CN110592573A - 一种铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法。(1)验收;(2)有机溶剂除油或水基清洗剂除油;(3)装挂;(4)除油;(5)热水洗;(6)流动冷水洗;(7)水膜连续性检查;(8)碱洗;(9)流动冷水洗;(10)光亮腐蚀;(11)流动冷水洗;(12)弱腐蚀;(13)流动冷水洗;(14)化学钝化;(15)流动冷水洗;(16)热水洗;(17)干燥;(18)检验。本发明具有适用于经热处理软化处理后表面存在黑色氧化皮的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,可明显提高铜及铜合金薄壁零件的化学钝化效果,也适用于其他铜及铜合金零件的化学钝化处理的有益效果。

Description

一种铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法
技术领域
本发明涉及一种化学钝化工艺方法,特别是一种铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法。
背景技术
经热处理退火软化处理后的铜及铜合金薄壁零件表面会产生黑色的氧化皮。在现有技术中,由于工艺对零件的硬度有要求,若采用吹砂等方法去除铜及铜合金薄壁零件表面的氧化皮,则会造成零件变形;由于是薄壁零件所以不能对其进行电抛光处理;所以现有大多采用除油清洗方法除铜及铜合金薄壁零件表面的氧化皮,但是当零件表面氧化皮较严重的时候,一般的除油清洗方法无法将零件表面清洗干净,因为零件表面残留有油污或是其他外来污染物时,经过高温热处理后污染物会与空气中的氧气反应从而烧结在零件表面,即为氧化皮,该氧化皮已不再是简单的油污或是粘附在零件表面的外来污染物,因此普通的水洗或是碱除油清洗都无法将其去除干净。导致零件钝化完后表面仍残存有黑色氧化皮。所以我公司针对以上技术缺陷研发出一种铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法。本发明具有适用于经热处理软化处理后表面存在黑色氧化皮的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,可明显提高铜及铜合金薄壁零件的化学钝化效果,也适用于其他铜及铜合金零件的化学钝化处理的特点。
本发明的技术方案:一种铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,包括有以下步骤:
(1)验收;
(2)有机溶剂除油或水基清洗剂除油;
(3)装挂;
(4)除油;
(5)热水洗;
(6)流动冷水洗;
(7)水膜连续性检查
洗涤后检查零件表面水膜应连续至少30s不断裂,否则重复步骤(4)~(6)工步;
(8)碱洗
(9)流动冷水洗;
(10)光亮腐蚀;
(11)流动冷水洗;
(12)弱腐蚀;
(13)流动冷水洗;
(14)化学钝化;
(15)流动冷水洗;
(16)热水洗;
(17)干燥;
(18)检验。
前述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法中,所述步骤(2)中,根据需要进行有机溶剂除油或水基清洗剂除油。
前述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法中,所述步骤(4)中,除油的具体参数为:
前述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法中,所述步骤(5)中,热水洗的具体参数为:
温度 60-80℃
时间 不少于45s。
前述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法中,所述步骤(6)、(9)、(11)、(13)和(15)中,流动冷水洗的时间不少于90s。
前述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法中,所述步骤(10)中,光亮腐蚀的具体参数为:
前述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法中,所述步骤(12)中,弱腐蚀的具体参数为:
盐酸HCl 100-150g/L
温度 室温
时间 0.5-2min。
前述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法中,所述步骤(14)中,化学钝化的具体参数为:
前述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法中,所述步骤(16)中,热水洗的具体参数为:
温度 60-80℃
时间 不少于45s。
前述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法中,所述步骤(17)中,干燥的具体参数为:在80-100℃的烘箱中烘干20-30min。
前述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法中,所述步骤(18)中,检验包括外观和耐蚀性。
外观:在天然散射光线或无反射光的白色透射光线下以目视方法进行外观检查,颜色要求:紫铜应是古铜色为主的彩虹色,黄铜应是金黄色为主的彩虹色,铍青铜应是紫红、橙绿为主的彩虹色,磷青铜、铝青铜、锡青铜为较浅的彩虹色;零件表面钝化膜层应连续、完整。允许存在由于零件材质不均和表面状态不同,同一零件上有不同的颜色和光泽,轻微的水印,由于显露金属组织而呈现大理石状,铸造及原材料允许缺陷所引起的膜层缺陷,轻微的局部划伤,锡铅焊缝处轻微的黄色挂灰;不允许局部无钝化膜,未除净的黑点、锈蚀斑点和残留氧化皮,零件过腐蚀;未洗净的盐类痕迹和手印用脱脂棉可擦去的褐色、暗黄色疏松膜层。
耐蚀性:试验前,应用蘸有酒精的棉花球将被检表面除油;刚从槽中取出的零件可不必除油;用1:1(体积比)的硝酸(密度1.42g/cm3)溶液,滴一滴在钝化的零件(试片)表面上,记下从溶液滴下起至开始冒泡为止的时间,以不低于5s为合格,环境温度为20±5℃。(该点滴试验的药品为化学纯,并用蒸馏水或去离子水配置,溶液应保存在有磨口塞的瓶中,有效使用期限为一周。)
与现有技术相比,本发明具有以下的有益效果:
本发明与现有技术相比,具有明显的有益效果,从以上技术方案可知,对表面存在黑色氧化皮的铜及铜合金薄壁零件进行除油清洗后,可将零件表面上的油污清洗干净,同时也使氧化皮得到浸润,之后再用强碱溶液对零件进行15min左右的氧化处理,可将零件表面的氧化皮彻底去除干净,且不影响薄壁零件的形状;接着对零件进行光亮腐蚀,进一步提高零件表面的光洁度,采用弱腐蚀去除因光亮腐蚀后在零件表面形成的一层极薄的钝化膜,最后对零件进行化学钝化处理。本发明可明显提高铜及铜合金薄壁零件的化学钝化效果,也适用于其他铜及铜合金零件的化学钝化处理。
零件表面残留的油污或是其他外来污染物,经过高温热处理后烧结在零件表面,即污染物与氧气反应生成氧化皮,对于氧化皮的处理方法,一般工厂都会选择吹砂或者钳工打磨的机械方法将其去除干净,也有采用电化学方法来清洗的,在零件批次少数量少的情况下可选择机械加工方法去除氧化皮,但当零件数量大批次多且为铜垫圈类的薄壁零件时,采用吹砂等机械加工方法会因为吹砂不均匀而导致零件表面氧化皮去除不干净,从而影响零件后续加工的质量。对铜垫圈类的薄壁零件采用电化学的方法去除表面氧化皮也是不可行的,以壁厚为1mm的铜垫圈为例,采用电抛光的方法来保证零件表面质量,通电1min,氧化皮在被抛掉的同时,零件基体也在慢慢消耗,待氧化皮全部被抛光干净后,零件尺寸早已受到影响,这时即使氧化皮被完全处理干净了,零件也可能已经报废了。此外还可采用真空热处理的方法来保证零件热处理后的表面质量,但当零件热处理前表面清洗不够彻底,或是用气不纯,或者抽真空不够彻底的时候还是会导致零件表面产生氧化皮或是氧化色。因此,在零件数量大批次多的情况下采用化学方法来清洗表面氧化皮是最可行的方法。目前最常用的化学清洗方法是碱除油清洗,碱除油对物理附在零件表面的油污和其他外来污染物清洗效果明显,但却不能去除上述中的氧化皮等烧结物,通过大量的资料查阅和试验验证,最终探索出了适用于铜及铜合金薄壁零件的最佳化学钝化工艺方法。
表1统计公司2016至2019年加工A铜垫圈零件的数据
表1统计公司2016至2019年加工A铜垫圈零件的数据中,序号1-6采用现有技术进行加工,而7-10采用本发明进行加工,可看出采用本发明加工的铜及铜合金薄壁零件的钝化合格率为百分之百,而现有的普通钝化工艺加工该零件的一次合格率为10-25%,由于现有技术的一次合格率较低,若将一批次中的一次钝化合格零件分批交付,流程较为繁琐,会耗费大量不必要的人工成本,所以我公司采用全部返修方式进行开单,基本都是在一次钝化后开返修单,返修零件采用钳工打磨的方法将零件表面残留的氧化皮打磨干净,钳工打磨工作量大,工作难度也大,且手工力度掌握不好还会造成零件变形,进一步影响零件的合格率,然后二次软化、钝化;通过对比可以看出,本发明的加工效率高,合格效率高,避免返修的特点。
综上所述,本发明具有具有适用于经热处理软化处理后表面存在黑色氧化皮的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,可明显提高铜及铜合金薄壁零件的化学钝化效果,也适用于其他铜及铜合金零件的化学钝化处理的有益效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1
一种铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,包括以下步骤:选用材料为T2M的垫圈零件,经热处理退火软化处理后,将表面带黑色氧化皮的该零件直接进行化学钝化处理。
(1)验收;
(2)装挂;
(3)除油
(4)热水洗
温度 75℃;
时间 1min;
(5)流动冷水洗
时间 120s;
(6)水膜连续性检查;水膜连续30s没断裂;
(7)碱洗
(8)流动冷水洗
时间 120s;
(9)光亮腐蚀
(10)流动冷水洗
时间 120s;
(11)弱腐蚀
盐酸HCl 100-150g/L
温度 室温
时间 1min
(12)流动冷水洗
时间 120s;
(13)化学钝化
(14)流动冷水洗
时间 120s;
(15)热水洗
温度 60-80℃
时间 1min;
(16)干燥:在90℃的烘箱中烘干25min。
检查结果:零件表面呈古铜色为主的彩虹色,膜层连续、完整,耐蚀性试验时间超过5s,满足工艺要求。
实施例2
一种铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,包括以下步骤:选用材料为T2M的垫圈零件,经热处理退火软化处理后,将表面带黑色氧化皮的该零件直接进行化学钝化处理。
(1)验收;
(2)装挂;
(3)除油
(4)热水洗
温度 75℃
时间 1min;
(5)流动冷水洗
时间 120s;
(6)水膜连续性检查;水膜连续30s没断裂;
(7)碱洗
(8)流动冷水洗
时间 120s;
(9)光亮腐蚀
(10)流动冷水洗
时间 120s
(11)弱腐蚀
盐酸HCl 100-150g/L
温度 室温
时间 1.2min;
(12)流动冷水洗
时间 120s;
(13)化学钝化
(14)流动冷水洗
时间 120s;
(15)热水洗
温度 60-80℃
时间 1min
(16)干燥;在90℃的烘箱中烘干25min。
检查结果:零件表面呈古铜色为主的彩虹色,膜层连续、完整,耐蚀性试验时间超过5s,满足工艺要求。
实施例3
一种铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,包括以下步骤:选用材料为T2M的垫圈零件,经热处理退火软化处理后,将表面带黑色氧化皮的该零件直接进行化学钝化处理。
(1)验收;
(2)装挂;
(3)除油
(4)热水洗
温度 75℃
时间 1min;
(5)流动冷水洗
时间 120s;
(6)水膜连续性检查;水膜连续30s没断裂;
(7)碱洗
(8)流动冷水洗
时间 120s;
(9)光亮腐蚀
(10)流动冷水洗
时间 120s;
(11)弱腐蚀
盐酸HCl 100-150g/L
温度 室温
时间 0.8min;
(12)流动冷水洗
时间 120s;
(13)化学钝化
(14)流动冷水洗
时间 120s;
(15)热水洗
温度 60-80℃
时间 1min;
(16)干燥;在90℃的烘箱中烘干25min。
检查结果:零件表面呈古铜色为主的彩虹色,膜层连续、完整,耐蚀性试验时间超过5s,满足工艺要求。

Claims (10)

1.一种铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,其特征在于:包括有以下步骤:
(1)验收;
(2)有机溶剂除油或水基清洗剂除油;
(3)装挂;
(4)除油;
(5)热水洗;
(6)流动冷水洗;
(7)水膜连续性检查
洗涤后检查零件表面水膜应连续至少30s不断裂,否则重复步骤(4)~(6)工步;
(8)碱洗
(9)流动冷水洗;
(10)光亮腐蚀;
(11)流动冷水洗;
(12)弱腐蚀;
(13)流动冷水洗;
(14)化学钝化;
(15)流动冷水洗;
(16)热水洗;
(17)干燥;
(18)检验。
2.根据权利要求1所述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,其特征在于:所述步骤(2)中,根据需要进行有机溶剂除油或水基清洗剂除油。
3.根据权利要求1所述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,其特征在于:所述步骤(4)中,除油的具体参数为:
4.根据权利要求1所述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,其特征在于:所述步骤(5)中,热水洗的具体参数为:
温度 60-80℃
时间 不少于45s。
5.根据权利要求1所述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,其特征在于:所述步骤(6)、(9)、(11)、(13)和(15)中,流动冷水洗的时间不少于90s。
6.根据权利要求1所述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,其特征在于:所述步骤(10)中,光亮腐蚀的具体参数为:
7.根据权利要求1所述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,其特征在于:所述步骤(12)中,弱腐蚀的具体参数为:
盐酸HCl 100-150g/L
温度 室温
时间 0.5-2min。
8.根据权利要求1所述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,其特征在于:所述步骤(14)中,化学钝化的具体参数为:
9.根据权利要求1所述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,其特征在于:所述步骤(16)中,热水洗的具体参数为:
温度 60-80℃
时间 不少于45s。
10.根据权利要求1所述的铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法,其特征在于:所述步骤(17)中,干燥的具体参数为:在80-100℃的烘箱中烘干20-30min。
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