钢的黑色磷化膜防腐

1、C1008钢的黑色磷化膜2目录CONTENTS摘要和引言实验步骤结果与讨论黑色磷化膜的其他应用结论摘要录入观点录入观点录入观点 本文介绍了获得钢黑色磷化膜的一种有效的金属加工技术。钢（C1008，AISI）和铸铁（No35，ASTM）的黑色磷化膜致密、黑色磷化膜致密、均匀且厚度可达均匀且厚度可达18m。相比传统磷酸盐涂层，黑色磷化膜具有黑色磷化膜具有更好的耐蚀性、润滑能力和更高的吸光率更好的耐蚀性、润滑能力和更高的吸光率。通过对黑色磷酸盐形成机制的研究，发现黑色磷化处理浴中加入钼酸钠可以细化显微加入钼酸钠可以细化显微组织组织。腐蚀测试表明，经过黑色磷化处理的部件腐蚀速率低于传统处理后的部件。黑

2、色磷化膜作为激光热处理的预处理层，可以黑色磷化膜作为激光热处理的预处理层，可以显著提高激光热处理过程中的光吸收率显著提高激光热处理过程中的光吸收率。该磷化工艺已经成功应用于汽车行业的生产线。录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料录入资料引言 对于汽车零部件和家用电器部件来讲，磷化是一个基本的化学转化过程。随着现代企业的发展，许多新的磷化技术已经诞生。现今，磷化过程广泛应用于大规模生产并发展迅速。磷化过程不仅应用于防腐，还应用于

3、其他的目的磷化过程不仅应用于防腐，还应用于其他的目的。不同种类不同种类的添加剂被应用于磷酸浴来提高磷化膜的性能。一些加速剂的添加剂被应用于磷酸浴来提高磷化膜的性能。一些加速剂例如亚硝酸盐、硝酸盐、氯酸盐和羟胺被加入到浴中来加速例如亚硝酸盐、硝酸盐、氯酸盐和羟胺被加入到浴中来加速该反应过程该反应过程。据报道，为了减少环境污染，可以用电来替代这些化学加速剂。磷化膜的耐蚀性是有限的磷化膜的耐蚀性是有限的，有时候并不能满足现代工业的要求。用于汽车零件钢表面的传统灰色磷化膜厚度传统灰色磷化膜厚度小于小于1010微米微米。因此，在实践中，磷化膜主要用作一种临时的磷化膜主要用作一种临时的保护剂和一种对于涂层

4、材料而言的中间涂层保护剂和一种对于涂层材料而言的中间涂层。 本文的目的是介绍一种在冷轧钢和铸铁表面形成一层更厚、黑色的磷化膜的改性磷化技术。应提高黑色磷化膜的耐蚀性从而来更有效地保护钢铁表面。由于是黑色的，磷化膜也可以由于是黑色的，磷化膜也可以作为激光热处理前的预处理层，在激光热处理过程中也提高作为激光热处理前的预处理层，在激光热处理过程中也提高了其吸光率。在冷压过程中，厚涂层可以用来改善润滑性能。了其吸光率。在冷压过程中，厚涂层可以用来改善润滑性能。实验1、黑色磷化处理液的组成和磷化过程黑色磷化处理液的组成和磷化过程冷轧钢（C1008）、铸铁（No.35）用10%NaOH脱油去脂，酸洗去除表

5、面氧化物放入黑色磷化处理液温度70-75磷酸离子 11.5g/l锌离子 1.2g/l硝酸根离子0.5g/l锰离子 4.0g/l四种添加剂：硝基苯磺钠、钼酸钠、硫酸羟胺、酒石酸正交优化设计：1.2g/l的硝基苯磺钠 2.5g/l钼酸钠可有效提高镀层质量磷酸根离子 19.8g/l锌离子 14.7g/l硝酸根离子 23.5g/l磷化温度为90-95传统磷化液实验录入说明2、涂层的微观结构和物象分析 用SEM观察膜的显微结构，用XRD分析膜的组成。用X射线光谱测试仪测量涂层厚度，以三个样品的平均厚度作为膜的厚度。采用傅里叶变换红外光谱仪测量吸光率。3、腐蚀测试和极化测量 黑色磷化包覆的样品（70 x1

6、50mm2）盒传统磷化包覆的样品（70 x150mm2）置于SF850盐雾室内进行盐雾实验。实验标准采用ASTM B117-02。黑色磷化包覆的样品与传统磷化包覆样品的大气暴露实验分别在两个城市进行，即广州（北纬23度）和长春（北纬44度）。实验根据ISO4542标准。样品腐蚀程度通过涂层的平均重量损失评估。 磷化包覆样品的极化处理在5%的氯化钠溶液中进行，采用三电极装置来极化处理。所有的极化使用计算机控制的SF M273恒电位仪。以每秒50mV的扫描电位增加来记录电流。结果与讨论1、黑色磷化膜形成机制 黑色磷化膜晶体比传统磷化膜晶体更加精细，黑色磷化膜表面有许多成核中心。在黑色磷化浴中，吸附

7、于金属表面的催化剂（同样也包括后面讨论的钼酸盐）产生活化粒子，这些粒子作为磷化晶体的晶核生长。同时，这些催化剂核提高反应的速率，因此抑制了粗晶的形成。 从高分辨率的图像中可以看出，黑色磷化膜晶体是颗粒状，而传统磷化膜的晶体是针状或棒状。测量得出，黑色磷化膜晶体尺寸大约在2-8m，平均为约5m。对比来看，传统磷化膜晶粒尺寸在10-30m范围。 添加了钼酸盐的黑色磷酸盐由4相组成： Mn2Zn（PO4）24H2O，Zn3（PO4）24H2O，Zn2Fe（PO4）24H2O和FeMoO4（铁钼氧化物）（参见图2上面的衍射峰）。传统磷化膜组成为Mn2Zn（PO4）24H2O，Zn3（PO4）24H2O

8、（磷锌矿）和Zn2Fe（PO4）24H2O（见图2下面的衍射峰）。根据XRD结果，黑色磷化过程可能存在以下反应：传统磷化处理过程进行前三个反应，黑色磷化过程多了第四个过程，在钼酸钠参与下，形成了FeMoO4。FeMoO4的形成对磷化过程中形核起到作用，从图1a可看到，在新发展的黑色磷酸盐表面有许多成核中心。在黑色磷化处理时，MoO42-由Na2MoO4提供，吸附在金属表面形成FeMoO4，然后作为磷化晶体生长的激活粒子（原子核）。许多催化核提高反应速率并抑制磷酸水合物粗晶的形成。通过比较图1c和e，可以发现钼酸盐对磷化膜显微结构的作用。后者是不加钼酸盐磷化膜的显微结构，显示出粗岛结构。 黑色磷

9、化膜的时间-厚度曲线如图3，起初，膜的形成速率很慢。那时，主要的反应可能是铁溶解成溶液，因此钢表面具有活性。同时，钼酸根粒子可以吸附到表面形成FeMoO4晶核。三分钟后，磷化速率迅速增加，这是有效的磷化阶段，此时涂层厚度迅速增加达到一定程度。然后大约在13分钟时磷化速度减慢到几乎再次停止，那时膜厚度达到18m。对比之下，传统磷酸盐膜形成速度较慢，膜厚度只能达到10m。黑色磷化膜的耐蚀性能1、阳极极化曲线很明显，黑色磷化的腐蚀电位相对于传统磷化过程，具有较大斜率的正电位。结果表明，阳极极化增加。腐蚀电流密度，jcorr，是通过由图4变形而来的阳极塔菲尔图在log（i）的交叉点测量的。腐蚀电阻（R

10、corr）和相应的腐蚀电流密度见表1。表明，黑色磷化膜相对于传统的磷化膜，有更高的耐蚀性和较低的腐蚀电流密度，这说明前者比后者提供了更好的防腐蚀保护。盐雾实验结果 盐雾实验结果见表2。腐蚀过程涉及灰色和黑色磷化涂覆，同样还有未涂覆的钢和铸铁样品。对于钢的样品，可以看出处于盐雾盒内30min的未磷化处理的样品产生了30%的红锈，在盐雾盒放置36h的经过灰色磷化处理的样品产生2%铁锈面积。相比之下，经过黑色磷化处理的钢样，产生2%的生锈面积需要在盐雾盒里放置240h。因此，可以得出结论，在盐雾测试中，黑色磷酸盐涂层钢的耐蚀性是传统（灰色）磷化膜的6.6倍。对于相同的涂料（或没有涂层），可以看出铸铁

11、样品具有相对较低的耐蚀性。大气腐蚀实验大气腐蚀实验 大气腐蚀实验是一种简单有效估计在现实中样品腐蚀性能的方法，尽管耗时。由于磷化涂层是用于保护汽车底部组件的，因此样品被置于以个伞状顶的下面来模拟实际情况。基于对我国领土的考虑，选择两个地方进行大气腐蚀实验，一个是广州，在我国南方维度23，一个是长春在我国北方维度44。图5显示了黑色和传统磷化膜在两个地方的大气腐蚀测试结果。可以看出，所有样品腐蚀情况呈直线稳定的腐蚀曲线，这类似于镀锌钢板的耐大气腐蚀行为。经过3年的户外暴露测试，黑色磷酸盐对钢铁的耐腐蚀性优于传统磷酸盐。黑色磷化膜的其他应用黑色磷化膜的其他应用1.在激光热处理前预处理，黑色磷化的应

12、用在激光热处理前预处理，黑色磷化的应用 激光热处理可显著提高汽车发动机缸体的表面硬度。通过激光热处理，发动机气缸的表面硬度可以从HV150提高至HV720。黑色磷酸盐作为激光热处理前的预处理可以提高吸光率和硬层深度。在本课题中，对卡车（CA141模式）的发动机缸体进行了测试，结果见图6。当传统的磷酸盐被新的黑色磷酸盐代替后，吸光率从87%增加到95%，硬层深度从0.4mm提高到0.5mm。2.黑色磷酸盐作为冷压加工前预处理的应用黑色磷酸盐作为冷压加工前预处理的应用 磷化处理也可用于冷压成型的润滑层，来防止金属模具和成型材料在冷压过程中的相互摩擦。对卡车（记为CA-141）前凸轮做了冷压测试。未包覆涂层的凸轮，传统包覆的凸轮和黑色磷化包覆的凸轮做挤压试验。磷化膜作为润滑剂大大提高了磨具的寿命，黑色磷化处理后的性能优于传统磷化。结论 本文介绍了一种改良的黑色磷化处理过程。相比传统磷化膜，新的黑色转化膜以下几个优点：1、相比