奧氏體不銹鋼螺絲表面發(fā)黑處理新技術(shù)

　　一種奧氏體不銹鋼螺絲發(fā)黑處理的新技術(shù)—液體氮化加化學(xué)氧化。經(jīng)該技術(shù)處理后，奧氏體不銹鋼螺絲表面形成一層厚度為十幾微米的耐磨防腐層。這一膜層不但具有高硬度和優(yōu)良的耐磨性能，而且具有良好的耐腐蝕性能，外觀亮黑、色澤均勻、美觀，且處理成本低。該技術(shù)還廣泛適用于各類需要耐磨、防腐的零部件，對(duì)鋼種無(wú)特殊要求。
關(guān)鍵詞：表面處理；液體氮化；耐磨防腐；酸洗鈍化；

奧氏體不銹鋼螺絲由于具有無(wú)磁性及良好的耐腐蝕特性，因此廣泛應(yīng)用于化工、食品加工、電器、紡織、礦山、石油、海洋工業(yè)以及人們的日常生活中。但奧氏體不銹鋼通常硬度較低（ＨＶ２００～２５０），耐磨性較差，在許多情況下已很難滿足使用要求。以電視機(jī)行業(yè)為例，要求不銹鋼螺絲具有一定的硬度及耐磨性；同時(shí)為了美觀，要求表面具有亮黑色。因此須***進(jìn)行表面強(qiáng)化和發(fā)黑處理。滲氮是***常用的表面強(qiáng)化技術(shù)，但在通常的滲氮過程中，易引起滲層中奧氏體的貧鉻，大大降低其耐腐蝕性能；現(xiàn)代表面改性技術(shù)如ＰＶＤ、ＣＶＤ及電鍍、化學(xué)鍍等，由于鍍層與基體結(jié)合力差等問題，往往不適用于不銹鋼；文獻(xiàn)介紹，奧氏體不銹鋼采用ＰＳＴ表面處理技術(shù)，具有較高的表面硬度（＞ＨＶ６００），同時(shí)又具有良好的耐腐蝕性能，但與常規(guī)氮化相比，其成本較高，且未見有大批量生產(chǎn)的報(bào)道。
本技術(shù)在液體軟氮化基礎(chǔ)上，用化學(xué)法對(duì)不銹鋼螺絲進(jìn)行表面發(fā)黑處理。
１　發(fā)黑處理技術(shù)的主要特點(diǎn)
奧氏體不銹鋼螺絲經(jīng)發(fā)黑處理后，能大大提高螺絲的表面硬度和耐磨性，并具有良好的耐腐蝕性能，表面黑色膜層色澤均勻、美觀。主要具有以下工藝及性能特點(diǎn)：
（１）在液體軟氮化基礎(chǔ)上進(jìn)行氧化發(fā)黑處理；
（２）膜層厚度可根據(jù)使用要求進(jìn)行調(diào)整；
（３）廣泛適用于需要耐磨、防腐的各類零部件，對(duì)鋼種無(wú)特殊要求；
（４）工藝簡(jiǎn)單，可在常規(guī)內(nèi)、外熱式鹽浴爐中進(jìn)行；
（５）產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低，（低于常規(guī)氣體軟氮化）效率高；
（６）膜層具有較高的表面硬度、耐磨性以及平緩過渡的硬度梯度；
（７）膜層與基體屬冶金結(jié)合，具有較高的結(jié)合強(qiáng)度；
（８）膜層具有良好的耐堿性及一定的耐酸性能；
（９）膜層對(duì)零件尺寸無(wú)變化及變形，不改變零件心部的組織和性能。
２　膜層的組織特性
奧氏體不銹鋼螺絲經(jīng)發(fā)黑處理后的典型組織，從金相試樣可以看出，***外層為黑色氧化層，內(nèi)層為氮化層，白色區(qū)域?yàn)榛w，總層深為２７．８μｍ。膜層的硬度與耐磨性是由氮化層來(lái)決定的。由于氮化層具有一定的疏松和空洞，加上氮化后引起基體貧鉻，從而降低其耐蝕性。氮化后再進(jìn)行氧化處理，由于氧化處理使氮化層表面形成了具有抗鹽堿腐蝕的ＦｅＯ黑色膜層，并且這種氧化物膜層填充了氮化后的疏松和空洞，同時(shí)造成氧的表面富集，從而大大提高了表面的耐腐蝕性能。
３　膜層的性能特征
３．１　外觀特征
奧氏體不銹鋼螺絲經(jīng)發(fā)黑處理后的外觀特征如圖２所示，可以看出，表面為均勻的黑色膜層。為了考察膜層的均勻性，進(jìn)行了批量生產(chǎn)，每爐裝爐量１５０ｋｇ，連續(xù)生產(chǎn)６爐，結(jié)果表明，每個(gè)螺絲內(nèi)部，螺絲與螺絲之間無(wú)雜色，具有很好的均勻性。
３．２　表面硬度
奧氏體不銹鋼螺絲經(jīng)發(fā)黑處理后的表面硬度如表１所示（壓入負(fù)荷５０ｇ）（略），其硬度梯度曲線如圖３（略）所示。
表１　奧氏體不銹鋼螺絲經(jīng)發(fā)黑處理后的表面硬度

序號(hào)對(duì)邊尺寸
硬度在滲層內(nèi)沿層深逐漸降低，這與氮原子在滲層中的濃度梯度分布相互對(duì)應(yīng)。
３．３　耐蝕性
奧氏體不銹鋼螺絲經(jīng)氮化發(fā)黑處理后，進(jìn)行了中性鹽霧試驗(yàn)，試驗(yàn)在西德產(chǎn)中性鹽霧試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)規(guī)范參照ＩＳＯ３７６８－１９７６，采用間歇噴霧法，連續(xù)噴霧１２ｈ后停止噴霧、停止加熱，在封閉狀態(tài)下保持１２ｈ。２４ｈ為一周期，共進(jìn)行了五個(gè)周期。結(jié)果表明：經(jīng)五個(gè)周期試驗(yàn)后，螺絲表面完好，無(wú)腐蝕現(xiàn)象。
４　結(jié)束語(yǔ)
各類零部件經(jīng)不銹鋼發(fā)黑處理后鈍化，具有較高的硬度、耐磨性、良好的耐堿、耐酸性能，且色澤均勻、美觀。已在寧波等地緊固件行業(yè)投入批量生產(chǎn)，取得了良好效果；此外，在塑料模具、壓鑄模、液壓零件、礦用閥體等部件上得到成功應(yīng)用。因此具有較廣的市場(chǎng)前景和良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益