86再論鋼鐵常溫發黑工藝技術應用
再論鋼鐵常溫發黑工藝應用
湖南常德紡織機械廠(湖南常德415004) 張文輝
Rediscussion on Application about Blackening Technique
for Iron andSteel Parts at Room Temperature
Zhang Wenhui
1 前言
鋼鐵常溫發黑具有節能、有效、設備簡單、操作方便和基本無環境污染等特點。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。筆者結合多年生產實踐,談談生產應用中的工藝控制和改進措施,供******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→熱水洗→清水洗→強腐蝕→二次清水洗→化學除油→熱水洗→清水洗→弱腐蝕→二次清水洗→常溫發黑→二次清水洗→浸脫水油→送驗。
2.2 前處理
鋼鐵常溫發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] 。常溫發黑液呈酸性,發黑前工件表面要求全潤水,才能有效地保證黑膜的牢固度,否則再好的發黑劑也不能出合格產品。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℃左右加熱,以加快除油速度。操作時如果采用短時間(3~5min)除油、除銹交叉作業,工效明顯提高。
2.3 常溫發黑
鋼鐵常溫發黑劑自80年代中期國內開發以來,市場商品逐漸增多。生產應用效果大體都是膜的結合力不如高溫發黑的,溶液穩定差等[3]。
HH902鋼鐵常溫發黑劑在這兩方面有較大突破。筆者所在廠幾年生產實踐證實,膜的牢固度無需等待24h的后效,就能獲得結合力******的黑色膜層,******可同高溫發黑媲美。溶液穩定性方面,工作液產生白色沉淀少,也不易影響膜層質量,不需經常調整;母液存放兩年以上無沉淀,效果不變。
ZT發黑劑將丙烯酸類涂料添加在發黑劑內,兩工序合二為一,簡化生產。膜的結合力、耐蝕性******,只是黑膜黑度偏淡藍顏色。
溶液維護與調整常溫發黑時,鋼鐵表面活化產生Fe2+,過量Fe2+與Se2-反應生成白色沉淀;在氧化劑存在的條件下,Fe2+氧化為Fe3+反應也生成沉淀,均無謂消耗溶液內Se2-,縮短使用壽命,生產中應采取如下措施:
(1) 生產線設計 發黑槽前兩只清水槽要用硬塑板或鋼板槽內襯軟塑料板制作,以防鐵槽生銹污染清水,在生產中將Fe2+帶入發黑槽。
(2) 發黑用器皿 小批量生產用塑料籃,批量生產用鈦籃、鈦框、鈦滾桶等,杜絕發黑時產生Fe2+和消耗發黑劑。鈦器皿雖一次性投入資金較多,但耐酸堿,又與發黑劑不起反應,使用壽命10年以上,綜合計算還顯著降低生產成本。
(3) 發黑槽加蓋 停工時將溶液用塑料蓋蓋嚴,防止空氣中氧氣入內,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范圍即可繼續發黑。
如果不是批量生產,發黑液配制以每批零件量計算,一次性發黑藥液用完為原則,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發黑膜層標準,發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℃的不油封,可浸強力封閉劑,表面光亮度好、硬度高。
生產中為了降低生產成本,可根據發黑件的表面技術要求,盡量采用簡單的后處理工藝。
2.5 生產中注意要點
(1) 前處理須***達到工件全潤水,不允許有殘留油污、銹點和氧化皮等。
(2) 發黑前用清水洗時,要嚴格清洗掉工件內外鹽酸液,否則易產生沉淀。
(3) 新配槽液常溫發黑時間控制為2~3min,老槽液可延長至5~10min。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,方可投入生產。
(5) 浸脫水油要擺脫傳統浸油習慣(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 生產成本
筆者就所在廠批量生產用HH902發黑劑,幾年來做了詳細統計結果表明,配槽費加設備投資,常溫發黑低于高溫發黑。日生產費用常溫發黑為1.93元/m2,高溫發黑為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,工藝參數多憑經驗,生產商品發黑劑就不可能完善,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黑膜層質量,發黑前須*********去除工件的油和銹蝕,結合力才有保證。發黑后處理也不能沿用高溫發黑的工藝,改用能脫掉膜層內水份又具有防銹等作用的脫水油,潤濕封閉可達高溫發黑膜層的耐蝕性效果。市售發黑劑耐磨性還是不盡人意。發黑后增加一道有機膜的封閉層[4],可滿足其耐磨性要求,同時也提高膜層的耐蝕性。
《參考文獻》
[1] 蔡毓英.HH902鋼鐵常溫發黑劑的應用.材料保護,1996(9):29
[2] 張文輝.試論鋼鐵件常溫發黑生產應用難點.上海電鍍,1994(4)
[3] 張廣遇等.鋼鐵常溫發黑.材料保護,1996(3):29
[4] 吳雙成.鋼鐵常溫發黑.電鍍與涂飾,1996(3):15
