長短而已。實際操作中，需要注意的是工件發(fā)黑前除銹和除油的質量，以及發(fā)黑后的鈍化浸油。發(fā)黑質量的好壞往往因這些工序而變化。金屬發(fā)藍'藥液采用堿性氧化法或酸性氧化法；使金屬表面形成一層氧化膜，以防止金屬表面被腐

3、蝕，此處理過程稱為發(fā)藍”黑色金屬表面經(jīng) 發(fā)藍”處理后所形成的氧化膜，其外層主要是四氧化三鐵，內(nèi)層為氧化亞鐵。一、堿性氧化法發(fā)藍”藥液1.配方： 硝酸鈉50100克氫氧化鈉600700克亞硝酸鈉100200克水1000克2制法：按配方計量后，在攪拌條件下，依次把各料加入其中，溶解，混合均勻即可 3說明：（ 1）金屬表面務必洗凈和干燥以后，才能進行“發(fā)籃 ”處理。（ 2）金屬器件進行 “發(fā)藍 ”處理條件與金屬中的含碳量有關， “發(fā)藍”藥液溫度及金屬器件在其中的處理時間可參考下表。 金屬中含碳量 %工作溫度（C）處理時間（分）開始終止>0.7135-13714310-300.5-0.7135-

4、14015030-50<0.4142-145153-15540-60合金鋼 142-145153-15560-90（ 3）每隔一星期左右按期分析溶液中硝酸鈉、亞硝酸鈉和氫氧化鈉的含量，以便及時補充有關成分。一般使用半年后就應更換 全部溶液。（ 4）金屬 “發(fā)藍 ”處理后，最好用熱肥皂水漂洗數(shù)分鐘，再用冷水沖洗。然后,又用熱水沖洗，吹于。二、酸性氧化法 “發(fā)藍 ”藥液1.配方： 磷酸310克硝酸鈣80100克過氧化錳1015克水1000克2制法：按配方計量后，在不斷攪拌條件下，依次把磷酸、過氧化錳和硝酸鈣加入其中，溶解，混合均勻即可。3.說明：（ 1 ）金屬器件先經(jīng)洗凈和干燥后才能進行 “

5、發(fā)藍 ”處理。（ 2）此法所得保護膜呈黑色，其主要成分是由磷酸鈣和鐵的氧化物所組成，其耐腐能力和機械強度均超過堿性氧化法所得的保 護膜。4發(fā)藍”工作溫度為100 'C,處理時間為4045分鐘。在處理碳素鋼時，藥液中磷酸含量控制在35克/升；處理合金鋼或鑄鋼時，磷酸含量控制在510克/升。應注意定期分析藥液磷酸的含量。5.“發(fā)藍”處理后金屬器件的清洗方法同上。1 前言 鋼鐵常溫發(fā)黑具有節(jié)能、高效、設備簡單、操作方便和基本無環(huán)境污染等特點。從小件到面積較大、形狀復雜、不同鋼種的工件均可應用。但由于前處理難，各類發(fā)黑劑都存在不同弊病，該項技術推廣很不平衡。筆者結合多年生產(chǎn)實踐，談談生產(chǎn) 應用

6、中的工藝控制和改進措施，供同行參考。2 工藝控制和改進措施2.1 工藝流程一般為化學除油 宀熱水洗T清水洗T強腐蝕T二次清水洗T化學除油T熱水洗T清水洗T弱腐蝕宀二次清水洗 宀常溫發(fā)黑 T二次清水洗-浸脫水油-送驗。2.2 前處理 鋼鐵常溫發(fā)黑前處理主要是除油和除銹，一般采用化學除油、鹽酸腐蝕，也有應用濕法噴砂的1。具體工藝筆者以前做過詳細介紹 2 。常溫發(fā)黑液呈酸性，發(fā)黑前工件表面要求全潤水，才能有效地保證黑膜的牢固度，否則再好的發(fā)黑劑也不 能出合格產(chǎn)品。多年實踐證明，無論是單獨用除油劑，還是低濃度三大堿添加除油劑的除油槽，都要在50 C左右加熱，以加快除油速度。操作時如果采用短時間（35m

7、in ）除油、除銹交叉作業(yè)，工效明顯提高。2.3 常溫發(fā)黑鋼鐵常溫發(fā)黑劑自 80 年代中期國內(nèi)開發(fā)以來，市場商品逐漸增多。生產(chǎn)應用效果大體都是膜的結合力不如高溫發(fā)黑的，溶 液穩(wěn)定差等 3。HH902 鋼鐵常溫發(fā)黑劑在這兩方面有較大突破。筆者所在廠幾年生產(chǎn)實踐證實，膜的牢固度無需等待24h 的后效，就能獲得結合力良好的黑色膜層，完全可同高溫發(fā)黑媲美。溶液穩(wěn)定性方面，工作液產(chǎn)生白色沉淀少，也不易影響膜層質量，不需經(jīng) 常調整；母液存放兩年以上無沉淀，效果不變。ZT 發(fā)黑劑將丙烯酸類涂料添加在發(fā)黑劑內(nèi)，兩工序合二為一，簡化生產(chǎn)。膜的結合力、耐蝕性良好，只是黑膜黑度偏淡藍顏色。溶液維護與調整常溫發(fā)黑時，

8、鋼鐵表面活化產(chǎn)生Fe2 + ,過量Fe2 +與Se2 反應生成白色沉淀；在氧化劑存在的條件下，F(xiàn)e2 氧化為 Fe3 反應也生成沉淀，均無謂消耗溶液內(nèi)Se2 ，縮短使用壽命，生產(chǎn)中應采取如下措施：（ 1）生產(chǎn)線設計 發(fā)黑槽前兩只清水槽要用硬塑板或鋼板槽內(nèi)襯軟塑料板制作，以防鐵槽生銹污染清水，在生產(chǎn)中將Fe2 帶入發(fā)黑槽。Fe2 和消耗發(fā)黑劑。鈦2 ) 發(fā)黑用器皿 小批量生產(chǎn)用塑料籃，批量生產(chǎn)用鈦籃、鈦框、鈦滾桶等，杜絕發(fā)黑時產(chǎn)生 器皿雖一次性投入資金較多，但耐酸堿，又與發(fā)黑劑不起反應，使用壽命 10 年以上，綜合計算還顯著降低生產(chǎn)成本。(3) 發(fā)黑槽加蓋 停工時將溶液用塑料蓋蓋嚴，防止空氣中氧

9、氣入內(nèi)，減慢Fe3 生成速度而減少沉淀物的形成。定期用精密試紙檢查溶液 pH 值，高于 2.6 以上就要加以調整。比較簡單的辦法是，先將溶液自然沉淀過濾，補加母液使工 作液恢復到 pH2.4 范圍即可繼續(xù)發(fā)黑。如果不是批量生產(chǎn)，發(fā)黑液配制以每批零件量計算，一次性發(fā)黑藥液用完為原則，這樣不但保證黑膜均勻，結合力好，還 能避免由于溶液存放時自我消耗。2.4 后處理( 1) 常規(guī)技術要求改用脫水油封閉。( 2) 膜層耐蝕性要求較高，可加鈍化處理，再浸脫水油。( 3) 耐蝕性、耐磨性要求都高于常規(guī)發(fā)黑膜層標準，發(fā)黑后浸丙烯酸酯乳液固化劑，略自然干燥后浸脫水油。(4) 膜層要求耐溫400 'C的

10、不油封，可浸強力封閉劑，表面光亮度好、硬度高。生產(chǎn)中為了降低生產(chǎn)成本，可根據(jù)發(fā)黑件的表面技術要求，盡量采用簡單的后處理工藝。2.5 生產(chǎn)中注意要點( 1) 前處理必須達到工件全潤水，不允許有殘留油污、銹點和氧化皮等。( 2) 發(fā)黑前用清水洗時，要嚴格清洗掉工件內(nèi)外鹽酸液，否則易產(chǎn)生沉淀。(3) 新配槽液常溫發(fā)黑時間控制為 23min，老槽液可延長至 510min。一般視工件黑灰色出槽為佳(隨時間延長轉 為黑色)，出槽時黑色，膜層較疏松，結合力不理想。(4) 有機膜的封閉應選用水溶性丙烯酸酯乳液，發(fā)黑后清洗干凈可直接浸涂，工藝較簡單。溶液配制按說明，乳液與水 一定要攪拌均勻，調整至工件膜層無流痕

11、，方可投入生產(chǎn)。(5) 浸脫水油要擺脫傳統(tǒng)浸油習慣(入槽略浸一下就出槽)，封閉有一個先脫水并使油相浸潤工件的過程，時間控制在3 8min 。3 生產(chǎn)成本就所在廠批量生產(chǎn)用 HH902 發(fā)黑劑，幾年來做了詳細統(tǒng)計結果表明，配槽費加設備投資，常溫發(fā)黑低于高溫發(fā)黑。日生產(chǎn) 費用常溫發(fā)黑為1.93元/ m2，高溫發(fā)黑為4.17元/ m2，降低54%，考慮到后處理部分工件需鈍化或丙烯酸酯乳液等封閉，總成本也要降低 30% 以上。4 膜層質量討論從成膜機理可以看出，鋼鐵常溫發(fā)黑是在鋼鐵表面形成CuSe 、Cu2O 等的覆蓋層，這種覆蓋層不同于成熟的化學鍍鎳、鍍銅的質量。由于成膜機理不成熟，工藝參數(shù)多憑經(jīng)驗，生產(chǎn)商品發(fā)黑劑就不可能完善，存在膜層疏松多孔，結合力和耐磨性比 高溫差。因此為了保證常溫發(fā)黑膜層質量，