詳述高強(qiáng)度緊固件熱處理前的除磷制程

高強(qiáng)度緊固件在熱處理前必須除磷,防止磷酸鹽殘留物影響熱處理過(guò)程的性能。

磷化與冷成形過(guò)程中的磷酸鹽層涂覆:

在鋼的冷成形過(guò)程中,諸如緊固件、鋼絲和管道等零件通常需要進(jìn)行磷化及涂覆潤(rùn)滑劑。磷酸鹽層充當(dāng)潤(rùn)滑劑的載體,并且在工件與工具之間起屏障作用。

其原理基于磷酸鹽層的形成,將其牢牢地固定在金屬表面,并承載特殊的潤(rùn)滑劑作用。一方面結(jié)合載體層的附著力和分離效果,另一方面結(jié)合特殊潤(rùn)滑劑的分離和滑動(dòng)性能,從而金屬成形達(dá)致高品質(zhì),表面質(zhì)量?jī)?yōu)異,輔助工具的使用壽命長(zhǎng),壓制性能適中。

金屬成形后,冷成形工件表面上會(huì)有一層“磷酸鹽壓制底紋”,由鋅或磷酸鋅鈣鍍層和潤(rùn)滑劑(如金屬皂、聚合物、二硫化鉬、石墨)構(gòu)成。

除磷過(guò)程規(guī)避多種問(wèn)題,堿性剝離制程為優(yōu)選:

緊固件冷成形后進(jìn)行熱處理的過(guò)程,可能會(huì)受到磷酸鹽壓制底紋的影響,更容易出現(xiàn)開(kāi)裂和晶間腐蝕。此外,在非氧化退火處理過(guò)程中,工件表面殘留的磷酸鹽也會(huì)導(dǎo)致磷擴(kuò)散到邊緣區(qū)域。導(dǎo)致工件更容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和增加失效的可能,特別對(duì)于高拉伸緊固件,如12.9級(jí)及更高級(jí)的緊固件。為了避免這些問(wèn)題,殘留的磷酸鹽必須在熱處理前除去。

根據(jù)DIN EN ISO 898-1的規(guī)定,碳鋼和合金鋼制緊固件不允許檢測(cè)到豐富磷含量的白色區(qū)域。此外,大眾汽車(chē)的 “VW 60250高強(qiáng)度螺栓”規(guī)定,強(qiáng)度等級(jí)在10.9及以上的螺栓必須在熱處理前必須除磷。

磷酸鹽壓制底紋可以通過(guò)機(jī)械噴砂的方式或化學(xué)方法如酸或堿性剝離處理來(lái)去除。由于氫致脆性斷裂的風(fēng)險(xiǎn),通常禁止使用酸性制程,因此堿性剝離制程為優(yōu)選。

高性能除磷制程——KeyKote 400:

熱處理前有效去除磷酸鹽層對(duì)于所生產(chǎn)工件的質(zhì)量至關(guān)重要。現(xiàn)代化設(shè)備及質(zhì)量水平的提高需要強(qiáng)而有效的除磷產(chǎn)品。麥德美樂(lè)思的KeyKote 400是一種經(jīng)試產(chǎn)及測(cè)試的最新除磷產(chǎn)品。

最簡(jiǎn)單的堿性除磷體系以強(qiáng)堿(即氫氧化鈉或氫氧化鉀)與絡(luò)合劑的混合物為基礎(chǔ)。這些簡(jiǎn)單溶液的有效性會(huì)隨著污染而迅速降低。很快地操作時(shí)間和溶液濃度也因此必須增加以獲得均一的良好效果。而這些溶液往往容易產(chǎn)生泡沫,然后凝固并帶進(jìn)整個(gè)體系。因此,傳統(tǒng)堿性清潔溶液也不能解決問(wèn)題。由于潤(rùn)滑劑在槽中大量積聚,在冷卻到 65 ℃ 以下的時(shí)候傾向于凝固或變成凝膠。

而使用KeyKote 400則不易產(chǎn)生這些不必要的效果,并且還能夠提高除磷制程的質(zhì)量。同時(shí),KeyKote 400的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可以應(yīng)對(duì)積聚的潤(rùn)滑劑和金屬皂而不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的泡沫。此外,這種堿性體系還能同步清潔組件。

計(jì)量泵可遠(yuǎn)程操控,改善制程控制:

除磷制程通常在滾筒浸入式設(shè)備、浸入旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)或阿基米德螺旋系統(tǒng)中操作,工作溫度高于65 °C。設(shè)備類(lèi)型很大程度上取決于所需的產(chǎn)出及工件的表面結(jié)構(gòu)。采用滾筒浸入式設(shè)備,操作時(shí)間通常在10分鐘以上,浸入旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)則需要3 – 6分鐘(見(jiàn)表1),而螺旋系統(tǒng)的操作時(shí)間通常為3 – 10分鐘。 浸入旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)非常高效,但需要高性能的除磷產(chǎn)品如KeyKote 400,可在短時(shí)間內(nèi)除磷,泡沫少,對(duì)廢水的影響小。

該化學(xué)濃縮液的添加量可以通過(guò)計(jì)量泵遠(yuǎn)程操作及控制。計(jì)量泵可以根據(jù)生產(chǎn)率、產(chǎn)品平均使用率和溶液濃度分析進(jìn)行調(diào)整。這意味著,設(shè)備操作人員極少接觸到化學(xué)濃縮液,從而提高了操作人員的安全,改善了制程控制。

浮油可以從溶液中除去。傳統(tǒng)的浮油分離器經(jīng)證實(shí)非常有效地把浮油清除,甚至更簡(jiǎn)單地把浮油回收器直接安裝在處理槽也可以有效地除油。

KeyKote 400作為液體濃縮液的應(yīng)用:

麥德美樂(lè)思供應(yīng)的KeyKote 400作為一種液體濃縮劑,基于氫氧化鉀和弱絡(luò)合劑的特殊混合物,可在常用的濕化學(xué)廢水處理設(shè)備中處理。取決于不同的要求,本產(chǎn)品與表面活性劑如KeyKote 501C(見(jiàn)表2)配套使用以增加乳化能力。

KeyKote 400在極低濃度下對(duì)油、脂肪和金屬皂有極好的吸收能力,溶液壽命非常長(zhǎng)。KeyKote 400還可避免金屬皂潤(rùn)滑劑“污染”工作液在較低的溫度下(停機(jī)時(shí)間內(nèi))凝固(膠凝)。KeyKote 400由于其特殊配方,非常適用于滾筒、浸入旋轉(zhuǎn)式、甚至螺旋系統(tǒng)。

工作參數(shù)及系統(tǒng)設(shè)定取決于具體的設(shè)備及待除磷的工件

采用“藍(lán)色測(cè)試”進(jìn)行品質(zhì)控制:

除磷溶液通常通過(guò)簡(jiǎn)單的酸/堿滴定法分析。金屬皂和油污的比例可以通過(guò)“酸分解”反應(yīng)來(lái)確定。除磷溶液樣本與無(wú)機(jī)酸混合,反應(yīng)后測(cè)量漂浮的油狀物質(zhì)并記錄體積百分比。由此得出污染物的濃度。此外,可以分析鋅和絡(luò)合劑的濃度,并且按需要分別補(bǔ)添以延長(zhǎng)浴液壽命。

除磷性能由所謂的“藍(lán)色測(cè)試”進(jìn)行比色測(cè)定。工件的清晰可見(jiàn)表面浸入化學(xué)溶液中,溶液與殘留的磷酸鹽反應(yīng)形成藍(lán)色。藍(lán)色的強(qiáng)度與磷酸鹽的存在量成正比(見(jiàn)下圖)。

水洗溶液的控制也非常重要,因?yàn)閹С龅牧姿猁}溶液含有磷,也會(huì)干燥在工件上,影響測(cè)試的準(zhǔn)確性。