滿裝滾子軸承表面發(fā)黑處理工藝研究

孫茂林，馬忠超

（瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300）

滿裝滾子軸承表面發(fā)黑處理工藝研究

孫茂林，馬忠超

（瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300）

在分析軸承表面氧化膜形成機(jī)理的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)比分析，選擇了國(guó)內(nèi)先進(jìn)的表面發(fā)黑處理工藝，其表面處理效果與國(guó)外產(chǎn)品相當(dāng)，滿足了風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承的使用要求和國(guó)內(nèi)外客戶的需要。

滿裝滾子軸承；表面發(fā)黑處理；風(fēng)力發(fā)電機(jī)；氧化膜形成機(jī)理

1 前言

風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承由于其使用環(huán)境惡劣，必須對(duì)其表面進(jìn)行改性處理，以達(dá)到高性能、高壽命、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、自潤(rùn)滑等苛刻要求，滿足國(guó)內(nèi)外客戶需要。

2 傳統(tǒng)的氧化發(fā)黑工藝

發(fā)黑處理屬于表面氧化處理的一種，即零件在很濃的堿和氧化劑溶液中加熱氧化，使金屬表面生成一層均勻致密而且與基體牢固結(jié)合的四氧化三鐵薄膜。

發(fā)黑處理的目的：對(duì)金屬表面起防銹作用；增加金屬表面的光澤并使表面更加美觀；發(fā)黑時(shí)加熱有助于減少工件的內(nèi)應(yīng)力。

氧化膜形成的機(jī)理：鋼鐵零件在很濃的堿（NaOH）溶液中加熱時(shí)，開始表面受到微腐蝕作用析出鐵離子，鐵離子與堿和氧化劑發(fā)生化學(xué)作用生成亞鐵酸鈉（Na2FeO2）和鐵酸鈉（Na2Fe2O4），然后鐵酸鈉與亞鐵酸鈉進(jìn)一步作用生成四氧化三鐵。

傳統(tǒng)發(fā)黑處理的工藝流程如下：

裝網(wǎng)夾→化學(xué)去油→冷水清洗→酸洗→冷水清洗→氧化處理→冷水或溫水清洗→沸水清洗→皂化→上油→裝盒。

3 國(guó)內(nèi)先進(jìn)的氧化發(fā)黑工藝

國(guó)內(nèi)某公司鋼件硬膜光亮氧化發(fā)黑工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：改變了傳統(tǒng)堿性氧化發(fā)黑存在的各種弊端，如常溫附著力不牢、防腐能力差等。該公司工藝處理的氧化膜具有高耐磨性（含微量合金元素）、高防腐性（是傳統(tǒng)堿性氧化膜的30倍）高光亮性等特點(diǎn)，并且發(fā)黑工藝與傳統(tǒng)工藝相比只是增加了硬膜光亮處理工序，成本低、效率高、易于操作，其工藝流程如下：

裝網(wǎng)夾→化學(xué)去油→冷水清洗→酸洗→冷水清洗→硬膜光亮處理→氧化處理→冷水清洗→沸水清洗→皂化→浸油→裝盒。

4 國(guó)內(nèi)某公司氧化發(fā)黑工藝對(duì)成品軸承尺寸的影響

對(duì)NUP311NV軸承硬膜光亮氧化發(fā)黑前后尺寸進(jìn)行對(duì)比見表 1。

表 1 說(shuō)明，硬膜光亮氧化發(fā)黑工藝對(duì)尺寸幾乎沒有影響；硬膜的厚度可忽略不記；粗糙度保持軸承原來(lái)的水平為0.16μm。軸承經(jīng)該公司硬膜光亮氧化發(fā)黑工藝后，外觀光亮性得到了用戶的認(rèn)可。

表1 NUP311NV軸承硬膜光亮氧化發(fā)黑前后尺寸對(duì)比

5 經(jīng)國(guó)內(nèi)外發(fā)黑工藝處理的軸承抗銹蝕和鹽霧對(duì)比試驗(yàn)

為了解國(guó)外、國(guó)內(nèi)某公司及國(guó)內(nèi)常用發(fā)黑工藝對(duì)滿裝滾子軸承表面處理后抗鹽霧和抗銹蝕的情況，對(duì)上述軸承進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，見表 2。

表 2 說(shuō)明，國(guó)外風(fēng)電軸承防銹能力同國(guó)內(nèi)某公司硬膜光亮氧化發(fā)黑工藝處理的軸承水平相當(dāng)，國(guó)內(nèi)常用發(fā)黑工藝處理的軸承抗點(diǎn)蝕能力低。

表2 國(guó)外表面處理軸承、國(guó)內(nèi)某公司硬膜光亮氧化發(fā)黑軸承、普通發(fā)黑處理軸承防銹工藝對(duì)比

6 國(guó)內(nèi)外發(fā)黑工藝反應(yīng)機(jī)理分析

國(guó)內(nèi)某金屬研究所對(duì)國(guó)外表面處理軸承樣品與國(guó)內(nèi)某公司硬膜光亮氧化發(fā)黑工藝處理軸承樣品進(jìn)行反應(yīng)機(jī)理與膜厚分析，結(jié)果見表 3 與圖1。

通過(guò)以上分析說(shuō)明，國(guó)外軸承樣品與國(guó)內(nèi)某公司硬膜光亮氧化發(fā)黑工藝處理軸承樣品相比較，膜反應(yīng)機(jī)理相同，都是氧化反應(yīng)成膜，膜厚約1.4μm，達(dá)到了國(guó)內(nèi)外用戶要求。

表3 國(guó)內(nèi)某金屬研究所試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖

圖1 國(guó)內(nèi)外發(fā)黑工藝反應(yīng)機(jī)理對(duì)比

7 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)國(guó)內(nèi)硬膜光亮氧化發(fā)黑工藝處理的滿裝滾子軸承，各項(xiàng)性能達(dá)到國(guó)外水平，國(guó)內(nèi)外用戶滿意。

（編輯：鐘 媛）

Study on surface nigrescence treatment technology of full roller bearing

Sun Maolin, Ma Zhongchao
( Wafangdian Bearing Group Co.,Ltd., Wafangdian 116300,China )

The advanced surface nigrescence treatment technology in domestic was chosen on the basis of analyzing formation mechanism of surface oxide fi lm of bearing and making comparison. The effect of surface treatment of it could balance with that of imported products, so that it met the usage requirements on bearing of wind-driven generator and satisf i ed customers home and abroad.

full roller bearing; surface nigrescence treatment; wind-driven generator; formation mechanism of oxide fi lm

TH133.33+2，TG156.98

B

1672-4852（2014）01-0008-03

2013-09-25.

孫茂林（1964 -），男，高級(jí)工程師，瓦軸集團(tuán)副總經(jīng)理，總工程師.