高強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程的性能。
磷化與冷成形過程中的磷酸鹽層涂覆:
在鋼的冷成形過程中,諸如緊固件、鋼絲和管道等零件通常需要進行磷化及涂覆潤滑劑。磷酸鹽層充當潤滑劑的載體,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,并承載特殊的潤滑劑作用。一方面結合載體層的附著力和分離效果,另一方面結合特殊潤滑劑的分離和滑動性能,從而金屬成形達致高品質,表面質量優(yōu)異,輔助工具的使用壽命長,壓制性能適中。
金屬成形后,冷成形工件表面上會有一層“磷酸鹽壓制底紋”,由鋅或磷酸鋅鈣鍍層和潤滑劑(如金屬皂、聚合物、二硫化鉬、石墨)構成。
除磷過程規(guī)避多種問題,堿性剝離制程為優(yōu)選:
緊固件冷成形后進行熱處理的過程,可能會受到磷酸鹽壓制底紋的影響,更容易出現(xiàn)開裂和晶間腐蝕。此外,在非氧化退火處理過程中,工件表面殘留的磷酸鹽也會導致磷擴散到邊緣區(qū)域。導致工件更容易出現(xiàn)應力腐蝕開裂和增加失效的可能,特別對于高拉伸緊固件,如12.9級及更高級的緊固件。為了避免這些問題,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到豐富磷含量的白色區(qū)域。此外,大眾汽車的 “VW 60250高強度螺栓”規(guī)定,強度等級在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機械噴砂的方式或化學方法如酸或堿性剝離處理來去除。由于氫致脆性斷裂的風險,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于所生產(chǎn)工件的質量至關重要?，F(xiàn)代化設備及質量水平的提高需要強而有效的除磷產(chǎn)品。麥德美樂思的KeyKote 400是一種經(jīng)試產(chǎn)及測試的最新除磷產(chǎn)品。
最簡單的堿性除磷體系以強堿(即氫氧化鈉或氫氧化鉀)與絡合劑的混合物為基礎。這些簡單溶液的有效性會隨著污染而迅速降低。很快地操作時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,然后凝固并帶進整個體系。因此,傳統(tǒng)堿性清潔溶液也不能解決問題。由于潤滑劑在槽中大量積聚,在冷卻到 65 ℃ 以下的時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量。同時,KeyKote 400的另一個優(yōu)勢是可以應對積聚的潤滑劑和金屬皂而不會產(chǎn)生過多的泡沫。此外,這種堿性體系還能同步清潔組件。
計量泵可遠程操控,改善制程控制:
除磷制程通常在滾筒浸入式設備、浸入旋轉系統(tǒng)或阿基米德螺旋系統(tǒng)中操作,工作溫度高于65 °C。設備類型很大程度上取決于所需的產(chǎn)出及工件的表面結構。采用滾筒浸入式設備,操作時間通常在10分鐘以上,浸入旋轉系統(tǒng)則需要3 – 6分鐘(見表1),而螺旋系統(tǒng)的操作時間通常為3 – 10分鐘。 浸入旋轉系統(tǒng)非常高效,但需要高性能的除磷產(chǎn)品如KeyKote 400,可在短時間內除磷,泡沫少,對廢水的影響小。
該化學濃縮液的添加量可以通過計量泵遠程操作及控制。計量泵可以根據(jù)生產(chǎn)率、產(chǎn)品平均使用率和溶液濃度分析進行調整。這意味著,設備操作人員極少接觸到化學濃縮液,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)證實非常有效地把浮油清除,甚至更簡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用:
麥德美樂思供應的KeyKote 400作為一種液體濃縮劑,基于氫氧化鉀和弱絡合劑的特殊混合物,可在常用的濕化學廢水處理設備中處理。取決于不同的要求,本產(chǎn)品與表面活性劑如KeyKote 501C(見表2)配套使用以增加乳化能力。
KeyKote 400在極低濃度下對油、脂肪和金屬皂有極好的吸收能力,溶液壽命非常長。KeyKote 400還可避免金屬皂潤滑劑“污染”工作液在較低的溫度下(停機時間內)凝固(膠凝)。KeyKote 400由于其特殊配方,非常適用于滾筒、浸入旋轉式、甚至螺旋系統(tǒng)。
工作參數(shù)及系統(tǒng)設定取決于具體的設備及待除磷的工件
采用“藍色測試”進行品質控制:
除磷溶液通常通過簡單的酸/堿滴定法分析。金屬皂和油污的比例可以通過“酸分解”反應來確定。除磷溶液樣本與無機酸混合,反應后測量漂浮的油狀物質并記錄體積百分比。由此得出污染物的濃度。此外,可以分析鋅和絡合劑的濃度,并且按需要分別補添以延長浴液壽命。
除磷性能由所謂的“藍色測試”進行比色測定。工件的清晰可見表面浸入化學溶液中,溶液與殘留的磷酸鹽反應形成藍色。藍色的強度與磷酸鹽的存在量成正比(見下圖)。
水洗溶液的控制也非常重要,因為帶出的磷酸鹽溶液含有磷,也會干燥在工件上,影響測試的準確性。
