JBT 14727-2023 滚动轴承 零件黑色氧化处理 技术规范 (正式版)

ICS21.100.20CCSJ11JBRollingbearings—Blackoxidetreatmentofparts—Specification2023-12-29发布中华人民共和国工业和信息化部发布IJB/T14727—2023本文件按照GB/T1.1－2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不能承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国滚动轴承标准化技术委员会（SAC/TC98）归口。本文件起草单位：瓦房店轴承集团有限责任公司、浙江兆丰机电股份有限公司、台州科锦轴承有限公司、舍弗勒（中国）有限公司。本文件主要起草人：于长鑫、田世玲、康乃正、占松华、李祎文、姜波、方志启。本文件为首次发布。JB/T14727—2023滚动轴承零件完成规范的热处理和精磨加工后，再经过黑色氧化处理，将有利于提高产品的技术性能和安全可靠性，可以在沙尘、潮湿、重载及其他恶劣工况条件下，保障轴承安全、长期良好运行。轴承表面黑色氧化有多种方法，如果处理不当，不仅会造成零件表面腐蚀或者破坏，还会给轴承的使用带来很大的风险。本文件规范了滚动轴承零件用碱性黑色氧化处理要求，使轴承行业能够正确应用黑色氧化处理工艺，有效控制零件黑色氧化膜质量。1JB/T14727—2023滚动轴承零件黑色氧化处理技术规范本文件确立了滚动轴承钢制零件表面黑色氧化处理工艺过程，规定了经黑色氧化处理后的零件技术要求，描述了相应的检测方法，规定了相应的检验规则。本文件适用于高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢和中碳合金钢制轴承零件经黑色氧化处理的表面质量检验。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T307.2－2005滚动轴承测量和检验的原则及方法GB/T2361－1992防锈油脂湿热试验法GB/T3138－2015金属及其他无机覆盖层表面处理术语GB/T3177－2009产品几何技术规范（GPS）光滑工件尺寸的检验GB/T6930－2002滚动轴承词汇GB/T21838.1－2019金属材料硬度和材料参数的仪器化压入试验第1部分：试验方法GB/T25915.1－2021洁净室及相关受控环境第1部分：按粒子浓度划分空气洁净度等级GB/T32562－2016滚动轴承摩擦力矩测量方法JB/T7051－2006滚动轴承零件表面粗糙度测量和评定方法NB/SH/T0189－2017润滑油抗磨损性能的测定四球法3术语和定义GB/T3138－2015和GB/T6930－2002界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1黑色氧化膜blackoxidecoating钢制零件浸入热碱性盐溶液中经过化学反应在其表面形成的黑色氧化转化层。3.2连续性continuity覆盖层（膜层）表面贯通至金属基体的孔隙或缝隙的分布情况。3.3结合力adhesion膜层与基体的结合能力。[来源：GB/T3138－2015，3.3，有修改]2JB/T14727—20234黑色氧化处理工艺根据需要，轴承零件可进行单槽或多槽黑色氧化处理。浸入一个浴槽为“单槽”处理；依次浸入二个浴槽为“双槽”处理；依次浸入三个浴槽为“三槽”处理。轴承零件的黑色氧化处理工艺见附录A。5技术要求5.1外观5.1.1黑色氧化膜（以下简称“黑化膜”）应连续、光滑、致密、完整的覆盖在基体材料的表面。5.1.2黑化膜表面因基材的不同呈现不同颜色，一般为黑色或深灰色，精研表面的膜层为均匀光亮的黑色或深蓝色。黑化膜表面不应出现颜色不均匀的污斑。5.1.3表面粗糙度要求一致的区域膜层颜色应均匀一致，套圈倒角、沟槽等部位允许有色差。局部强化、焊接、粘接、铆接或其他机械处理的局部允许有颜色不均匀和发雾。5.2尺寸公差和表面粗糙度黑色氧化处理后零件的尺寸公差和表面粗糙度应符合相关标准或产品图样的要求。5.3膜厚5.3.1黑化膜的膜厚可用单位面积膜质量表示，零件经单槽、双槽和三槽黑色氧化处理后的单位面积膜质量应符合表1的规定。表1单位面积膜质量5.3.2经双槽和三槽黑色氧化处理的零件，可测量其工作面的膜厚，膜厚不应小于0.5μm。5.4结合力经黑色氧化处理后的零件或试件按照6.4的规定进行擦拭，擦拭区域不应出现褪色或基体裸露现象。5.5连续性经黑色氧化处理后的零件或试件按6.5的规定进行硫酸铜点蚀试验后，试验区域应呈现棕黑色至黑色，不应出现红点或红斑。5.6耐蚀性5.6.1经黑色氧化处理后的零件或试件按6.6.1的规定进行耐醋酸试验，试验区域裸露出基体的时长应——单槽处理：≥10min；——双槽处理：≥20min；——三槽处理：≥30min。5.6.2经黑色氧化处理后的零件或试件按6.6.2的规定进行耐草酸试验，试验区域应呈现棕黑至黑色，且边缘颜色浅灰[见图1a）]，不应为浅灰色[见图1b）]或有明显斑点[见图1c）]。3JB/T14727—2023图1草酸试验结果参考图5.6.3经黑色氧化处理后的零件或试件按6.6.3的规定进行恒温湿热环境试验后，表面出现红锈腐蚀的时长应为：——单槽处理：≥24h；——双槽处理：≥48h；——三槽处理：≥72h。5.7其他性能根据轴承的使用工况或与用户协商后，可对黑色氧化处理后轴承零件的其他性能进行测试，如：启动力矩、膜层硬度或耐磨性等。按6.7规定的方法进行测试，允许的最小启动力矩、显微维氏硬度和磨痕直径等由制造厂与用户协商确定。6检测方法6.1外观的检查在光照度不小于100lx的自然光下或不小于500lx的混合照明下目视检查。6.2尺寸公差和表面粗糙度的测量尺寸公差测量按照GB/T307.2－2005和GB/T3177－2009的规定。表面粗糙度测量按照JB/T7051-2006的规定。6.3膜厚的测量6.3.1单位面积膜质量的测试方法按附录B的规定。6.3.2膜厚的测量方法可与用户协商，采用供需双方均认可的测量设备或仪器进行测量。6.4结合力的检查经黑色氧化处理后未做涂油处理的零件，经清洁、干燥、冷却至室温后，使用定性滤纸、白色纸巾等用力搓擦其表面。6.5连续性试验6.5.1试剂（水溶液）4JB/T14727—2023硫酸铜（CuSO4）：30g/L注：除非另有说明，本文件所有配制用化学试剂均采用6.5.2试件采用轴承零件或与轴承零件材料、热处理和表面粗糙度相同的试件进行试验，试件与轴承零件在相同条件下进行黑色氧化处理，清洁后表面干燥无油。6.5.3试验程序在室温下进行试验，试验程序如下：a）将3滴（约0.2ml）试剂滴在试件的平整表面上，形成一个圆滴；小型试件或零件也可浸入试剂中；b）静置60s后用清水充分冲洗试验区域，然后干燥试件，进行试验结果评定。6.6耐蚀性试验6.6.1耐醋酸试验6.6.1.1试剂（水溶液）醋酸（C2H4O2）：200g/L6.6.1.2试件按6.5.2的规定。6.6.1.3试验程序在室温下进行试验，试验程序如下：a）将3滴（约0.2ml）试剂滴在试件的平整表面上，形成一个圆滴；小型试件或零件也可浸入试剂b）观察并记录测试区域基体裸露的时间。6.6.2耐草酸试验6.6.2.1试剂(水溶液)草酸(C2H2O4·2H2O)：50g/L6.6.2.2试件按6.5.2的规定。6.6.2.3试验程序在室温下进行试验，试验程序如下：a）将3滴（约0.2ml）试剂滴在试件的平整表面上，形成一个圆滴；小型试件或零件也可浸入试剂b）静置8min后用清水充分冲洗试验区域，干燥试件，进行试验结果评定。6.6.3恒温湿热试验采用符合6.5.2规定的试件静置于符合GB/T2361－1992中4.1规定的试验仪器中，按GB/T2361—1992中第6章的规定进行试验，记录试件任一表面出现红锈腐蚀的最短时间作为试验结果。5JB/T14727—20236.7其他性能试验6.7.1启动力矩试验6.7.1.1试件启动力矩试验所用试件应符合以下要求：——采用外形尺寸符合规定的轴承，轴承型号可与用户协商确定；——轴承内、外圈和滚动体表面的黑化膜应符合5.1～5.6的要求；——其他技术要求应符合相关标准和/或产品图样。6.7.1.2试验程序按GB/T32562－2016的规定进行启动力矩试验。6.7.2耐磨性试验按NB/SH/T0189－2017的规定进行耐磨性试验。其中：——试验用钢球均经黑色氧化处理，且黑化膜应符合5.1～5.6的要求；——试验用油的运动粘度（40℃)为（10±2）mm2/s；——试验条件为NB/SH/T0189－2017表1中的条件B且运转时间为10min。6.7.3膜层硬度测试零件膜层硬度按GB/T21838.1－2019中显微范围试验的规定，采用控制试验力的方法，用维氏压头进行测定，试验力为5mN，试验力保持时间为10s。测试方法也可由制造厂和用户协商确定。7检验规则7.1出厂检验7.1.1黑色氧化处理零件的外观应100%检验合格。7.1.2每批次的黑色氧化处理零件应进行随机抽样检验，其检验项目、抽样方案和判定按表2规定。表2出厂检验的抽样和判定130123013301430153017.2型式检验7.2.1制造厂出现以下情况之一时，需对零件的黑色氧化处理质量进行验证检验：a）新设计投产的产品；b）零件材料或热处理工艺改变；c）黑色氧化处理原料供应商变更；d）黑色氧化处理工艺改变；6JB/T14727—2023e）黑色氧化处理设备停用三个月以上或经过大修恢复生产以后；f）其他。7.2.2型式检验除了出厂检验的项目外，还应对黑色氧化处理后的尺寸公差、表面粗糙度以及耐蚀性（恒温湿热试验）进行检验，其抽样方案和判定由制造厂与用户协商确定。7.3验收检验验收检验的检验项目、抽样方案、接受质量限由制造厂和用户协商确定。7JB/T14727—2023（资料性）黑色氧化处理工艺A.1预处理A.1.1零件黑色氧化处理前应经退磁清洁处理，表面应干净，无油脂和氧化皮等异物，湿润后不挂水珠。A.1.2零件黑色氧化前应进行去应力处理，符合相关材料的热处理规范要求。A.2黑色氧化处理流程A.2.1湿润状态的零件浸入热碱浴槽中，每个浴槽的溶液成分和温度及零件氧化时间应符合制造厂工艺文件要求，操作过程应符合制造厂操作规范和有关安全的规定。A.2.2零件每次浸入浴槽完成氧化处理后，转入下道工序前，应用流水冲洗，清除零件氧化过程中的表面沉淀物。A.2.3完成全部氧化处理之后，需用流水继续冲洗，彻底清除零件氧化过程中的表面残留沉淀物和溶液。在完成最终冲洗之前，零件表面应始终保持湿润。A.3后处理经黑色氧化处理并冲洗干净的零件需进行干燥处理，干燥后的零件应尽快涂抹防锈油。A.4其他A.4.1黑色氧化处理过程中不应有使零件表面产生凹陷或晶间腐蚀等的任何侵蚀反应。A.4.2黑色氧化处理工艺不应降低零件基体的硬度，操作温度控制在零件产生低温回火脆性的温度范围之外。8JB/T14727—2023（规范性）单位面积膜质量的测试方法B.1总则B.1.1应在20℃±5℃的环境温度下进行测量，试验过程中环境温度波动应小于4℃。B.1.2测量环境宜达到GB/T25915.1－2021中表1规定的空气洁净度ISO5级；也可在符合该要求的环境箱/柜中进行测量。B.1.3采用精确为0.1mg的分析天平，试件的称量精度为0.1mg。B.1.4浸渍试件须采用玻璃器皿。B.1.5每一试件浸渍都应采用新配制的试剂。B.2试剂（水溶液）盐酸（HCl1mol/L六亚甲基四胺（C6H12N4）：40g/LB.3试件试件的材料、热处理和表面粗糙度应与轴承零件相同，其表面积应不少于2000mm2（推荐试件尺寸：直径×长度为φ30mm×30mm试件黑色氧化处理工艺与轴承零件一致。对于总表面积小于2000mm2的零件（如小规格的滚子和钢球等），可采用数个零件来保证一次测量所要求的测量表面积。B.4试验程序B.4.1黑化试件测量取经黑色氧化处理的试件，经流水清洗、蒸馏水漂洗、干燥后称其质量m1。将该试件浸入试剂中，开始计时，待黑化膜完全退除后取出并记录试验时间，流水清洗、蒸馏水漂洗、干燥后称其质量m2。B.4.2空白试件测量取未经黑色氧化处理的试件，经流水清洗、蒸馏水漂洗、干燥后称其质量m3。将该试件浸入试剂中，开始计时，经过与黑化试件试验时间相同的反应时间后，流水清洗、蒸馏水漂洗、干燥后称其质量m4。B.5计算单位面积膜质量B.5.1计算试件总表面积A（mm2）。B.5.2按公式（B.1）计算单位面积膜质量mA：9mAA式中：mA——单位面积膜质量，单位为g/m2；m1——经黑色氧化处理的试件的质量，单位为mg；JB/T14727—2023…………………(B.1)m2——在试剂中经浸泡干燥后的黑色氧化处理试件的质量，单位为mg；m3——未经黑色氧化处理的试件的质量，单位为mg；m4——在试剂中浸泡后干燥的未经黑色氧化处理的试件的质量，单位为mg；A——试件总表面积，单位为mm2。B.5.3按B.4重复测定三组以上试件，取每组计算值的算术平均值作为测量结果。JB/T14727—2023参考文献[1]GB/T9792－2003金属材料上的转化膜单位面积膜质量的测定重量法[2]GB/T12334－2001金属和其他非有机覆盖层关于厚度测量的定义和一般规则[3]GB/T11376－2020金属及其他无机覆盖层金属的磷化膜[4]GB/T17720－1999金属覆盖层孔隙率试验评述[5]ISO2064:1996Metallicandotherinorganiccoatings—Definitionsandconventionsconcerningthemeasurementofthickness[6]ISO2819:1980Metalliccoatingsonmetallicsubstrates—Electrodepositedandchemicallydepositedcoatings—Reviewofmethodsavailablefortestingadhesion[7]ISO3892:2000Conversioncoatingsonmetallicmateria