第九章金属表面转化膜技术.pptx

第九章 金属表面转化膜技术;1. 金属表面转化膜的含义;由于化学转化膜是金属基体直接参与成膜反应而成的，因而膜与基体的结合力比电镀层和化学镀层这些外加膜层大得多。 成膜的典型反应可用下式表示： 式中，M为参加反应的金属或镀层金属；A为介质中的阴离子 ;2．表面转化膜的分类;氧化物膜：是金属在含有氧化剂的溶液中形成的膜，其成膜过程叫氧化。 磷酸盐膜：是金属在磷酸盐溶液中形成的膜，其成膜过程称磷化。 铬酸盐膜：是金属在含有铬酸或铬酸盐的溶液中形成的膜，其成膜??程在我国习惯上称钝化。;3．表面转化膜的应用;防 锈;耐 磨;涂装底层 作为涂装底层的化学膜要求膜层致密、质地均匀、薄厚适宜、晶粒细小。 塑性加工 金属材料表面形成磷酸盐膜后再进行塑性加工，例如进行钢管、钢丝等冷拉伸，是磷酸盐膜层必威体育精装版的应用领域之一。采用这种方法对钢材进行拉拔时可以减小拉拔力，延长拉拔模具寿命，减少拉拔次数。该法在挤出工艺、深拉延工艺等各种冷加工方面均有广泛的应用。;绝缘等功能性膜 磷酸盐膜层是电的不良导体，所以很早就用它作为硅钢板绝缘层。 这种绝缘层的特点是占空系数小，耐热性良好，而且在冲裁加工时可减少工具的磨损等。用溶胶一凝胶制得的膜，目前大多是功能性的。 ;是指将钢铁在含有氧化剂的溶液中，保持一定时间，在其表面生成一层均匀的、以磁性Fe3O4为主要成分的氧化膜的过程，工业上称为钢铁的“发蓝”或“发黑”。 钢铁发蓝后氧化膜的色泽取决于工件表面的状态、材料成分以及发蓝处理时的操作条件，一般为蓝黑到黑色。碳质量分数较高的钢铁氧化膜呈灰褐色或黑褐色。发蓝处理后膜层厚度在0.5～1.5μm，对零件的尺寸和精度无显著影响。;将一把表面光洁、银光闪闪的小刀，放在水中浸一下，再在火上烤。过一会儿看小刀的表面有什么变化？小刀的表面是否蒙上了一层蓝黑色？;钢铁发蓝处理广泛用于机械零件、精密仪表、汽缸、弹簧、武器和日用品的一般防护和装饰，具有成本低、工效高、不影响尺寸精度、无氢脆等特点，但在使用中应定期擦油。;14;15;根据处理温度的高低，钢铁的发蓝可分为高温化学氧化法和常温化学氧化法。 这两种方法所用处理液成分不同，膜的组成不同，成膜机理也不同。; 高温化学氧化也称碱性化学氧化，是传统的发蓝方法。一般是在氢氧化钠溶液里添加氧化剂（如硝酸钠和亚硝酸钠），在140℃左右的温度下处理15～90min，生成以Fe3O4为主要成分的氧化膜，膜厚一般为0.5～1.5μm，最厚可达2.5μm。氧化膜具有较好的吸附性，通过浸油或其他后处理，氧化膜的耐蚀性可大大提高。;钢铁高温氧化的生产工艺流程为： 有机溶剂脱脂→化学脱脂→热水洗→流动水洗→酸洗（盐酸）→流动冷水洗→化学氧化→回收槽浸洗→流动冷水洗→后处理→干燥→检验→浸油;溶液组成/（g/L） 和工艺条件;?钢铁高温氧化时，可能会形成一些红色沉淀物附在氧化膜表面，成为红色挂灰，或称“红霜”，这是钢铁氧化过程中常见的故障，应尽量避免，关键是要严格控制氢氧化钠的浓度和工艺温度，使其不能过高。 不合格氧化膜经脱脂后,在10%～15%HCl (体积分数)或H2SO4中浸蚀数秒或数十秒即可退除,然后可再重新氧化。 ; 钢铁常温发蓝又称酸性化学氧化，是20世纪80年代以来迅速发展的新技术，与高温氧化工艺相比，这种新工艺具有氧化速度快，膜层耐腐蚀性好；节能、高效，成本低，操作简单，环境污染小等优点。其缺点是槽液寿命短、不稳定，所以应根据工作量大小，随用随配；此外氧化膜层附着力也稍差。;钢铁常温发蓝处理可得到均匀的黑色或蓝黑色氧化膜，其主要成分是硒化铜（CuSe），功能与Fe3O4相似。 钢铁常温化学氧化的工艺流程也与高温化学氧化基本相同。 目前，常温发蓝溶液在市场有商品供应，品种型号甚多，其主要成分是硫酸铜（CuSO4）、二氧化硒，还含有各种催化剂、缓冲剂、络合剂和辅助材料。;溶液组成/（g/L）;金属在含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层难溶于水的结晶型磷酸盐保护膜的方法，叫做金属的磷酸盐处理，简称磷化。 磷化膜厚度一般在1～50μm，具有微孔结构，膜的颜色一般由浅灰到黑灰色，有时也可呈彩虹色。;磷化膜层为微孔结构，与基体结合牢固，经钝化或封闭后具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性、不粘附熔融金属（锡、铝、锌）及较高的电绝缘性等，广泛用于汽车、船舶、航空航天、机械制造及家电等工业生产中，如用作涂料涂装的底层、金属冷加工时的润滑层、金属表面保护层以及硅钢片的绝缘处理、压铸模具的防粘处理等。;26;涂装底层是磷化的最大用途所在，约占磷化总工业用途的60%～70%，如汽车行业的电泳涂装。磷化膜作为涂漆前的底层，能提高漆膜附着力和整个涂层体系的耐腐蚀能力。磷化处理