《钢铁发黑剂使用工艺》

    我司工程技术人员的《钢铁发黑剂 使用工艺》2007年在金属加工在线上发表，被多处转载
 

钢铁发黑剂使用工艺

       钢铁发黑工艺又称氧化或发兰，属金属表面防护技术范畴，在传统机械工艺过程大都安排在热处理工艺之后进行。

       传统的钢铁碱性发黑（氧化）工艺在进行发黑氧化工序前后都有着严格要求，发黑之前必须进行表面洁净处理，即前处理的除油除锈（需用碱洗、酸洗及中和等），既耗能又耗水也费时；发黑工序完毕要进行后处理、皂化、浸油，否则产品质量无法保证。 
       为此，在20世纪70年代有多种新的工艺技术措施和对应的钢铁发黑工艺材料开发研制成功并陆续投放市场，市场上先后出现钢铁快速发黑剂、钢铁常温发黑剂，还有钢铁余热发黑剂。JH型钢铁发黑剂(属于余热发黑工艺)，随着市场需求，陆续开发研制成功WY型和WF型钢铁发黑剂也陆续进入市场。本文将JH和WY型系列钢铁发黑剂的技术特点与使用方法做一介绍。

    金虎牌发黑液的配制

  发黑剂工作液的配制。 
        应把原液充分的摇动或搅拌均匀，根据工件的大小和回火温度的高低，来确定浓度以及使用哪种型号的发黑剂，一般发黑剂占水的百分比是350型、200型的浓度为5-15%；160型浓度为20%，使用原则为工件大浓度低，工件小浓度高。

     发黑剂工作液的添加。工作液中间添加时，一定要先稀释再加入，绝不能添加原液。添加量参照“浓度分析与添加调整”。工作液的温度控制。工作液槽须加冷却与循环装置，温度应保持在40℃，最高不得超过50℃。

    发黑工件的处理

        流水线作业，工件不能将其它化学物质带入，进入回火炉前，不论淬火介质是水剂还是油剂，都应使用我厂生产的“W-20型中间清洗防锈剂”或其它防锈剂清洗处理，才可进入回火炉。工件陆续进入工作液时，工件的入液温度350型不得低于350℃、200型不得低于200℃、160型不得低于160℃。总之，不同型号的发黑剂，温度越高效果较好，最高不能超过600℃以保证发黑膜与基体的结合力。工件从工作液提出后，应进行烘干处理，烘干温度120-150℃，如一次发黑效果不佳，还可进行二次发黑。

    工作液的浓度分析与添加调整

        配制好的工作液在使用过程中，不断受到热工件的浸渍工作液有部分发黑剂被带出发黑槽外，成膜物质亦不断沉积到工件表面，随着溶液的消耗，液中成份在逐渐变化，应该定期检测分析溶液浓度，并结合生产量的多少，定期补充新的发黑剂，使工作液保持在一定的浓度范围内。

    工件的发黑质量与检测

  使用钢铁发黑剂发黑工件，其工艺材料和发黑机理与传统的碱性发黑有本质的不同，所以发黑后工件的耐腐蚀性能测试要有相应手段。目前，国家尚无规定的检测标准，所以供鉴碱性发黑的检测方法和涂装防腐技术的检测技术相结合来进行，以求得较全面的检测效果。

  发黑后的工件外观要求光亮美观。在40W日光灯光源下工件离开日光灯500毫米处，观察表面发黑膜应均匀一致，呈深黑色且有光泽。

发黑后工件沉积层与基体结合力要求有优异的牢固度。待工件干透后，用于（或棉纱）擦拭不脱色，不出现金属光泽为合格产品，亦可用落砂法冲刷检测。

发黑后工件的防锈性与耐蚀性能是靠表面有机沉积膜的包复封闭起主要作用的，其效果优于碱性发黑若干倍，可用5%的盐雾试验来测定，即在35℃温度1千克的压力下连续喷雾3小时，表面无锈为合格产品。没有盐雾试验设备的厂家，亦要延用3%的标准NaCl溶液做浸渍检验。

发黑工件的耐腐蚀性能检测我们推荐采用德国的DIN50938规定的方法检验，即用5%的草酸溶液滴到发黑件的表面，8分钟无腐蚀斑点为合格。

  致密度的情况，延用3%硫酸铜浸渍的方法来测试，即待工件干透后，将试样直接浸入3%的硫酸铜溶液中，最低时间不少于1分钟为合格，实际可达数分钟。

  表面沉积层的厚度可用S-200型扫描电子显微镜实测，一般情况因工件的加热温度不同与溶液的浓度不同而有差异，亦可用电磁式测厚仪器做无损检测来确定实际厚度。

    发黑剂的应用前景与发展

    生产实践证明，余热应用发黑剂发黑工件，有其独特的优越性。不但解决了自动化生产线的工件发黑问题，而且排除了碱性煮黑中的亚硝酸钠等有害物质，为消除污染走出一条新路；用水溶性乳液操作无火害危险，安全可靠。此工艺将代替传统的碱性煮黑工艺。

  钢铁发黑剂所形成的保护膜，不受钢铁零件中的合金元素的影响，适应性好，可以处理铸铁、弹簧钢及各种合金钢对渗碳、碳氮共渗淬火，高频局部淬火等的热处理工艺后的回火发黑皆可应用，因而具有广泛的使用性，目前已成功的应用于50CrV、60Si2Mn、65Mn、35CrMo、70#钢丝、12Cr、20CrNiMn等材质。

  钢铁发黑剂是一种新型的工艺材料，在我国应用时间还短，钢铁工件的生产又是多种多样的，既要降低消耗，又要满足工件性能需要，除较高温度350-600℃应用的发黑剂，我厂开发了适合工件温度160℃以上应用的发黑剂，今后要逐步使产品系列化，并在应用技术领域不断探索，使工艺简便实用，以期得到更大的经济效益。在消除污染方面为人类做出贡献。