鋼的黑色磷化膜防腐

1、C1008鋼的黑色磷化膜2摘要和引言實驗步驟結(jié)果與討論黑色磷化膜的其他應(yīng)用結(jié)論摘要錄入觀點錄入觀點錄入觀點 本文介紹了獲得鋼黑色磷化膜的一種有效的金屬加工技術(shù)。鋼（C1008，AISI）和鑄鐵（No35，ASTM）的黑色磷化膜致密、黑色磷化膜致密、均勻且厚度可達均勻且厚度可達18m。相比傳統(tǒng)磷酸鹽涂層，黑色磷化膜具有黑色磷化膜具有更好的耐蝕性、潤滑能力和更高的吸光率更好的耐蝕性、潤滑能力和更高的吸光率。通過對黑色磷酸鹽形成機制的研究，發(fā)現(xiàn)黑色磷化處理浴中加入鉬酸鈉可以細(xì)化顯微加入鉬酸鈉可以細(xì)化顯微組織組織。腐蝕測試表明，經(jīng)過黑色磷化處理的部件腐蝕速率低于傳統(tǒng)處理后的部件。黑色磷化膜作為激光熱處

2、理的預(yù)處理層，可以黑色磷化膜作為激光熱處理的預(yù)處理層，可以顯著提高激光熱處理過程中的光吸收率顯著提高激光熱處理過程中的光吸收率。該磷化工藝已經(jīng)成功應(yīng)用于汽車行業(yè)的生產(chǎn)線。錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料錄入資料引言 對于汽車零部件和家用電器部件來講，磷化是一個基本的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程。隨著現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展，許多新的磷化技術(shù)已經(jīng)誕生?，F(xiàn)今，磷化過程廣泛應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)并發(fā)展迅速。磷化過程不僅應(yīng)用于防腐，還應(yīng)用于其他的目的磷化過程不

3、僅應(yīng)用于防腐，還應(yīng)用于其他的目的。不同種類不同種類的添加劑被應(yīng)用于磷酸浴來提高磷化膜的性能。一些加速劑的添加劑被應(yīng)用于磷酸浴來提高磷化膜的性能。一些加速劑例如亞硝酸鹽、硝酸鹽、氯酸鹽和羥胺被加入到浴中來加速例如亞硝酸鹽、硝酸鹽、氯酸鹽和羥胺被加入到浴中來加速該反應(yīng)過程該反應(yīng)過程。據(jù)報道，為了減少環(huán)境污染，可以用電來替代這些化學(xué)加速劑。磷化膜的耐蝕性是有限的磷化膜的耐蝕性是有限的，有時候并不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求。用于汽車零件鋼表面的傳統(tǒng)灰色磷化膜厚度傳統(tǒng)灰色磷化膜厚度小于小于1010微米微米。因此，在實踐中，磷化膜主要用作一種臨時的磷化膜主要用作一種臨時的保護劑和一種對于涂層材料而言的中間涂層保

4、護劑和一種對于涂層材料而言的中間涂層。 本文的目的是介紹一種在冷軋鋼和鑄鐵表面形成一層更厚、黑色的磷化膜的改性磷化技術(shù)。應(yīng)提高黑色磷化膜的耐蝕性從而來更有效地保護鋼鐵表面。由于是黑色的，磷化膜也可以由于是黑色的，磷化膜也可以作為激光熱處理前的預(yù)處理層，在激光熱處理過程中也提高作為激光熱處理前的預(yù)處理層，在激光熱處理過程中也提高了其吸光率。在冷壓過程中，厚涂層可以用來改善潤滑性能了其吸光率。在冷壓過程中，厚涂層可以用來改善潤滑性能。實驗1、黑色磷化處理液的組成和磷化過程黑色磷化處理液的組成和磷化過程冷軋鋼（C1008）、鑄鐵（No.35）用10%NaOH脫油去脂，酸洗去除表面氧化物放入黑色磷化處

5、理液溫度70-75磷酸離子 11.5g/l鋅離子 1.2g/l硝酸根離子0.5g/l錳離子 4.0g/l四種添加劑：硝基苯磺鈉、鉬酸鈉、硫酸羥胺、酒石酸正交優(yōu)化設(shè)計：1.2g/l的硝基苯磺鈉 2.5g/l鉬酸鈉可有效提高鍍層質(zhì)量磷酸根離子 19.8g/l鋅離子 14.7g/l硝酸根離子 23.5g/l磷化溫度為90-95傳統(tǒng)磷化液實驗錄入說明2、涂層的微觀結(jié)構(gòu)和物象分析 用SEM觀察膜的顯微結(jié)構(gòu)，用XRD分析膜的組成。用X射線光譜測試儀測量涂層厚度，以三個樣品的平均厚度作為膜的厚度。采用傅里葉變換紅外光譜儀測量吸光率。3、腐蝕測試和極化測量 黑色磷化包覆的樣品（70 x150mm2）盒傳統(tǒng)磷化

6、包覆的樣品（70 x150mm2）置于SF850鹽霧室內(nèi)進行鹽霧實驗。實驗標(biāo)準(zhǔn)采用ASTM B117-02。黑色磷化包覆的樣品與傳統(tǒng)磷化包覆樣品的大氣暴露實驗分別在兩個城市進行，即廣州（北緯23度）和長春（北緯44度）。實驗根據(jù)ISO4542標(biāo)準(zhǔn)。樣品腐蝕程度通過涂層的平均重量損失評估。 磷化包覆樣品的極化處理在5%的氯化鈉溶液中進行，采用三電極裝置來極化處理。所有的極化使用計算機控制的SF M273恒電位儀。以每秒50mV的掃描電位增加來記錄電流。結(jié)果與討論1、黑色磷化膜形成機制 黑色磷化膜晶體比傳統(tǒng)磷化膜晶體更加精細(xì)，黑色磷化膜表面有許多成核中心。在黑色磷化浴中，吸附于金屬表面的催化劑（同

7、樣也包括后面討論的鉬酸鹽）產(chǎn)生活化粒子，這些粒子作為磷化晶體的晶核生長。同時，這些催化劑核提高反應(yīng)的速率，因此抑制了粗晶的形成。 從高分辨率的圖像中可以看出，黑色磷化膜晶體是顆粒狀，而傳統(tǒng)磷化膜的晶體是針狀或棒狀。測量得出，黑色磷化膜晶體尺寸大約在2-8m，平均為約5m。對比來看，傳統(tǒng)磷化膜晶粒尺寸在10-30m范圍。 添加了鉬酸鹽的黑色磷酸鹽由4相組成： Mn2Zn（PO4）24H2O，Zn3（PO4）24H2O，Zn2Fe（PO4）24H2O和FeMoO4（鐵鉬氧化物）（參見圖2上面的衍射峰）。傳統(tǒng)磷化膜組成為Mn2Zn（PO4）24H2O，Zn3（PO4）24H2O（磷鋅礦）和Zn2Fe

8、（PO4）24H2O（見圖2下面的衍射峰）。根據(jù)XRD結(jié)果，黑色磷化過程可能存在以下反應(yīng)：傳統(tǒng)磷化處理過程進行前三個反應(yīng)，黑色磷化過程多了第四個過程，在鉬酸鈉參與下，形成了FeMoO4。FeMoO4的形成對磷化過程中形核起到作用，從圖1a可看到，在新發(fā)展的黑色磷酸鹽表面有許多成核中心。在黑色磷化處理時，MoO42-由Na2MoO4提供，吸附在金屬表面形成FeMoO4，然后作為磷化晶體生長的激活粒子（原子核）。許多催化核提高反應(yīng)速率并抑制磷酸水合物粗晶的形成。通過比較圖1c和e，可以發(fā)現(xiàn)鉬酸鹽對磷化膜顯微結(jié)構(gòu)的作用。后者是不加鉬酸鹽磷化膜的顯微結(jié)構(gòu)，顯示出粗島結(jié)構(gòu)。 黑色磷化膜的時間-厚度曲線如

9、圖3，起初，膜的形成速率很慢。那時，主要的反應(yīng)可能是鐵溶解成溶液，因此鋼表面具有活性。同時，鉬酸根粒子可以吸附到表面形成FeMoO4晶核。三分鐘后，磷化速率迅速增加，這是有效的磷化階段，此時涂層厚度迅速增加達到一定程度。然后大約在13分鐘時磷化速度減慢到幾乎再次停止，那時膜厚度達到18m。對比之下，傳統(tǒng)磷酸鹽膜形成速度較慢，膜厚度只能達到10m。黑色磷化膜的耐蝕性能1、陽極極化曲線很明顯，黑色磷化的腐蝕電位相對于傳統(tǒng)磷化過程，具有較大斜率的正電位。結(jié)果表明，陽極極化增加。腐蝕電流密度，jcorr，是通過由圖4變形而來的陽極塔菲爾圖在log（i）的交叉點測量的。腐蝕電阻（Rcorr）和相應(yīng)的腐蝕

10、電流密度見表1。表明，黑色磷化膜相對于傳統(tǒng)的磷化膜，有更高的耐蝕性和較低的腐蝕電流密度，這說明前者比后者提供了更好的防腐蝕保護。鹽霧實驗結(jié)果 鹽霧實驗結(jié)果見表2。腐蝕過程涉及灰色和黑色磷化涂覆，同樣還有未涂覆的鋼和鑄鐵樣品。對于鋼的樣品，可以看出處于鹽霧盒內(nèi)30min的未磷化處理的樣品產(chǎn)生了30%的紅銹，在鹽霧盒放置36h的經(jīng)過灰色磷化處理的樣品產(chǎn)生2%鐵銹面積。相比之下，經(jīng)過黑色磷化處理的鋼樣，產(chǎn)生2%的生銹面積需要在鹽霧盒里放置240h。因此，可以得出結(jié)論，在鹽霧測試中，黑色磷酸鹽涂層鋼的耐蝕性是傳統(tǒng)（灰色）磷化膜的6.6倍。對于相同的涂料（或沒有涂層），可以看出鑄鐵樣品具有相對較低的耐蝕

11、性。大氣腐蝕實驗大氣腐蝕實驗 大氣腐蝕實驗是一種簡單有效估計在現(xiàn)實中樣品腐蝕性能的方法，盡管耗時。由于磷化涂層是用于保護汽車底部組件的，因此樣品被置于以個傘狀頂?shù)南旅鎭砟M實際情況?；趯ξ覈I(lǐng)土的考慮，選擇兩個地方進行大氣腐蝕實驗，一個是廣州，在我國南方維度23，一個是長春在我國北方維度44。圖5顯示了黑色和傳統(tǒng)磷化膜在兩個地方的大氣腐蝕測試結(jié)果?？梢钥闯?，所有樣品腐蝕情況呈直線穩(wěn)定的腐蝕曲線，這類似于鍍鋅鋼板的耐大氣腐蝕行為。經(jīng)過3年的戶外暴露測試，黑色磷酸鹽對鋼鐵的耐腐蝕性優(yōu)于傳統(tǒng)磷酸鹽。黑色磷化膜的其他應(yīng)用黑色磷化膜的其他應(yīng)用1.在激光熱處理前預(yù)處理，黑色磷化的應(yīng)用在激光熱處理前預(yù)處理

12、，黑色磷化的應(yīng)用 激光熱處理可顯著提高汽車發(fā)動機缸體的表面硬度。通過激光熱處理，發(fā)動機氣缸的表面硬度可以從HV150提高至HV720。黑色磷酸鹽作為激光熱處理前的預(yù)處理可以提高吸光率和硬層深度。在本課題中，對卡車（CA141模式）的發(fā)動機缸體進行了測試，結(jié)果見圖6。當(dāng)傳統(tǒng)的磷酸鹽被新的黑色磷酸鹽代替后，吸光率從87%增加到95%，硬層深度從0.4mm提高到0.5mm。2.黑色磷酸鹽作為冷壓加工前預(yù)處理的應(yīng)用黑色磷酸鹽作為冷壓加工前預(yù)處理的應(yīng)用 磷化處理也可用于冷壓成型的潤滑層，來防止金屬模具和成型材料在冷壓過程中的相互摩擦。對卡車（記為CA-141）前凸輪做了冷壓測試。未包覆涂層的凸輪，傳統(tǒng)包覆的凸輪和黑色磷化包覆的凸輪做擠壓試驗。磷化膜作為潤滑劑大大提高了磨具的壽命，黑色磷化處理后的性能優(yōu)于傳統(tǒng)磷化。結(jié)論 本文介紹了一種改良的黑色磷化處理過程。相比傳統(tǒng)磷化膜，新的黑色轉(zhuǎn)化膜以下幾個優(yōu)點：1、相比傳