鋼鐵零件堿性高溫氧化膜的封閉處理

王朝銘

（貴陽表面工程行業協會，貴州 遵義 563002）

1 前言

長征電氣股份有限公司高壓事業部鋼鐵氧化工段30 多年來一直采用傳統的堿性高溫氧化工藝，為提高氧化膜耐蝕性，鋼鐵氧化后處理都要進行肥皂水填充和浸油處理工序。隨著近幾年來高壓開關產品的熱銷，氧化零件越來越多，企業推進清潔生產、加強環境污染的治理以及節能降耗指標的壓力也越來越大。因此 選用氧化后處理的替代工藝成為技術部門的主要任務。一是避免氧化零件浸油后的滴漏污染環境和零件在裝配時污染操作者手套及與之接觸的其他零件；二是達到節能減排、降低生產成本的目的。本文采用HT-200 封閉工藝取代肥皂液填充和浸油工藝，氧化后的零件存于庫房2 個月之內無銹蝕(零件裝配后整機浸泡在變壓器油中)，解決了油污污染的環境問題及節能問題，一年可節省12.6 萬元。

2 封閉處理工藝試驗

2.1 試驗材料

翻砂鋼鑄件、鑄壓鋼件、高強度鋼、普通碳鋼，每組5 件，共20 件。

2.2 試驗方法與結果

將試件高溫氧化并清洗后直接浸入20 L、30～50 °C的HT-200 封閉溶液(體積分數為12%，去離子水配制)中，10～30 s 后提出并吹干，掛于中央零件存放庫房向東的窗戶上，觀察試件在2 個月內(即裝配之前)的銹蝕情況，試驗結果見表1。

表1 HT-200 封閉處理后鋼鐵零件的銹蝕情況Table 1 Rusty phenomenon of steel parts sealed by HT-200 process

從表1可知，試件經HT-200 液封閉后存放至少90 d 未出現銹蝕，普通碳鋼機械加工件存放120 d 仍未出現銹蝕。

3 試生產

試生產產品零件選用砂鑄鋼件基座，45 鋼轉軸、支架，鑄壓鋼件焊接軸套大件。按小批量試生產后，隨機取樣懸掛在主管技術員辦公室窗邊以便隨時觀察銹蝕情況。

3.1 試生產配方與工藝

3.1.1 化學除油

CH-903 無磷環保除油粉 40～55 g/L

θ50～70 °C

t2～7 min

3.1.2 超聲波除油

CH-908 無磷環保除油粉 100 mL/L

θ30～50 °C

t5～10 min

3.1.3 酸洗除銹

HCl 60%(體積分數)

HT-9105 酸洗添加劑 0.5%(體積分數)

θ常溫

t視零件表面狀況而定

3.1.4 封閉

HT-200 封閉劑 12%(體積分數)

去離子水 余量

pH 9.0(用體積分數為5%的氨水調)

θ30～50 °C

t10～30 s

3.2 封閉膜的質量要求

高溫氧化零件洗凈、封閉并烘干后，表面應覆蓋一層豐滿完整的透明膜。

3.3 試生產結果

小批量試生產的零件由于兩周之內已裝配，浸入變壓器油中而無法觀察。但隨機取樣的12 件φ30 mm × 400 mm 轉軸存放3 個月后未出現銹蝕。

4 成本與能耗

4.1 成本估算

生產1 dm2氧化零件帶出槽液的損耗估算見表2。采用手工半自動操作時，復雜零件從槽液中帶出的損失量為2～4 mL/dm2。溶液的黏度大(如堿性氧化槽和浸油槽)，則帶出損耗大。

表2 生產1 dm2 氧化零件帶出槽液的損耗估算Table 2 Estimation of drag-out loss for production of 1 dm2 oxidation film of sample

從表2中可以看出，對于1 dm2零件，舊工藝從槽液帶出的物料損失是0.094 6 元，新工藝則是0.049 7 元，兩者相差0.044 9元。若平均每天氧化210 t(約7 000 m2)，則一年可節約7.3 萬元。

4.2 能耗比較

新工藝與原工藝流程能耗比較見表3，其中槽液均為400 L。

從表3中可以看出，以一班制為例，原工藝電能耗為350 kW·h/d，而新工藝為98 kW·h/d，每月工作日按22 d 計算，新工藝每月可省電5 544 kW·h，按電價0.8 元/(kW·h)計算，新工藝一年可節省電費5.3 萬元。另外，生產用物質也節省7.3 萬元。

5 結語

由于工廠的高溫氧化車間無廢水處理設施，因此，傳統工藝產生的酸堿廢水和因滴漏而混入廢水中的錠子油必然未經處理就排入河流，其中除酸、堿外還有能使水質惡臭的磷酸鹽、COD 等。采用無磷環保除油劑代替傳統的“三鈉”鹽和含多聚磷酸鹽及難以降解的表面活性劑的清洗劑，以無污染的HT-200 封閉劑替代70 號錠子油防銹，大大減輕了對水環境和產品的污染，也減少了清洗水的用量。

從2010年5月份采用HT-200 封閉劑工藝正式投入批量生產，取代肥皂液填充和浸70 號錠子油工藝，一年可節省12.6 萬元。

表3 新舊工藝的能耗比較Table 3 Comparison of energy consumption between the new and old processes