奥氏体不锈钢螺丝表面发黑处理新技术

　　一种奥氏体不锈钢螺丝发黑处理的新技术—液体氮化加化学氧化。经该技术处理后，奥氏体不锈钢螺丝表面形成一层厚度为十几微米的耐磨防腐层。这一膜层不但具有高硬度和优良的耐磨性能，而且具有良好的耐腐蚀性能，外观亮黑、色泽均匀、美观，且处理成本低。该技术还广泛适用于各类需要耐磨、防腐的零部件，对钢种无特殊要求。
关键词：表面处理；液体氮化；耐磨防腐；酸洗钝化；

奥氏体不锈钢螺丝由于具有无磁性及良好的耐腐蚀特性，因此广泛应用于化工、食品加工、电器、纺织、矿山、石油、海洋工业以及人们的日常生活中。但奥氏体不锈钢通常硬度较低（ＨＶ２００～２５０），耐磨性较差，在许多情况下已很难满足使用要求。以电视机行业为例，要求不锈钢螺丝具有一定的硬度及耐磨性；同时为了美观，要求表面具有亮黑色。因此须***进行表面强化和发黑处理。渗氮是***常用的表面强化技术，但在通常的渗氮过程中，易引起渗层中奥氏体的贫铬，大大降低其耐腐蚀性能；现代表面改性技术如ＰＶＤ、ＣＶＤ及电镀、化学镀等，由于镀层与基体结合力差等问题，往往不适用于不锈钢；文献介绍，奥氏体不锈钢采用ＰＳＴ表面处理技术，具有较高的表面硬度（＞ＨＶ６００），同时又具有良好的耐腐蚀性能，但与常规氮化相比，其成本较高，且未见有大批量生产的报道。
本技术在液体软氮化基础上，用化学法对不锈钢螺丝进行表面发黑处理。
１　发黑处理技术的主要特点
奥氏体不锈钢螺丝经发黑处理后，能大大提高螺丝的表面硬度和耐磨性，并具有良好的耐腐蚀性能，表面黑色膜层色泽均匀、美观。主要具有以下工艺及性能特点：
（１）在液体软氮化基础上进行氧化发黑处理；
（２）膜层厚度可根据使用要求进行调整；
（３）广泛适用于需要耐磨、防腐的各类零部件，对钢种无特殊要求；
（４）工艺简单，可在常规内、外热式盐浴炉中进行；
（５）产品质量稳定，生产成本低，（低于常规气体软氮化）效率高；
（６）膜层具有较高的表面硬度、耐磨性以及平缓过渡的硬度梯度；
（７）膜层与基体属冶金结合，具有较高的结合强度；
（８）膜层具有良好的耐碱性及一定的耐酸性能；
（９）膜层对零件尺寸无变化及变形，不改变零件心部的组织和性能。
２　膜层的组织特性
奥氏体不锈钢螺丝经发黑处理后的典型组织，从金相试样可以看出，***外层为黑色氧化层，内层为氮化层，白色区域为基体，总层深为２７．８μｍ。膜层的硬度与耐磨性是由氮化层来决定的。由于氮化层具有一定的疏松和空洞，加上氮化后引起基体贫铬，从而降低其耐蚀性。氮化后再进行氧化处理，由于氧化处理使氮化层表面形成了具有抗盐碱腐蚀的ＦｅＯ黑色膜层，并且这种氧化物膜层填充了氮化后的疏松和空洞，同时造成氧的表面富集，从而大大提高了表面的耐腐蚀性能。
３　膜层的性能特征
３．１　外观特征
奥氏体不锈钢螺丝经发黑处理后的外观特征如图２所示，可以看出，表面为均匀的黑色膜层。为了考察膜层的均匀性，进行了批量生产，每炉装炉量１５０ｋｇ，连续生产６炉，结果表明，每个螺丝内部，螺丝与螺丝之间无杂色，具有很好的均匀性。
３．２　表面硬度
奥氏体不锈钢螺丝经发黑处理后的表面硬度如表１所示（压入负荷５０ｇ）（略），其硬度梯度曲线如图３（略）所示。
表１　奥氏体不锈钢螺丝经发黑处理后的表面硬度

序号对边尺寸
硬度在渗层内沿层深逐渐降低，这与氮原子在渗层中的浓度梯度分布相互对应。
３．３　耐蚀性
奥氏体不锈钢螺丝经氮化发黑处理后，进行了中性盐雾试验，试验在西德产中性盐雾试验机上进行，试验规范参照ＩＳＯ３７６８－１９７６，采用间歇喷雾法，连续喷雾１２ｈ后停止喷雾、停止加热，在封闭状态下保持１２ｈ。２４ｈ为一周期，共进行了五个周期。结果表明：经五个周期试验后，螺丝表面完好，无腐蚀现象。
４　结束语
各类零部件经不锈钢发黑处理后钝化，具有较高的硬度、耐磨性、良好的耐碱、耐酸性能，且色泽均匀、美观。已在宁波等地紧固件行业投入批量生产，取得了良好效果；此外，在塑料模具、压铸模、液压零件、矿用阀体等部件上得到成功应用。因此具有较广的市场前景和良好的经济、社会效益