轴承不锈钢的发黑技术

　　摘　要：研究了轴承不锈钢9Cr18的发黑工艺。将发黑处理后的9Cr18钢轴承增加电解工艺，从而大幅度提高了轴承的耐蚀性，同时不降低其硬度。扫描电镜和俄歇能谱分析表明，其耐蚀的原因是因为表面膜中的Cr/Fe比明显增加。
　　关键词：9Cr18轴承不锈钢；耐磨性；耐蚀性；发黑处理；电解
　　0　引言
　　随着世界经济的快速发展，上对轴承不锈钢的耐蚀性和表面的美观性提出了较高的要求。例如对作为渔具的9Cr18不锈钢的轴承，为能应用于海洋中，同时提高垂钓的成功率，在保持其原有耐磨性（硬度）的同时，要求在人造海水中经96h不产生锈点和保持均匀的黑色。
　　采用热处理方法虽然可获得较好的色泽，但轴承的硬度和耐磨性将大幅下降：采用涂料虽然可得到满意的黑色和保持原有的硬度，但结合力较差（机械结合），使用不久即有涂层脱落，造成轴承耐蚀性大幅下降而很快报废。
　　为使轴承不锈钢在保持原有硬度（耐磨性）的前提下，既有均匀的黑色外观，又有较高的耐蚀性，本工作研究了轴承不锈钢化学发黑技术。
　　1　试验方法
　　1.1 材料
　　采用9Cr18不锈钢，其化学成分为（质量分数）：C 1.03%，Mn ≤1.00%，Si ≤1.00%，P 0.03%，S 0.005%，Cr 17.5%，Fe余量。
　　1.2 工艺筛选
　　采用硫-铬酸的混合液，其中含100g/L H₃PO₄，900g/L H₂SO₄，100g/L CrO₃，时间100min，温度80℃，获得的膜层色泽乌黑，硬度（HRC）为56～57。
　　1.3 盐雾试验
　　按GB/T 10125-1997试验方法，在（50±5）g/L NaCl溶液，温度（35±2）℃，pH 6.5～7.2条件下进行96h连续喷雾试验。
　　1.4 耐水试验
　　按GB/T 1733-1993试验方法，将上述三种试样在（42±2）℃的去离子水中进行耐水试验。
　　2　试验结果
　　2.1 盐雾试验结果
　　将上述工艺处理后的黑色9Cr18不锈钢轴承与未处理的轴承进行盐雾试验，结果见表1。
　　试验结果表明，虽然发黑处理的9Cr18不锈钢轴承耐盐雾试验的时间已大幅提高，但与96h盐雾试验的要求尚有一定差距。因此采用更耐蚀的处理方法，即发黑处理+电解处理，即在H₂SO₄-CrO₃-H₂O-添加剂A的溶液进行电解。三种状态轴承在盐雾试验中的结果见表2。
　　2.2 耐水试验结果
　　试验结果见表3。可见，发黑处理+电解的9Cr18不锈钢轴承在水中和盐雾试验中具有良好的耐蚀性，可以满足用户的要求。
　　2.3 分析
　　三种不同表面状态的9Cr18不锈钢轴承的EDAX能谱仪分析谱图见图1。可知，三种不同状态的表面膜，其Cr/Fe比发生了很大的变化。未发黑处理的9Cr18不锈钢Cr/Fe<1，而两种发黑处理的9Cr18不锈钢Cr/Fe>1。
　　俄歇电子能谱分析表明，9Cr18不锈钢表面膜中的Cr/Fe比约为0.5，而经发黑处理的两种9Cr18不锈钢表面膜中的Cr/Fe比约为1.5，这与扫描电镜能谱分析的分析结果是一致的。另外，从俄歇电子能谱分析结果表明，电解耐蚀处理的9Cr18不锈钢其表面膜层的厚度明显大于未电解发黑处理的9Cr18不锈钢，这就表明了前者的耐蚀性优于后者的原因。
　　3　结论
　　（1）经发黑处理的9Cr18不锈钢轴承可明显提高耐蚀性。
　　（2）发黑处理+电解的9Cr18不锈钢轴承的耐蚀性有进一步提高。