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(dāng)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(jié)合載體層的附著力和分離效果,另一方面結(jié)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(zhì),表面質(zhì)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(gòu)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(dǎo)致磷擴散到邊緣區(qū)域。導(dǎo)致工件更容易出現(xiàn)應(yīng)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(xué)方法如酸或堿性剝離處理來去除。由于氫致脆性斷裂的風(fēng)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(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(luò)合劑的混合物為基礎(chǔ)。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(zhì)量。同時,KeyKote 400的另一個優(yōu)勢是可以應(yīng)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(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(見表1),而螺旋系統(tǒng)的操作時間通常為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,可在短時間內(nèi)除磷,泡沫少,對廢水的影響小。
該化學(xué)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(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(yīng)用:
麥德美樂思供應(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(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“藍色測試”進行品質(zhì)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(yīng)來確定。除磷溶液樣本與無機酸混合,反應(yīng)后測量漂浮的油狀物質(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(xué)溶液中,溶液與殘留的磷酸鹽反應(yīng)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(zhǔn)確性。
