一种用于不锈钢制轴承零件表面磨削烧伤检测的酸洗腐蚀方法与流程

本发明涉及一种轴承零件表面磨削烧伤检测的酸洗腐蚀方法。

背景技术：

不锈钢(9cr18、9cr18mo)制轴承零件在磨削加工过程中容易因为一些原因(磨削加工参数违反工艺要求、设备故障、应用了不适合的磨料、冷却液性能不良等)产生磨削烧伤，如果带有磨削烧伤缺陷的轴承产品被应用了，这样的轴承经运转受力会产生疲劳剥落或碎裂,直接影响到整套轴承的使用寿命和安全。

对于不锈钢(9cr18、9cr18mo)制轴承产品酸腐蚀检查磨削烧伤的方法来说，要有效控制酸腐蚀过程及检查产品磨削烧伤，不仅要选择合适的酸腐蚀溶液成份与配比，确定合理的酸腐蚀工艺流程和工艺参数，还要确定有效的磨削烧伤检查标准，并做好过程控制。

一直以来使用的不锈钢酸腐蚀工艺可以有效检出带有烧伤的产品。但该工艺中去灰步骤使用的去灰溶液为铬酐、硫酸、氢氟酸的混合液，其中铬酐为重金属，它的应用不利于环保，属于禁限用工艺。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有不锈钢(9cr18、9cr18mo)零件酸洗腐蚀时，所使用的去灰溶液中含有铬酐(禁限用重金属)，不利环保、污染环境的技术问题。提供了一种用于不锈钢(9cr18、9cr18mo)制轴承零件表面磨削烧伤检测的酸洗腐蚀方法。

一种用于不锈钢制轴承零件表面磨削烧伤检测的酸洗腐蚀方法按照以下步骤进行：

一、上挂：上挂具；

二、抖动清洗：将待检测的不锈钢制轴承零件放入溶液a中在75～95℃抖动5～10min；

所述溶液a为无水碳酸钠、磷酸三钠和氢氧化钠的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为2.5～3％，磷酸三钠的质量浓度为2.5～3％，氢氧化钠的质量浓度为1～1.5％；

三、热水洗：将经过步骤二处理的不锈钢制轴承零件采用75～85℃的水抖动清洗1～2min；

四、冷水洗：将经过步骤三处理的不锈钢制轴承零件采用室温的流动水抖动清洗1～2min；

五、水膜连续检查：不锈钢制轴承零件表面应完全湿润，目视观察至少30s无水膜断裂状态为合格，进行下一步骤，否则重复步骤一至步骤四，直到目视观察至少30s无水膜断裂状态；

六、酸腐蚀：将不锈钢制轴承零件放入溶液b中在室温下抖动20～50s，观察不锈钢制轴承零件表面腐蚀颜色变为浅灰止；

所述溶液b为硝酸、氢氟酸和三氯化铁的混合水溶液，其中硝酸(d＝1.4)的体积浓度为19～23％，氢氟酸(40％)的体积浓度为4～6％，三氯化铁的质量浓度为2～4％，且总酸量浓度为3.77～4.84mol/l；

七、流动冷水洗：将经过步骤六处理的不锈钢制轴承零件采用室温的流动水抖动清洗2～5min；

八、去灰：将经过步骤七处理的不锈钢制轴承零件放入溶液c中在室温抖动2～5min；

所述溶液c为氢氧化钠、高锰酸钾和磷酸三钠的混合水溶液，其中氢氧化钠的质量浓度为3～4％，高锰酸钾的质量浓度为3～4％，磷酸三钠的质量浓度为6～8％；

九、一次流动冷水洗：将经过步骤八处理的不锈钢制轴承零件采用室温的流动水抖动清洗3～5min；

十、二次流动冷水洗：再将经过步骤九处理的不锈钢制轴承零件采用室温的流动水抖动清洗1～2min；

十一、防锈：将经过步骤十处理的不锈钢制轴承零件放入室温的溶液d中在室温下抖动1～2min；

所述溶液d为无水碳酸钠、亚硝酸钠的的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为1～1.5％，亚硝酸钠的质量浓度为8～10％；

十二、下挂：下挂具；

十三、烧伤检查：对下挂具后的轴承零件进行目视观察，判断零件工作表面及套圈端面是否存在烧伤,当轴承零件表面出现回火烧伤或淬火烧伤，则为不合格轴承零件，其他情况属于合格轴承零件，即完成一种检查不锈钢制轴承零件表面磨削烧伤的酸洗腐蚀方法；

所述回火烧伤为相对周围灰色区域由浅棕至黑色，边缘明显清晰，沿着加工方向；所述淬火烧伤为相对周围灰色区域由浅灰至白色，周边呈浅棕或黑色。

本发明中所用的无水碳酸钠为化学纯cp/500g或更高级别，符合gb/t639；磷酸三钠为化学纯cp/500g或更高级别，符合hg/t2517；氢氧化钠为化学纯cp/500g或更高级别，符合gb/t629；硝酸符合gb/t626(d＝1.4，含量65％～68％，优级纯gr/2500ml)；氢氟酸符合gb/t620(含量40％，分析纯ar/500ml或更高级别)；三氯化铁为分析纯ar/500g或更高级别，符合gb1621；高锰酸钾为化学纯cp/500g或更高级别，符合gb/t1608；亚硝酸钠为化学纯cp/500g或更高级别，符合gb/t633；配制溶液所用的去离子水：电导率＜20μs/cm。

采用本发明方法对磨加工后的不锈钢(9cr18、9cr18mo)制轴承零件进行酸洗检查，可以有效检出零件磨削烧伤，保证该类轴承的使用寿命和可靠性。同时优化了步骤、降低了成本、利于生产控制、达到了环保要求(取消了禁限用的铬酐)。

附图说明

图1是实验二中经过用于不锈钢制轴承零件表面磨削烧伤检测的酸洗腐蚀方法后不锈钢制轴承零件表面照片；

图2是实验三中经过用于不锈钢制轴承零件表面磨削烧伤检测的酸洗腐蚀方法后不锈钢制轴承零件表面照片；

图3是实验四中经过用于不锈钢制轴承零件表面磨削烧伤检测的酸洗腐蚀方法后不锈钢制轴承零件表面照片。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式一种用于不锈钢制轴承零件表面磨削烧伤检测的酸洗腐蚀方法按照以下步骤进行：

一、上挂：上挂具；

二、抖动清洗：将待检测的不锈钢制轴承零件放入溶液a中在75～95℃抖动5～10min；

所述溶液a为无水碳酸钠、磷酸三钠和氢氧化钠的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为2.5～3％，磷酸三钠的质量浓度为2.5～3％，氢氧化钠的质量浓度为1～1.5％；

三、热水洗：将经过步骤二处理的不锈钢制轴承零件采用75～85℃的水抖动清洗1～2min；

四、冷水洗：将经过步骤三处理的不锈钢制轴承零件采用室温的流动水抖动清洗1～2min；

五、水膜连续检查：不锈钢制轴承零件表面应完全湿润，目视观察至少30s无水膜断裂状态为合格，进行下一步骤，否则重复步骤一至步骤四，直到目视观察至少30s无水膜断裂状态；

六、酸腐蚀：将不锈钢制轴承零件放入溶液b中在室温下抖动20～50s，观察不锈钢制轴承零件表面腐蚀颜色变为浅灰止；

所述溶液b为硝酸、氢氟酸和三氯化铁的混合水溶液，其中硝酸(d＝1.4)的体积浓度为19～23％，氢氟酸(40％)的体积浓度为4～6％，三氯化铁的质量浓度为2～4％，且总酸量浓度为3.77～4.84mol/l；

七、流动冷水洗：将经过步骤六处理的不锈钢制轴承零件采用室温的流动水抖动清洗2～5min；

八、去灰：将经过步骤七处理的不锈钢制轴承零件放入溶液c中在室温抖动2～5min；

所述溶液c为氢氧化钠、高锰酸钾和磷酸三钠的混合水溶液，其中氢氧化钠的质量浓度为3～4％，高锰酸钾的质量浓度为3～4％，磷酸三钠的质量浓度为6～8％；

九、一次流动冷水洗：将经过步骤八处理的不锈钢制轴承零件采用室温的流动水抖动清洗3～5min；

十、二次流动冷水洗：再将经过步骤九处理的不锈钢制轴承零件采用室温的流动水抖动清洗1～2min；

十一、防锈：将经过步骤十处理的不锈钢制轴承零件放入室温的溶液d中在室温下抖动1～2min；

所述溶液d为无水碳酸钠、亚硝酸钠的的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为1～1.5％，亚硝酸钠的质量浓度为8～10％；

十二、下挂：下挂具；

十三、烧伤检查：对下挂具后的轴承零件进行目视观察，判断零件工作表面及套圈端面是否存在烧伤,当轴承零件表面出现回火烧伤或淬火烧伤，则为不合格轴承零件，其他情况属于合格轴承零件，即完成一种检查不锈钢制轴承零件表面磨削烧伤的酸洗腐蚀方法；

所述回火烧伤为相对周围灰色区域由浅棕至黑色，边缘明显清晰，沿着加工方向；所述淬火烧伤为相对周围灰色区域由浅灰至白色，周边呈浅棕或黑色。

本实施方式中所用的无水碳酸钠为化学纯cp/500g或更高级别，符合gb/t639；磷酸三钠为化学纯cp/500g或更高级别，符合hg/t2517；氢氧化钠为化学纯cp/500g或更高级别，符合gb/t629；硝酸符合gb/t626(d＝1.4，含量65％～68％，优级纯gr/2500ml)；氢氟酸符合gb/t620(含量40％，分析纯ar/500ml或更高级别)，三氯化铁为分析纯ar/500g或更高级别，符合gb1621；高锰酸钾为化学纯cp/500g或更高级别，符合gb/t1608；亚硝酸钠为化学纯cp/500g或更高级别，符合gb/t633；配制溶液所用的去离子水：电导率＜20μs/cm。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中将待检测的不锈钢制轴承零件放入溶液a中在90℃抖动5min22s～5min56s，所述溶液a为无水碳酸钠、磷酸三钠和氢氧化钠的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为2.5～3％，磷酸三钠的质量浓度为2.5～3％，氢氧化钠的质量浓度为1～1.5％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一至二之一不同的是步骤三中将经过步骤二处理的不锈钢制轴承零件采用81℃的水抖动清洗62s～68s，步骤四中再采用11℃的流动水抖动清洗65s～67s。其它与具体实施方式一至二之一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤六中将不锈钢制轴承零件放入溶液b中在13℃下抖动20s～40s，观察不锈钢制轴承零件表面腐蚀颜色变为浅灰止；所述溶液b为硝酸、氢氟酸和三氯化铁的混合水溶液，其中硝酸(d＝1.4)的体积浓度为21％，氢氟酸(40％)的体积浓度为5％，三氯化铁的质量浓度为3％，且总酸量浓度为4.0mol/l。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤七中将经过步骤六处理的不锈钢制轴承零件采用11℃的流动水抖动清洗2min16s～4min23s。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤八中将经过步骤七处理的不锈钢制轴承零件放入溶液c中在13℃抖动2min20s～4min32s；所述溶液c为氢氧化钠、高锰酸钾和磷酸三钠的混合水溶液，其中氢氧化钠的质量浓度为4％，高锰酸钾的质量浓度为4％，磷酸三钠的质量浓度为8％。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤九中将经过步骤八处理的不锈钢制轴承零件采用流动的11℃的流动水抖动清洗3min37s～3min48s，步骤十中再将经过步骤九处理的不锈钢制轴承零件用流动的11℃的流动水抖动清洗1min37s～1min48s。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤十一中将经过步骤十处理的不锈钢制轴承零件放入13℃的溶液d中在室温下抖动63s～69s；所述溶液d为无水碳酸钠、亚硝酸钠的的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为1～1.5％，亚硝酸钠的质量浓度为8～10％。其它与具体实施方式一至七之一相同。

采用下述实验验证本发明效果：

实验一：

现有不锈钢制轴承零件表面磨削烧伤检测的酸洗腐蚀方法技术工艺步骤如下：

一、上挂：上挂具；

二、抖动清洗：将待检测的不锈钢制轴承零件放入溶液a中在75～95℃抖动5～10min；

所述溶液a为无水碳酸钠、磷酸三钠和氢氧化钠的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为2.5～3％，磷酸三钠的质量浓度为2.5～3％，氢氧化钠的质量浓度为1～1.5％；

三、热水洗：将经过步骤二处理的不锈钢制轴承零件采用75～85℃的水抖动清洗1～2min；

四、冷水洗：将经过步骤三处理的不锈钢制轴承零件采用室温的流动水抖动清洗1～2min；

五、水膜连续检查：不锈钢制轴承零件表面应完全湿润，目视观察至少30s无水膜断裂状态为合格，进行下一步骤，否则重复步骤一至步骤四，直到目视观察至少30s无水膜断裂状态；

六、不锈钢酸洗：将不锈钢制轴承零件放入硝酸、氢氟酸和三氯化铁混合水溶液中抖动40～50s，硝酸、氢氟酸和三氯化铁混合水溶液中硝酸(d＝1.4)的体积浓度为19～23％，氢氟酸(40％)的体积浓度为4～6％，三氯化铁的质量浓度为2～4％；

七、流动冷水洗：将经过步骤六处理的不锈钢制轴承零件采用流动冷水抖动清洗1～2min；

八、去灰：将经过步骤七处理的不锈钢制轴承零件放入酸性溶液中抖动45～60s，所述酸性溶液是铬酐、氢氟酸和硫酸混合水溶液，其中铬酐的质量浓度为15～17％，氢氟酸(40％)的体积浓度为10～12％，硫酸(d＝1.84)的体积浓度为10～12％；

九、将经过步骤八处理的不锈钢制轴承零件用流动冷水抖动清洗1～2min；

十、补充酸洗：将步骤九处理的不锈钢制轴承零件放入补充酸洗水溶液中抖动20～30s，补充酸洗水溶液是硝酸、氢氟酸和三氯化铁的混合水溶液，其中硝酸(d＝1.4)的体积浓度为19～23％，氢氟酸(40％)的体积浓度为4～6％，三氯化铁的质量浓度为2～4％；

十一、将经过步骤十处理的不锈钢制轴承零件采用流动冷水抖动清洗1～2min；

十二、中和：将经过步骤十一处理的不锈钢制轴承零件放入质量浓度为3～5％的碳酸钠水溶液中抖动1～2min；

十三、将经过步骤十二处理的不锈钢制轴承零件采用流动冷水抖动清洗1～2min；

十四、防锈：将经过步骤十三处理的不锈钢制轴承零件放入防锈溶液中抖动1～2min，所述防锈溶液是碳酸钠和亚硝酸钠的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为1～2％，亚硝酸钠的质量浓度为8～10％；

十五、下挂：下挂具；

十六、烧伤检查：目视观察零件表面是否存在烧伤，按检查标准检查并处理。本实验中工艺的去灰步骤使用去灰溶液为铬酐、硫酸、氢氟酸的混合液，其中铬酐为重金属，它的应用不利于环保。

实验二：

一种用于不锈钢制轴承零件表面磨削烧伤检测的酸洗腐蚀方法按照以下步骤进行：

一、上挂：上挂具；

二、抖动清洗：将待检测的不锈钢制轴承零件放入溶液a中在90℃抖动5min56s；

所述溶液a为无水碳酸钠、磷酸三钠和氢氧化钠的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为2.5～3％，磷酸三钠的质量浓度为2.5～3％，氢氧化钠的质量浓度为1～1.5％；

三、热水洗：将经过步骤二处理的不锈钢制轴承零件采用81℃的水抖动清洗62s；

四、冷水洗：将经过步骤三处理的不锈钢制轴承零件采用11℃的流动水抖动清洗66s；

五、水膜连续检查：不锈钢制轴承零件表面应完全湿润，目视观察至少30s无水膜断裂状态为合格，进行下一步骤，否则重复步骤一至步骤四，直到目视观察至少30s无水膜断裂状态；

六、酸腐蚀：将不锈钢制轴承零件放入溶液b中在13℃下抖动20s，观察不锈钢制轴承零件表面腐蚀颜色变为浅灰止；所述溶液b为硝酸、氢氟酸和三氯化铁的混合水溶液，其中硝酸(d＝1.4)的体积浓度为21％，氢氟酸(40％)的体积浓度为5％，三氯化铁的质量浓度为3％，且总酸量浓度为4.0mol/l；

七、流动冷水洗：将经过步骤六处理的不锈钢制轴承零件采用11℃的流动水抖动清洗3min11s；

八、去灰：将经过步骤七处理的不锈钢制轴承零件放入溶液c中在13℃抖动2min20s；所述溶液c为氢氧化钠、高锰酸钾和磷酸三钠的混合水溶液，其中氢氧化钠的质量浓度为4％，高锰酸钾的质量浓度为4％，磷酸三钠的质量浓度为8％；

九、一次流动冷水洗：将经过步骤八处理的不锈钢制轴承零件采用11℃的流动水抖动清洗3min45s，

十、二次流动冷水洗：再将经过步骤九处理的不锈钢制轴承零件采用11℃的流动水抖动清洗1min45s；

十一、防锈：将经过步骤十处理的不锈钢制轴承零件放入13℃的溶液d中在室温下抖动69s；所述溶液d为无水碳酸钠、亚硝酸钠的的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为1～1.5％，亚硝酸钠的质量浓度为8～10％；

十二、下挂：下挂具；

十三、烧伤检查：目视观察零件表面是否存在烧伤，按检查标准检查并处理。

从图1看出经过本发明方法处理后可以有效检出不锈钢制轴承零件烧伤，且较明显易辨别。

实验三：

一种用于不锈钢制轴承零件表面磨削烧伤检测的酸洗腐蚀方法按照以下步骤进行：

一、上挂：上挂具；

二、抖动清洗：将待检测的不锈钢制轴承零件放入溶液a中在90℃抖动5min46s；

所述溶液a为无水碳酸钠、磷酸三钠和氢氧化钠的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为2.5～3％，磷酸三钠的质量浓度为2.5～3％，氢氧化钠的质量浓度为1～1.5％；三、热水洗：将经过步骤二处理的不锈钢制轴承零件采用81℃的水抖动清洗64s；

四、冷水洗：将经过步骤三处理的不锈钢制轴承零件采用11℃的流动水抖动清洗67s；

五、水膜连续检查：不锈钢制轴承零件表面应完全湿润，目视观察至少30s无水膜断裂状态为合格，进行下一步骤，否则重复步骤一至步骤四，直到目视观察至少30s无水膜断裂状态；

六、酸腐蚀：将不锈钢制轴承零件放入溶液b中在13℃下抖动30s，观察不锈钢制轴承零件表面腐蚀颜色变为浅灰止；所述溶液b为硝酸、氢氟酸和三氯化铁的混合水溶液，其中硝酸(d＝1.4)的体积浓度为21％，氢氟酸(40％)的体积浓度为5％，三氯化铁的质量浓度为3％，且总酸量浓度为4.0mol/l；

七、流动冷水洗：将经过步骤六处理的不锈钢制轴承零件采用11℃的流动水抖动清洗4min23s；

八、去灰：将经过步骤七处理的不锈钢制轴承零件放入溶液c中在13℃抖动3min41s；所述溶液c为氢氧化钠、高锰酸钾和磷酸三钠的混合水溶液，其中氢氧化钠的质量浓度为4％，高锰酸钾的质量浓度为4％，磷酸三钠的质量浓度为8％；

九、一次流动冷水洗：将经过步骤八处理的不锈钢制轴承零件采用11℃的流动水抖动清洗3min37s；

十、二次流动冷水洗：再将经过步骤九处理的不锈钢制轴承零件采用11℃的流动水抖动清洗1min37s；

十一、防锈：将经过步骤七处理的不锈钢制轴承零件放入13℃的溶液d中在室温下抖动68s；所述溶液d为无水碳酸钠、亚硝酸钠的的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为1～1.5％，亚硝酸钠的质量浓度为8～10％；

十二、下挂：下挂具；

十三、烧伤检查：目视观察零件表面是否存在烧伤，按检查标准检查并处理。

从图2看出经过本发明方法处理后可以有效检出不锈钢制轴承零件烧伤，且较明显易辨别。

实验四：

一种用于不锈钢制轴承零件表面磨削烧伤检测的酸洗腐蚀方法按照以下步骤进行：

一、上挂：上挂具；

二、抖动清洗：将待检测的不锈钢制轴承零件放入溶液a中在90℃抖动5min22s；

所述溶液a为无水碳酸钠、磷酸三钠和氢氧化钠的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为2.5～3％，磷酸三钠的质量浓度为2.5～3％，氢氧化钠的质量浓度为1～1.5％；

三、热水洗：将经过步骤二处理的不锈钢制轴承零件采用81℃的水抖动清洗68s；

四、冷水洗：将经过步骤三处理的不锈钢制轴承零件11℃的流动水抖动清洗65s；

五、水膜连续检查：不锈钢制轴承零件表面应完全湿润，目视观察至少30s无水膜断裂状态为合格，进行下一步骤，否则重复步骤一至步骤四，直到目视观察至少30s无水膜断裂状态；

六、酸腐蚀：将不锈钢制轴承零件放入溶液b中在13℃下抖动40s，观察不锈钢制轴承零件表面腐蚀颜色变为浅灰止；所述溶液b为硝酸、氢氟酸和三氯化铁的混合水溶液，其中硝酸(d＝1.4)的体积浓度为21％，氢氟酸(40％)的体积浓度为5％，三氯化铁的质量浓度为3％，且总酸量浓度为4.0mol/l；

七、流动冷水洗：将经过步骤六处理的不锈钢制轴承零件采用11℃的流动水抖动清洗2min16s；

八、去灰：将经过步骤七处理的不锈钢制轴承零件放入溶液c中在13℃抖动4min32s；所述溶液c为氢氧化钠、高锰酸钾和磷酸三钠的混合水溶液，其中氢氧化钠的质量浓度为4％，高锰酸钾的质量浓度为4％，磷酸三钠的质量浓度为8％；

九、一次流动冷水洗：将经过步骤八处理的不锈钢制轴承零件采用11℃的流动水抖动清洗3min48s；

十、二次流动冷水洗：再将经过步骤九处理的不锈钢制轴承零件采用11℃的流动水抖动清洗1min48s；

十一、防锈：将经过步骤十处理的不锈钢制轴承零件放入13℃的溶液d中在室温下抖动清洗63s；所述溶液d为无水碳酸钠、亚硝酸钠的的混合水溶液，其中碳酸钠的质量浓度为1～1.5％，亚硝酸钠的质量浓度为8～10％；

十二、下挂：下挂具；

十三、烧伤检查：目视观察零件表面是否存在烧伤，按检查标准检查并处理。

从图3看出经过本发明方法处理后可以有效检出不锈钢制轴承零件烧伤，且较明显易辨别。