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钢铁零件常温氧化新工艺

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-21  浏览次数:686

1引言

 

目前,军品钢铁零(组)件化学氧化主要采用高温碱性溶液氧化。但许多钢铁零(组)件在组合时破坏了原氧化膜,需对破坏的表面氧化膜进行修复,对于镶有铝套、带有锌镉镀层单件的组件,因铝套和锌镉镀层在高温(135~145℃)碱性氧化槽中发生化学反应,易造成铝套腐蚀、锌镉镀层破坏的现象,不能直接进行高温氧化修复,因此局部氧化膜修复一直是生产上的难题。常温氧化工艺在常温中进行,能解决局部氧化膜修复的难题,但目前常温氧化工艺还不成熟。

 

中国南方航空动力机械公司研究人员在对国内几种常温氧化工艺进行了氧化膜成膜对比试验的基础上,采用了CBS-19钢铁常温发黑剂进行各种工艺试验,发现该发黑剂氧化膜能够满足钢铁零件氧化外观的要求,但耐蚀性达不到要求。因此针对CBS-19钢铁常温发黑剂研制了一种填充溶液,在常温氧化后进行填充处理,从而使氧化膜的耐蚀性大大提高,满足了钢铁零件氧化膜耐蚀性的要求。

 

2试验方法

 

2.1试片材料

 

选择38CrMoAlA、12Cr2Ni4A、60Si2MnA和40CrNiMoA四种常用钢铁材料进行氧化试验,试片表面粗糙度应达到Ra≤0.8μm。

 

2.2高温化学氧化工艺

 

工艺流程包括:氧化前检查→化学除油→水洗→弱腐蚀→水洗→高温化学氧化→水洗→填充→水洗→干燥→检验。

 

高温化学氧化溶液配方按企标Q/2B346配制,温度135~145℃,时间30~45min。

 

高温化学氧化填充溶液配方按企标Q/2B346配制,温度70~90℃,时间5~10min。

 

2.3常温氧化工艺

 

工艺流程包括:除油→水洗→常温氧化→水洗→填充→水洗→干燥→检验。

 

由于常温氧化溶液呈弱酸性,故一般不需要进行弱腐蚀处理;填充工艺是检查常温氧化后,其氧化膜耐蚀性为不合格的情况下,实施的新工艺。常温氧化溶液成分及工艺规范:CBS-19(10%~15%),pH2.0~3.0(用硫酸调),温度20~40℃。浸渍时处理时间为0.5~2min,刷涂时间为2~3min。

 

常温填充溶液成分及工艺规范:填充溶液NFS-1,温度室温,时间8~10min。

 

2.4检验方法

 

常温氧化试验的氧化膜性能必须符合企标Q/2B346《钢铁零(组)件化学氧化工艺说明书》中氧化膜的外观和耐蚀性的要求。

 

2.4.1外观。膜层应连续、均匀、完整;碳钢、低合金钢的化学氧化膜层应为黑色;铸铁、硅钢制品的化学氧化膜层为带黄色至棕红色的黑色。

 

2.4.2耐蚀性。将试样用蘸有无水乙醇的棉球擦拭除油,再浸入3%的硫酸铜(CuSO4·5H2O化学纯)溶液中,在15~20℃下保持20s,取出试样,检查其表面是否有接触铜出现。所用试液不允许重复使用。或者在被检查零件表面上滴1~2滴上述试液,经20s,用脱脂棉或滤纸吸去滴液,目视检查该处有无接触铜出现。如不出现可见的接触铜,氧化膜耐蚀性为合格,否则为不合格。

 

3结论

 

经试验验证,增加填充处理以后,常温氧化试片的耐蚀性完全能够达到要求。因此新的常温氧化工艺能解决局部氧化膜修复的难题。另外,常温氧化采用浸渍法加填充法,其膜层的耐蚀性优于刷涂法。目前,常温氧化新工艺已通过了钢铁零(组)件的表面氧化和表面局部氧化膜修复的试生产验证,效果良好。

 

常温氧化与高温氧化相比具有以下优点:

 

3.1高温氧化温度为135~145℃,氧化时间为30~40min,而常温氧化不需要加温,氧化时间只需30s~2min。因此常温氧化可节约能源,提高氧化效率,且可减少对环境的污染。

 

3.2常温氧化操作方便,既可浸渍法又可局部刷涂。因此组合零件可以采用刷涂法,从而减少氧化溶液对零件间隙的影响及腐蚀;对于非组合零件可视情况采用浸渍法或刷涂法。

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