專利名稱：粉末冶金工件的黑色磷化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面處理領(lǐng)域，特別涉及一種在粉末金屬表面生成磷化層，且磷化層色澤為黑色，磷化層結(jié)晶細(xì)密的粉末冶金金屬的黑色磷化方法。
背景技術(shù)：
粉末冶金金屬技術(shù)是精密鑄造技術(shù)，用于機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，由于其獨(dú)特的鑄造性能，可以減少機(jī)械加工，甚至不需要機(jī)械加工，能提高材料的利用率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中，有些工件需要在其表面進(jìn)行磷化處理，并且要求處理后的磷化層色澤呈黑色，磷化后磷化層不脫落。傳統(tǒng)的粉末冶金金屬工件的表面黑色磷化的工藝為將工件去油后經(jīng)清洗，酸洗，再清洗后表調(diào)，磷化后清洗。由于粉末冶金金屬的主要成分為鐵、鈷、鉬Ni18Co9Mn5，由羥基鐵粉、羥基鎳粉、微量級(jí)鈷、鉬粉末組成。其粉末金屬注射件的成分是鐵、鎳粉加、鈷、鉬粉加膠混合壓成型再進(jìn)行燒結(jié)，這種方法使其成分中合金元素過高，其工件用上述傳統(tǒng)的磷化工藝磷化時(shí)，表面不能生成膜，同時(shí)燒結(jié)后的表面殘留物使黑色鱗化困難，因此工件表面磷化不上，并且即使有磷化層，磷化層色澤呈灰色，不能達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，并且磷化后磷化層易脫落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種粉末冶金工件的黑色磷化方法。它能對(duì)粉末冶金工件表面進(jìn)行磷化，磷化層色澤呈黑色，磷化層結(jié)晶細(xì)密，使用后磷化層不脫落。
本發(fā)明的技術(shù)方案是按照以下步驟對(duì)工件的表面進(jìn)行處理用常規(guī)的方法對(duì)粉末冶金金屬表面進(jìn)行清洗；去油；磷化處理金屬表面經(jīng)過清洗后按照預(yù)磷化，除膜，酸洗，表調(diào)，再磷化的步驟進(jìn)行黑色磷化處理。
磷化液的化學(xué)成分為酸式磷酸錳 65-95克/升硫酸鎳 3-5克/升酒石酸 1-3克/升總酸為90-100點(diǎn)，游離酸為12-18點(diǎn)。
預(yù)磷化的條件是將磷化液在溶液溫度95-100℃，磷化時(shí)間為5-7分鐘。
除膜的條件是將除膜液在95-100℃，除膜5-10分鐘。
除膜液的化學(xué)成分為NaOH400-500克/升；KmnO420-30克/升。
表調(diào)的條件是將表調(diào)液在40-60℃，表調(diào)20-60秒。
表調(diào)液的化學(xué)成分為磷酸錳 0.8-2克/升；碳酸鈉 0.8-2克/升。
再磷化的條件是將磷化液在溶液溫度95-100℃，磷化時(shí)間為15-25分鐘。
去油用無磷脫脂劑做去油劑，去油時(shí)的操作溫度為50-70℃，操作時(shí)間為10-15分鐘。去油劑中無磷脫脂劑的含量為30-50克/升。
上述無磷脫脂劑采用市售的不含磷酸鹽的無磷脫脂劑均可。
用本發(fā)明磷化液對(duì)粉末零件將進(jìn)行預(yù)磷化再用本發(fā)明退膜液退膜，將表面的不牢固的膜去除干凈，再進(jìn)行第二次磷化，由于磷化過程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，再磷化的時(shí)間較長(zhǎng)，以促進(jìn)磷化膜牢固，磷化過程產(chǎn)生如下反應(yīng)
Me代表多種金屬。
第二次磷化前需要表調(diào)，其原因是1.經(jīng)過脫脂、酸洗的粉末工件表面有極其細(xì)微的微孔，通過表調(diào)使磷酸錳的粒子吸附在微孔中，在進(jìn)行黑色磷化時(shí)起到促媒作用，并且還可以加快磷化反應(yīng)；2.表調(diào)能使工件表面生成細(xì)密的黑色磷化膜，可以保證工件在進(jìn)行黑色磷化后磷化層色澤呈黑色，使用后磷化層不脫落。
本發(fā)明磷化時(shí)工件表面在弱酸性溶液中生成鐵、錳、鎳等多種元素組成的Me(PO4)2膜，Me(PO4)2膜在酸洗過程中很難被清除干凈，另外預(yù)磷化后生成的磷化膜不完善、不完整，因此在預(yù)磷化后的退膜可以使工件表面的Me(PO4)2膜去除，由于退膜是在強(qiáng)堿溶液中進(jìn)行，Me(PO4)2膜在強(qiáng)堿NaOH和強(qiáng)氧化劑KmnO4的作用下被破壞，這時(shí)再用鹽酸酸洗，Me(PO4)2膜被清除干凈，工件表面呈灰白色，再次磷化時(shí)可以使磷化反應(yīng)完全，膜層均勻一致，保證工件在進(jìn)行黑色磷化后磷化層色澤呈黑色，使用后磷化層不掉黑。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將粉末工件用水清洗，用無磷脫脂劑30克/升，在溶液50-70℃溫度下脫脂15min進(jìn)行化學(xué)去油；再用水清洗后，用酸洗，酸洗的條件是HCl170克/升，室溫下酸洗1-3min，再用水洗，用磷化液進(jìn)行預(yù)磷化5-7min，磷化液用酸式磷酸錳65克/升，硫酸鎳3克/升，酒石酸1克/升，F(xiàn)e2+0.3克/升配置，其總酸控制在90-100點(diǎn)，游離酸為12-18點(diǎn)；隨后用溫度為70-80℃的熱水進(jìn)行清洗，用強(qiáng)堿溶液，強(qiáng)氧化劑進(jìn)行退膜，退膜的條件為NaOH 400克/升；KmnO420克/升，在溫度為95-110℃，退膜1-3min，用水清洗后再酸洗，酸洗的條件為HCL170-250克/升，室溫下酸洗1-3min，再用水洗，水洗后用表調(diào)劑在40-60℃條件下，表調(diào)20-60秒，用磷酸錳0.8-2克/升和碳酸鈉0.8-2克/升配置表調(diào)劑，表調(diào)后用磷化液再次磷化15-25min，磷化液用酸式磷酸錳65克/升，硫酸鎳3克/升，酒石酸1克/升，F(xiàn)e2+0.3克/升配置，其總酸控制在90-100點(diǎn)，游離酸為12-18點(diǎn)，隨后用溫度為70-80℃的熱水進(jìn)行清洗，再用水清洗，用3-5克/升的肥皂水在90-95℃燙干1-3min，烘干，在70-80℃下烘干，烘干的時(shí)間為15分鐘，烘干后在溫度105-130℃下，煮高溫油，時(shí)間3-5min，煮高溫油采用100％全損耗系統(tǒng)用油。工件表面黑色磷化工藝結(jié)束。
實(shí)施例2將粉末工件用水清洗，用無磷脫脂劑40克/升，在溶液50-70℃溫度下脫脂15min進(jìn)行化學(xué)去油；再用水清洗后，用酸洗，酸洗的條件是HCl170克/升，室溫下酸洗1-3min，再用水洗，用磷化液進(jìn)行預(yù)磷化5-7min，磷化液用酸式磷酸錳80、克/升，硫酸鎳4、克/升，酒石酸2、克/升，F(xiàn)e2+2克/升配置，其總酸控制在90-100點(diǎn)，游離酸為12-18點(diǎn)；隨后用溫度為70-80℃的熱水進(jìn)行清洗，用強(qiáng)堿溶液，強(qiáng)氧化劑進(jìn)行退膜，退膜的條件為NaOH 450克/升；KmnO425克/升，在溫度為95-110℃，退膜1-3min，用水清洗后再酸洗，酸洗的條件為HCL170-250克/升，室溫下酸洗1-3min，再用水洗，水洗后用表調(diào)劑在40-60℃條件下，表調(diào)20-60秒，用磷酸錳0.8-2克/升和碳酸鈉0.8-2克/升配置表調(diào)劑，表調(diào)后用磷化液再次磷化15-25min，磷化液用酸式磷酸錳80克/升，硫酸鎳4克/升，酒石酸2克/升，F(xiàn)e2+2克/升配置，其總酸控制在90-100點(diǎn)，游離酸為12-18點(diǎn)，隨后用溫度為70-80℃的熱水進(jìn)行清洗，再用水清洗，用3-5克/升的肥皂水在90-95℃燙干1-3min，在70-80℃下烘干，烘干的時(shí)間為15分鐘，烘干后在溫度105-130℃下，煮高溫油，時(shí)間3-5min，煮高溫油采用100％全損耗系統(tǒng)用油。工件表面黑色磷化工藝結(jié)束。
實(shí)施例3將粉末工件用水清洗，用無磷脫脂劑50克/升，在溶液50-70℃溫度下脫脂15min進(jìn)行化學(xué)去油；再用水清洗后，用酸洗，酸洗的條件是HCl170克/升，室溫下酸洗1-3min，再用水洗，用磷化液進(jìn)行預(yù)磷化5-7min，磷化液用酸式磷酸錳95克/升，硫酸鎳5克/升，酒石酸3克/升，F(xiàn)e2+3.5克/升配置，其總酸控制在90-100點(diǎn)，游離酸為12-18點(diǎn)；隨后用溫度為70-80℃的熱水進(jìn)行清洗，用強(qiáng)堿溶液，強(qiáng)氧化劑進(jìn)行退膜，退膜的條件為NaOH500克/升；KmnO430克/升，在溫度為95-110℃，退膜1-3min，用水清洗后再酸洗，酸洗的條件為HCL170-250克/升，室溫下酸洗1-3min，再用水洗，水洗后用表調(diào)劑在40-60℃條件下，表調(diào)20-60秒，用磷酸錳0.8-2克/升和碳酸鈉0.8-2克/升配置表調(diào)劑，表調(diào)后用磷化液再次磷化15-25min，磷化液用酸式磷酸錳95克/升，硫酸鎳5克/升，酒石酸3克/升，F(xiàn)e2+3.5克/升配置，其總酸控制在90-100點(diǎn)，游離酸為12-18點(diǎn)，隨后用溫度為70-80℃的熱水進(jìn)行清洗，再用水清洗，用3-5克/升的肥皂水在90-95℃燙干1-3min，烘干，在70-80℃下烘干，烘干的時(shí)間為15分鐘，烘干后在溫度105-130℃下，煮高溫油，時(shí)間3-5min，煮高溫油采用100％全損耗系統(tǒng)用油。工件表面黑色磷化工藝結(jié)束。
上述工藝中，表調(diào)劑需要每天配置補(bǔ)充，配置的溫度為40-60℃，使溶液中磷酸錳0.8-2克/升和碳酸鈉0.8-2克/升。
磷化時(shí)，溶液的總酸控制在90-100點(diǎn)、游離酸12-18點(diǎn)。其中磷化時(shí)的總酸度和游離酸需要每天進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定方法是，吸磷化液10毫升，測(cè)定總酸用酚酞做指示劑，測(cè)定游離酸用甲基橙做指示劑，用0.1或0.5mol/NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定消耗1毫升為1“點(diǎn)”，游離酸在配制后溶液中游離的是H3PO4?？偹岚ㄓ坞x的H3PO4和Me(H2PO4)2等酸度的總和。
經(jīng)本發(fā)明磷化處理后的工件，外觀目視檢查無磷化層脫落，磷化膜色澤黑且細(xì)密。用100克46#金剛砂，600mm落差的高度落下后，浸0.5％的CuSO4做落砂試驗(yàn)，其表面無著銅、無損傷。按GB11376標(biāo)準(zhǔn)做中性鹽霧試驗(yàn)90分鐘以上，其表面無腐蝕。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金工件的黑色磷化處理方法，其特征在于按照以下步驟對(duì)工件的表面進(jìn)行處理用常規(guī)的方法對(duì)粉末冶金金屬表面進(jìn)行清洗；去油；磷化處理金屬表面經(jīng)過清洗后按照預(yù)磷化，除膜，酸洗，表調(diào)，再磷化的步驟進(jìn)行黑色磷化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于磷化液的化學(xué)成分為酸式磷酸錳65-95克/升硝酸鎳3-5克/升酒石酸1-3克/升總酸為90-100點(diǎn)，游離酸為12-18點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于預(yù)磷化的條件是將磷化液在溶液溫度95-100℃，磷化時(shí)間為5-7分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于除膜的條件是將除膜液在95-100℃，除膜5-10分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于除膜液的化學(xué)成分為NaOH 400-500克/升；KMnO420-30克/升。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于表調(diào)的條件是將表調(diào)液在40-60℃，表調(diào)20-60秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于表調(diào)液的化學(xué)成分為磷酸錳0.8-2克/升；碳酸鈉0.8-2克/升。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于再磷化的條件是將磷化液在溶液溫度95-100℃，磷化時(shí)間為15-25分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于去油用無磷脫脂劑做去油劑，去油時(shí)的操作溫度為50-70℃，操作時(shí)間為10-15分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于去油劑中無磷脫脂劑的含量為30-50克/升。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粉末冶金工件的黑色磷化處理方法，其特征在于按照以下步驟對(duì)工件的表面進(jìn)行處理(1)用常規(guī)的方法對(duì)粉末冶金金屬表面進(jìn)行清洗；(2)去油；(3)磷化處理金屬表面經(jīng)過清洗后按照預(yù)磷化，除膜，酸洗，表調(diào)，再磷化的步驟進(jìn)行黑色磷化處理。本發(fā)明能對(duì)粉末冶金工件表面進(jìn)行磷化，磷化層色澤呈黑色，磷化層結(jié)晶細(xì)密使用后磷化層不脫落。
文檔編號(hào)B22F1/00GK1686640SQ20051002063
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月28日
發(fā)明者蘇紀(jì)文, 羅榮, 楊廷 申請(qǐng)人:建設(shè)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司