专利名称：粉末冶金工件的黑色磷化方法
技术领域：
本发明属于金属表面处理领域，特别涉及一种在粉末金属表面生成磷化层，且磷化层色泽为黑色，磷化层结晶细密的粉末冶金金属的黑色磷化方法。
背景技术：
粉末冶金金属技术是精密铸造技术，用于机械工业生产时，由于其独特的铸造性能，可以减少机械加工，甚至不需要机械加工，能提高材料的利用率，降低生产成本，提高产品的质量，提高生产效率。在机械工业生产中，有些工件需要在其表面进行磷化处理，并且要求处理后的磷化层色泽呈黑色，磷化后磷化层不脱落。传统的粉末冶金金属工件的表面黑色磷化的工艺为将工件去油后经清洗，酸洗，再清洗后表调，磷化后清洗。由于粉末冶金金属的主要成分为铁、钴、钼Ni18Co9Mn5，由羟基铁粉、羟基镍粉、微量级钴、钼粉末组成。其粉末金属注射件的成分是铁、镍粉加、钴、钼粉加胶混合压成型再进行烧结，这种方法使其成分中合金元素过高，其工件用上述传统的磷化工艺磷化时，表面不能生成膜，同时烧结后的表面残留物使黑色鳞化困难，因此工件表面磷化不上，并且即使有磷化层，磷化层色泽呈灰色，不能达到产品设计要求，并且磷化后磷化层易脱落。
发明内容
本发明的目的是，提供一种粉末冶金工件的黑色磷化方法。它能对粉末冶金工件表面进行磷化，磷化层色泽呈黑色，磷化层结晶细密，使用后磷化层不脱落。
本发明的技术方案是按照以下步骤对工件的表面进行处理用常规的方法对粉末冶金金属表面进行清洗；去油；磷化处理金属表面经过清洗后按照预磷化，除膜，酸洗，表调，再磷化的步骤进行黑色磷化处理。
磷化液的化学成分为酸式磷酸锰 65-95克/升硫酸镍 3-5克/升酒石酸 1-3克/升总酸为90-100点，游离酸为12-18点。
预磷化的条件是将磷化液在溶液温度95-100℃，磷化时间为5-7分钟。
除膜的条件是将除膜液在95-100℃，除膜5-10分钟。
除膜液的化学成分为NaOH400-500克/升；KmnO420-30克/升。
表调的条件是将表调液在40-60℃，表调20-60秒。
表调液的化学成分为磷酸锰 0.8-2克/升；碳酸钠 0.8-2克/升。
再磷化的条件是将磷化液在溶液温度95-100℃，磷化时间为15-25分钟。
去油用无磷脱脂剂做去油剂，去油时的操作温度为50-70℃，操作时间为10-15分钟。去油剂中无磷脱脂剂的含量为30-50克/升。
上述无磷脱脂剂采用市售的不含磷酸盐的无磷脱脂剂均可。
用本发明磷化液对粉末零件将进行预磷化再用本发明退膜液退膜，将表面的不牢固的膜去除干净，再进行第二次磷化，由于磷化过程持续时间长，再磷化的时间较长，以促进磷化膜牢固，磷化过程产生如下反应
Me代表多种金属。
第二次磷化前需要表调，其原因是1.经过脱脂、酸洗的粉末工件表面有极其细微的微孔，通过表调使磷酸锰的粒子吸附在微孔中，在进行黑色磷化时起到促媒作用，并且还可以加快磷化反应；2.表调能使工件表面生成细密的黑色磷化膜，可以保证工件在进行黑色磷化后磷化层色泽呈黑色，使用后磷化层不脱落。
本发明磷化时工件表面在弱酸性溶液中生成铁、锰、镍等多种元素组成的Me(PO4)2膜，Me(PO4)2膜在酸洗过程中很难被清除干净，另外预磷化后生成的磷化膜不完善、不完整，因此在预磷化后的退膜可以使工件表面的Me(PO4)2膜去除，由于退膜是在强碱溶液中进行，Me(PO4)2膜在强碱NaOH和强氧化剂KmnO4的作用下被破坏，这时再用盐酸酸洗，Me(PO4)2膜被清除干净，工件表面呈灰白色，再次磷化时可以使磷化反应完全，膜层均匀一致，保证工件在进行黑色磷化后磷化层色泽呈黑色，使用后磷化层不掉黑。
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
具体实施例方式
实施例1将粉末工件用水清洗，用无磷脱脂剂30克/升，在溶液50-70℃温度下脱脂15min进行化学去油；再用水清洗后，用酸洗，酸洗的条件是HCl170克/升，室温下酸洗1-3min，再用水洗，用磷化液进行预磷化5-7min，磷化液用酸式磷酸锰65克/升，硫酸镍3克/升，酒石酸1克/升，Fe2+0.3克/升配置，其总酸控制在90-100点，游离酸为12-18点；随后用温度为70-80℃的热水进行清洗，用强碱溶液，强氧化剂进行退膜，退膜的条件为NaOH 400克/升；KmnO420克/升，在温度为95-110℃，退膜1-3min，用水清洗后再酸洗，酸洗的条件为HCL170-250克/升，室温下酸洗1-3min，再用水洗，水洗后用表调剂在40-60℃条件下，表调20-60秒，用磷酸锰0.8-2克/升和碳酸钠0.8-2克/升配置表调剂，表调后用磷化液再次磷化15-25min，磷化液用酸式磷酸锰65克/升，硫酸镍3克/升，酒石酸1克/升，Fe2+0.3克/升配置，其总酸控制在90-100点，游离酸为12-18点，随后用温度为70-80℃的热水进行清洗，再用水清洗，用3-5克/升的肥皂水在90-95℃烫干1-3min，烘干，在70-80℃下烘干，烘干的时间为15分钟，烘干后在温度105-130℃下，煮高温油，时间3-5min，煮高温油采用100％全损耗系统用油。工件表面黑色磷化工艺结束。
实施例2将粉末工件用水清洗，用无磷脱脂剂40克/升，在溶液50-70℃温度下脱脂15min进行化学去油；再用水清洗后，用酸洗，酸洗的条件是HCl170克/升，室温下酸洗1-3min，再用水洗，用磷化液进行预磷化5-7min，磷化液用酸式磷酸锰80、克/升，硫酸镍4、克/升，酒石酸2、克/升，Fe2+2克/升配置，其总酸控制在90-100点，游离酸为12-18点；随后用温度为70-80℃的热水进行清洗，用强碱溶液，强氧化剂进行退膜，退膜的条件为NaOH 450克/升；KmnO425克/升，在温度为95-110℃，退膜1-3min，用水清洗后再酸洗，酸洗的条件为HCL170-250克/升，室温下酸洗1-3min，再用水洗，水洗后用表调剂在40-60℃条件下，表调20-60秒，用磷酸锰0.8-2克/升和碳酸钠0.8-2克/升配置表调剂，表调后用磷化液再次磷化15-25min，磷化液用酸式磷酸锰80克/升，硫酸镍4克/升，酒石酸2克/升，Fe2+2克/升配置，其总酸控制在90-100点，游离酸为12-18点，随后用温度为70-80℃的热水进行清洗，再用水清洗，用3-5克/升的肥皂水在90-95℃烫干1-3min，在70-80℃下烘干，烘干的时间为15分钟，烘干后在温度105-130℃下，煮高温油，时间3-5min，煮高温油采用100％全损耗系统用油。工件表面黑色磷化工艺结束。
实施例3将粉末工件用水清洗，用无磷脱脂剂50克/升，在溶液50-70℃温度下脱脂15min进行化学去油；再用水清洗后，用酸洗，酸洗的条件是HCl170克/升，室温下酸洗1-3min，再用水洗，用磷化液进行预磷化5-7min，磷化液用酸式磷酸锰95克/升，硫酸镍5克/升，酒石酸3克/升，Fe2+3.5克/升配置，其总酸控制在90-100点，游离酸为12-18点；随后用温度为70-80℃的热水进行清洗，用强碱溶液，强氧化剂进行退膜，退膜的条件为NaOH500克/升；KmnO430克/升，在温度为95-110℃，退膜1-3min，用水清洗后再酸洗，酸洗的条件为HCL170-250克/升，室温下酸洗1-3min，再用水洗，水洗后用表调剂在40-60℃条件下，表调20-60秒，用磷酸锰0.8-2克/升和碳酸钠0.8-2克/升配置表调剂，表调后用磷化液再次磷化15-25min，磷化液用酸式磷酸锰95克/升，硫酸镍5克/升，酒石酸3克/升，Fe2+3.5克/升配置，其总酸控制在90-100点，游离酸为12-18点，随后用温度为70-80℃的热水进行清洗，再用水清洗，用3-5克/升的肥皂水在90-95℃烫干1-3min，烘干，在70-80℃下烘干，烘干的时间为15分钟，烘干后在温度105-130℃下，煮高温油，时间3-5min，煮高温油采用100％全损耗系统用油。工件表面黑色磷化工艺结束。
上述工艺中，表调剂需要每天配置补充，配置的温度为40-60℃，使溶液中磷酸锰0.8-2克/升和碳酸钠0.8-2克/升。
磷化时，溶液的总酸控制在90-100点、游离酸12-18点。其中磷化时的总酸度和游离酸需要每天进行测定，测定方法是，吸磷化液10毫升，测定总酸用酚酞做指示剂，测定游离酸用甲基橙做指示剂，用0.1或0.5mol/NaOH标准溶液滴定消耗1毫升为1“点”，游离酸在配制后溶液中游离的是H3PO4。总酸包括游离的H3PO4和Me(H2PO4)2等酸度的总和。
经本发明磷化处理后的工件，外观目视检查无磷化层脱落，磷化膜色泽黑且细密。用100克46#金刚砂，600mm落差的高度落下后，浸0.5％的CuSO4做落砂试验，其表面无着铜、无损伤。按GB11376标准做中性盐雾试验90分钟以上，其表面无腐蚀。
权利要求
1.一种粉末冶金工件的黑色磷化处理方法，其特征在于按照以下步骤对工件的表面进行处理用常规的方法对粉末冶金金属表面进行清洗；去油；磷化处理金属表面经过清洗后按照预磷化，除膜，酸洗，表调，再磷化的步骤进行黑色磷化处理。
2.根据权利要求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学成分为酸式磷酸锰65-95克/升硝酸镍3-5克/升酒石酸1-3克/升总酸为90-100点，游离酸为12-18点。
3.根据权利要求1所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于预磷化的条件是将磷化液在溶液温度95-100℃，磷化时间为5-7分钟。
4.根据权利要求1所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于除膜的条件是将除膜液在95-100℃，除膜5-10分钟。
5.根据权利要求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学成分为NaOH 400-500克/升；KMnO420-30克/升。
6.根据权利要求1所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于表调的条件是将表调液在40-60℃，表调20-60秒。
7.根据权利要求6所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于表调液的化学成分为磷酸锰0.8-2克/升；碳酸钠0.8-2克/升。
8.根据权利要求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条件是将磷化液在溶液温度95-100℃，磷化时间为15-25分钟。
9.根据权利要求1所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于去油用无磷脱脂剂做去油剂，去油时的操作温度为50-70℃，操作时间为10-15分钟。
10.根据权利要求1所述的粉末冶金工件的黑色磷化方法，其特征在于去油剂中无磷脱脂剂的含量为30-50克/升。
全文摘要
本发明公开了一种粉末冶金工件的黑色磷化处理方法，其特征在于按照以下步骤对工件的表面进行处理(1)用常规的方法对粉末冶金金属表面进行清洗；(2)去油；(3)磷化处理金属表面经过清洗后按照预磷化，除膜，酸洗，表调，再磷化的步骤进行黑色磷化处理。本发明能对粉末冶金工件表面进行磷化，磷化层色泽呈黑色，磷化层结晶细密使用后磷化层不脱落。
文档编号B22F1/00GK1686640SQ20051002063
公开日2005年10月26日 申请日期2005年3月28日 优先权日2005年3月28日
发明者苏纪文, 罗荣, 杨廷 申请人:建设工业(集团)有限责任公司