高强度螺丝螺母热处理前的除磷工艺

高强度螺丝螺母在热处理前必须除磷,防止磷酸盐残留物影响热处理过程的性能。

磷化与冷成形过程中的磷酸盐层涂覆:

在钢的冷成形过程中,诸如螺丝螺母、钢丝和管道等零件通常需要进行磷化及涂覆润滑剂。磷酸盐层充当润滑剂的载体,并且在工件与工具之间起屏障作用。

其原理基于磷酸盐层的形成,将其牢牢地固定在金属表面,并承载特殊的润滑剂作用。一方面结合载体层的附着力和分离效果,另一方面结合特殊润滑剂的分离和滑动性能,从而金属成形达致高品质,表面质量优异,辅助工具的使用寿命长,压制性能适中。

金属成形后,冷成形工件表面上会有一层“磷酸盐压制底纹”,由锌或磷酸锌钙镀层和润滑剂(如金属皂、聚合物、二硫化钼、石墨)构成。

除磷过程规避多种问题,碱性剥离制程为优选:

紧固件冷成形后进行热处理的过程,可能会受到磷酸盐压制底纹的影响,更容易出现开裂和晶间腐蚀。此外,在非氧化退火处理过程中,工件表面残留的磷酸盐也会导致磷扩散到边缘区域。导致工件更容易出现应力腐蚀开裂和增加失效的可能,特别对于高拉伸紧固件,如12.9级及更高级的紧固件。为了避免这些问题,残留的磷酸盐必须在热处理前除去。

根据DIN EN ISO 898-1的规定,碳钢和合金钢制紧固件不允许检测到丰富磷含量的白色区域。此外,大众汽车的 “VW 60250高强度螺栓”规定,强度等级在10.9及以上的螺栓必须在热处理前必须除磷。

磷酸盐压制底纹可以通过机械喷砂的方式或化学方法如酸或碱性剥离处理来去除。由于氢致脆性断裂的风险,通常禁止使用酸性制程,因此碱性剥离制程为优选。

热处理前有效去除磷酸盐层对于所生产工件的质量至关重要。现代化设备及质量水平的提高需要强而有效的除磷产品。麦德美乐思的KeyKote 400是一种经试产及测试的最新除磷产品。

最简单的碱性除磷体系以强碱(即氢氧化钠或氢氧化钾)与络合剂的混合物为基础。这些简单溶液的有效性会随着污染而迅速降低。很快地操作时间和溶液浓度也因此必须增加以获得均一的良好效果。而这些溶液往往容易产生泡沫,然后凝固并带进整个体系。因此,传统碱性清洁溶液也不能解决问题。由于润滑剂在槽中大量积聚,在冷却到 65 ℃ 以下的时候倾向于凝固或变成凝胶。

而使用KeyKote 400则不易产生这些不必要的效果,并且还能够提高除磷制程的质量。同时,KeyKote 400的另一个优势是可以应对积聚的润滑剂和金属皂而不会产生过多的泡沫。此外,这种碱性体系还能同步清洁组件。

计量泵可远程操控,改善制程控制:

除磷制程通常在滚筒浸入式设备、浸入旋转系统或阿基米德螺旋系统中操作,工作温度高于65 °C。设备类型很大程度上取决于所需的产出及工件的表面结构。采用滚筒浸入式设备,操作时间通常在10分钟以上,浸入旋转系统则需要3 – 6分钟(见表1),而螺旋系统的操作时间通常为3 – 10分钟。 浸入旋转系统非常高效,但需要高性能的除磷产品如KeyKote 400,可在短时间内除磷,泡沫少,对废水的影响小。