钢铁零件碱性高温氧化膜的封闭处理

王朝铭

（贵阳表面工程行业协会，贵州 遵义 563002）

1 前言

长征电气股份有限公司高压事业部钢铁氧化工段30 多年来一直采用传统的碱性高温氧化工艺，为提高氧化膜耐蚀性，钢铁氧化后处理都要进行肥皂水填充和浸油处理工序。随着近几年来高压开关产品的热销，氧化零件越来越多，企业推进清洁生产、加强环境污染的治理以及节能降耗指标的压力也越来越大。因此 选用氧化后处理的替代工艺成为技术部门的主要任务。一是避免氧化零件浸油后的滴漏污染环境和零件在装配时污染操作者手套及与之接触的其他零件；二是达到节能减排、降低生产成本的目的。本文采用HT-200 封闭工艺取代肥皂液填充和浸油工艺，氧化后的零件存于库房2 个月之内无锈蚀(零件装配后整机浸泡在变压器油中)，解决了油污污染的环境问题及节能问题，一年可节省12.6 万元。

2 封闭处理工艺试验

2.1 试验材料

翻砂钢铸件、铸压钢件、高强度钢、普通碳钢，每组5 件，共20 件。

2.2 试验方法与结果

将试件高温氧化并清洗后直接浸入20 L、30～50 °C的HT-200 封闭溶液(体积分数为12%，去离子水配制)中，10～30 s 后提出并吹干，挂于中央零件存放库房向东的窗户上，观察试件在2 个月内(即装配之前)的锈蚀情况，试验结果见表1。

表1 HT-200 封闭处理后钢铁零件的锈蚀情况Table 1 Rusty phenomenon of steel parts sealed by HT-200 process

从表1可知，试件经HT-200 液封闭后存放至少90 d 未出现锈蚀，普通碳钢机械加工件存放120 d 仍未出现锈蚀。

3 试生产

试生产产品零件选用砂铸钢件基座，45 钢转轴、支架，铸压钢件焊接轴套大件。按小批量试生产后，随机取样悬挂在主管技术员办公室窗边以便随时观察锈蚀情况。

3.1 试生产配方与工艺

3.1.1 化学除油

CH-903 无磷环保除油粉 40～55 g/L

θ50～70 °C

t2～7 min

3.1.2 超声波除油

CH-908 无磷环保除油粉 100 mL/L

θ30～50 °C

t5～10 min

3.1.3 酸洗除锈

HCl 60%(体积分数)

HT-9105 酸洗添加剂 0.5%(体积分数)

θ常温

t视零件表面状况而定

3.1.4 封闭

HT-200 封闭剂 12%(体积分数)

去离子水 余量

pH 9.0(用体积分数为5%的氨水调)

θ30～50 °C

t10～30 s

3.2 封闭膜的质量要求

高温氧化零件洗净、封闭并烘干后，表面应覆盖一层丰满完整的透明膜。

3.3 试生产结果

小批量试生产的零件由于两周之内已装配，浸入变压器油中而无法观察。但随机取样的12 件φ30 mm × 400 mm 转轴存放3 个月后未出现锈蚀。

4 成本与能耗

4.1 成本估算

生产1 dm2氧化零件带出槽液的损耗估算见表2。采用手工半自动操作时，复杂零件从槽液中带出的损失量为2～4 mL/dm2。溶液的黏度大(如碱性氧化槽和浸油槽)，则带出损耗大。

表2 生产1 dm2 氧化零件带出槽液的损耗估算Table 2 Estimation of drag-out loss for production of 1 dm2 oxidation film of sample

从表2中可以看出，对于1 dm2零件，旧工艺从槽液带出的物料损失是0.094 6 元，新工艺则是0.049 7 元，两者相差0.044 9元。若平均每天氧化210 t(约7 000 m2)，则一年可节约7.3 万元。

4.2 能耗比较

新工艺与原工艺流程能耗比较见表3，其中槽液均为400 L。

从表3中可以看出，以一班制为例，原工艺电能耗为350 kW·h/d，而新工艺为98 kW·h/d，每月工作日按22 d 计算，新工艺每月可省电5 544 kW·h，按电价0.8 元/(kW·h)计算，新工艺一年可节省电费5.3 万元。另外，生产用物质也节省7.3 万元。

5 结语

由于工厂的高温氧化车间无废水处理设施，因此，传统工艺产生的酸碱废水和因滴漏而混入废水中的锭子油必然未经处理就排入河流，其中除酸、碱外还有能使水质恶臭的磷酸盐、COD 等。采用无磷环保除油剂代替传统的“三钠”盐和含多聚磷酸盐及难以降解的表面活性剂的清洗剂，以无污染的HT-200 封闭剂替代70 号锭子油防锈，大大减轻了对水环境和产品的污染，也减少了清洗水的用量。

从2010年5月份采用HT-200 封闭剂工艺正式投入批量生产，取代肥皂液填充和浸70 号锭子油工艺，一年可节省12.6 万元。

表3 新旧工艺的能耗比较Table 3 Comparison of energy consumption between the new and old processes