黄铜钝化Word 文档

1 前言

黄铜是一种铜锌合金材料，因其优异的性能被广泛地应用于仪器仪表、医疗设备、轻工制品、小五金及电子等领域。由于外环境的影响，黄铜件极易变色，为此，黄铜制品必须经过表面防腐处理方可使用。对黄铜件而言，比较有效的表面防腐处理方法是重铬酸盐钝化处理。为了丰富钝化膜的外观色泽，获取抗变色性能更好的钝化膜，我们探讨了钝化工艺对外观色泽及抗变色性能的影响。

2 实验

2.1 原料

浓硫酸(CP)、浓硝酸(CP)、浓盐酸(CP)、碳酸钠(CP)、磷酸钠(CP)、硅酸钠(CP)、OP乳化剂(工业级)、重铬酸钾(CP)、氯化钠(CP)、黄铜(含Cu 60%)

2.2 钝化工艺

一步钝化工艺：

化学除油→水洗→预酸洗液→水洗→混酸浸蚀→水洗→钝化(钝化液1

号)→水洗→干燥

二步钝化工艺：

化学除油→水洗→预酸洗液→水洗→混酸浸蚀→水洗→钝化(钝化液1

号)→钝化(钝化液2号)→水洗→干燥

2.3 配方及工艺条件

化学除油：碳酸钠10～20 g/L，磷酸钠10～20 g/L，硅酸钠10～20 g/L，OP乳化剂2～3 g/L，温度70～80℃。

预酸洗液：硫酸100～150 ml/L，盐酸30～50 ml/L，温度20～30℃，时间30～60 s。

混酸浸蚀液：硫酸25%～30%，硝酸12%～15%，盐酸0.5%～1.0%，食盐5%，余量为水，温度为20～30℃。

注意：如盐酸不足，浸蚀后的基体泛白，钝化膜色泽不均匀，有彩虹：如盐酸过量，浸蚀后的基体呈紫红色，钝化膜发黑。加入食盐的目的是消除基体表面的纤维状条纹。

钝化液1号：硫酸(25%)1000 g，重铬酸钾65 g，温度20～30℃。

钝化液2号：硫酸(10%)1000 g，重铬酸钾65 g，温度20～30℃。

3 结果与分析

3.1 黄铜件钝化前的酸蚀处理

金属基体的表面性质对钝化效果产生极大的影响，只有在活性高的表面上才能得到性能优异的钝化膜。混酸浸蚀的目的是均匀地溶掉一层金属，以使基体露出新鲜的、活性更高的表面，有利于后续的钝化处理。黄铜件的酸蚀结果见表1。

表1 浸蚀时间对黄铜基体的影响

淬火油油温升高时会产生氧化、裂解并出现油渣等污物，使淬火油的粘度、酸值、皂化值等物理化学性能发生变化，从而影响冷却性能。油的老化，降低淬火油的使用寿命，增加了损耗量，并会使产品外观变得很差。老化的外因是温度和氧气，特别是高温使用会大幅降低使用寿命。从这个角度来说，在满足零件要求情况下，应尽可能使用低的油温，另外如果在多用炉等密闭油槽中使用，应尽量缩短开门时间，及时排气；烧炭黑、维修时需要较长时间开炉门的话应提前把油温降低。

当然好的高温油质量也很重要。高温使用的淬火油有两个特点：基础油室温粘度较高，添加剂中加入特殊的抗氧化剂提高抗氧化性。

油的粘度是与温度有关的，温度越高，粘度越低，常规在工作温度下，要求其粘度在15mm2/s 以下，高温油与低温油的差别主要在于其选用的基础油不同，常规低温油40C粘度在10-25mm2/s，使用温度一般从室温到90C范围，高温油40C粘度在200mm2/s以上，有的甚至达到300以上，适用温度越高，其室温粘度越大，但在高温下使用时粘度也在15mm2/s 以下。因此高温油不适合在低温下使用，因为粘度高了会影响流动性，进而影响冷速。高温油添加剂中除了提高冷速的成分以外，还必须加入提高热稳定性的抗氧化剂，这方面各家有各家的配方，相对而言国外品牌还是做得要好一点。总之，好的高温油一定是选用优质的高粘度基础油，再加入优质的抗氧化剂提高热稳定性，其价格自然要比低温油贵很多。

高温油质量监控，除了要关注冷却特性曲线以外，还必须关注粘度和总酸值，这两个指标一旦急剧上升，基本可以判断发生了老化现象，基础油刚开始出现老化迹象可添加抗氧化剂阻

止其继续老化。但老化到一定程度，油就只能报废了，基础油老化是不可逆的，因此定期监控很重要。

淬火是把钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度（30-50℃），保温一段时间后，然后以适当速度冷却得到马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。

淬火的冷却过程中的影响因素：

λ材料（化学成分、淬硬性、奥氏体晶粒度、形状等）

冷却设备状况（形式、结构、搅拌、换热等）λ

λ工艺条件（介质温度、浓度、搅拌、工装夹具等）

冷却介质质量和维护状况λ

λ应用技术（人的知识、经验、智慧等）

对淬火冷却介质的综合性能要求：

良好的冷却能力（淬硬性、畸变）λ

λ介质成分稳定

低使用粘度（提高对流传导能力，减少带出量）λ

对零件和设备无腐蚀性和其他有害影响λ

λ淬火后零件表面光亮

无毒、无异味，对人体无刺激，使用安全λ

λ有利于后处理和环境保护

淬火冷却介质主要性能指标：

λ冷却速度曲线（一般按照ISO-9950标准用IVF法测冷却曲线）

粘度λ

闪点λ

λ中和值（酸值）

残炭λ

水分λ

抗氧化性λ

λ稳定性

我们在选用淬火介质和使用过程中分析问题的时候，必须全面考虑材料、设备、工艺条件、冷却介质的质量情况等所有因素，人、机、料、法、环要综合评价；

如何评价淬火油冷却速度？

经常有人拿淬火油冷却曲线的最高冷速大小来评价某种油的冷却性能，这种说法其实似是而非。我们来看看快速油的冷却速度曲线，

要准确评价油的冷却能力必须考虑淬火的对象—钢铁材料，考虑材料因素不得不考虑其C 曲线。对于大部分钢铁材料而言，C曲线拐点温度出现在500-600℃(钢渗碳后表面相当于过

共析钢，拐点温度出现在550℃附近)。因此如果油的最大冷速出现在这一区域的话，或者说淬火油在这一温度区域的冷速大，才是对产品淬火最有利的。最大冷速必须与最大冷速出现温度结合起来看。

另外，由于IVF法是在特定条件下进行测量的，热电偶材料、尺寸与实际工件都有差异，考虑到工件截面大小，对于大截面工件，由于在实际淬火时其表面和心部冷却都要更慢，因此在这根曲线上还需要考虑400℃冷速，甚至是300℃冷速。

总结：

判断油的冷却能力大小，应该从时间和空间这两方面综合考虑，形象地说，可将右图中600C 冷速红线、400C冷速红线和它们之间的那段冷速曲线围成的区域的面积来评价冷却能力，面积越大，油的冷却能力越好。

另外一种方法是拿探头温度变化曲线上降到600C、400C、300C这三个温度点的时间来评价不同油的冷速差异，同样这时必须把t600,t400,t300一起进行综合评价。

冷却速度曲线解读的一般原则：

冷却曲线不是实际的淬火过程，是一种指定条件下的实验数据，

研究冷却曲线须与材料的截面大小、C曲线结合，

在相似条件下，结果具有比较意义，

人对客观过程的正确认识、智慧和经验高于任何测试、模拟或计算。

是否油的使用温度越高，冷速越低？

这又是一种似是而非的观点，请看下图。

准确地说，在淬火油的正常使用温度范围内，使用温度对其冷速影响微乎其微。

一定要进行比较的话，应该说：同一种淬火油使用温度提高的话，油的冷却速度略有提高才对。

原因是因为油的粘度是与使用温度的关系如下图所示，温度越高，粘度越低，油的流动性越好，冷速得到少量的提高。

在正常使用温度范围，油的冷速主要是由添加剂成分决定的，添加剂成分没有发生变化，单单基础油的粘度下降，对冷速的作用很有限。在这一点上，油与水基淬火剂完全不一样。

淬火油的正常使用温度？

每种淬火油都有其适合使用的温度范围，为什么不能把高温油用到低温条件呢？

我们知道，油是由基础油和添加剂两部分组成的，基础油的粘度决定了油的粘度。

一般都要求淬火油在低粘度条件下使用，油的正常使用温度应保证在该温度范围内油的粘度在20mm2/s以内，使用粘度过大，严重影响冷却速度，并引起淬火油大量带出，因此，如果你想改变油温的话，必须考虑这一因素。低温油一般粘度较低，适合低温使用，而高温油在40C下的粘度一般在200mm2/s以上，在低温使用简直是灾难，但在高温下，其粘度也会急剧下降，变得适合使用。