化学转化膜省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

表面工程第六章化学转化膜2025/2/201/281/28主要内容6.1概述6.2钢铁化学氧化和磷化处理6.3铝及其合金氧化处理2025/2/202/282/28定义腐蚀金属表面、氧化膜、保护作用——金属钝性化学转化膜：使金属与特定腐蚀液相接触，在一定条件下发生化学反应，在金属表面形成一层附着力良好难溶生成物膜层。6.1概述2025/2/203/283/28有基体金属直接参加反应生成、结协力大——受控金属腐蚀过程Biextex和Weber提出反应式其中：M—表面金属，AZ-—介质中价态为z阴离子2.基本原理2025/2/204/284/28按取得方法：化学法电化学法按膜主要组成物类型:氧化物膜磷酸盐膜铬酸盐膜草酸盐膜3.分类2025/2/205/285/28防锈

降低金属本身化学活性对环境介质隔离作用耐磨提升硬度、降低摩擦阻力、吸油（磷酸盐膜）涂装底层作为金属镀层底层防电偶腐蚀增大两金属表面间接触电阻降低配偶金属之间电位差4.基本用途2025/2/206/286/28塑性加工

降低拉拔力及次数、延长拉拔模具寿命绝缘

磷酸盐膜层是电不良导体装饰

本身装饰作用、多孔性吸附作用2025/2/207/287/286.2钢铁化学氧化和磷化处理1．钢铁氧化处理高温化学氧化（碱性化学氧化）常温化学氧化（酸性化学氧化）发蓝或发黑：钢铁在含有氧化剂溶液中进行处理，使其表面生成一层均匀蓝黑到黑色膜层过程2025/2/208/288/28氢氧化钠和亚硝酸纳水溶液，135～145℃，60～90min→肥皂液，3～5min→水洗、干燥及浸油表面极薄Fe3O4、0.5~1.5μm提升零件耐蚀性、润滑性、改进外观（1）高温化学氧化（碱性化学氧化）2025/2/209/289/28热水洗2025/2/2010/2810/28特点：氧化速度快、膜层抗蚀性好，节能、高效、成本低，操作简单，环境污染小表面膜主要成份：CuSe（硒化铜）发黑溶液：CuSO4,SeO2（2）常温化学氧化（酸性化学氧化）2025/2/2011/2811/28发黑溶液：CuSO4,SeO2后处理：皂化处理、浸油或在铬酸盐溶液里进行填充处理2025/2/2012/2812/282．钢铁磷化定义：金属在含有锰、铁、锌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磷酸盐保护膜。性能：5~20μm，暗灰到黑灰色。微孔结构，结合牢靠，良好吸附、润滑、耐蚀性，不粘附熔融金属及绝缘性。作用：涂料底层，冷加工时润滑层，金属表面保护层，硅钢片绝缘处理，压铸模具防粘处理。特点：设备简单、操作方便、成本低、生产效率高2025/2/2013/2813/28含有锰、铁、锌磷酸二氢盐与磷酸1、形成机理磷化层：Fe3(PO4)2,Mn3(PO4)2,Zn3(PO4)22025/2/2014/2814/282、磷化处理工艺（1）高温磷化90~98℃优点：膜层厚、耐蚀性、结协力、耐磨性都很好，磷化速度快缺点：工作温度高、能耗大、溶液蒸发量大，结晶粗细不均（2）中温磷化50~70℃优点：耐蚀性很好、溶液稳定、速度快，生产效率高缺点：溶液成份较复杂，调整麻烦（3）常温磷化15~35℃优点：不需加热，节约能源，成本低、溶液稳定缺点：膜层耐蚀性、结协力差，处理时间长、效率低2025/2/2015/2815/283、后处理填充和封闭处理重铬酸钾+碳酸钠90~98℃5~10min浸油2025/2/2016/2816/286.3铝及其合金氧化处理（一）化学氧化按溶液性质：碱性氧化法、酸性氧化法按膜层性质：氧化物膜、磷酸盐膜铬酸盐膜、铬酸—磷酸盐膜特点：氧化膜较薄（0.5~4μm），且多孔、质软，含有很好吸附性用途：有机涂层底层、耐磨性、耐蚀性稍差2025/2/2017/2817/28（二）阳极氧化（电化学氧化处理）特点：厚度5~20μm，有较高硬度、耐蚀性、耐热和绝缘性，多孔，有很好吸附能力定义：将铝或铝合金制件浸沉于酸性电解液中，在外电流作用下作为阳极，在制件表面上形成与基体牢靠结合氧化膜层。2025/2/2018/2818/282025/2/2019/2819/281、氧化膜形成与生长中等溶解能力酸性溶液，铅作为阴极，仅起导电作用阳极反应：阴极反应：同时酸对铝和生成氧化膜进行化学溶解氧化膜生长过程就是其不停生成和不停溶解过程2025/2/2020/2820/28整个阳极氧化电压—时间曲线大致分三段第一段ab（A段）：无孔层形成，连续、绝缘，0.01~0.1μm第二段bc（B段）：多孔层形成，溶解作用开始，最薄处空穴，电压下降10~15%第三段cd（C段）：多孔层增厚2025/2/2021/2821/282、阳极氧化工艺硫酸阳极氧化铬酸阳极氧化草酸阳极氧化硼酸阳极氧化浓度、温度、电流密度都有最正确值2025/2/2022/2822/283、着色处理1）无机颜料着色机理：物理吸附，即无机颜料吸附于膜层微孔表面进行填充2）有机染料着色机理：物理吸附、化学吸附与化学反应相结合3）电解着色机理：在含有重金属盐电解液中进行电解2025/2/2023/2823/284、氧化膜封闭处理孔隙率高，吸附性强，易污染（1）沸水和蒸气封闭法γ-Al2O3→一水化合物体积增加33%三水化合物体积增加310%原理：较高温度下无水氧化铝水化作用2025/2/2024/2824/28（2）水解盐封闭法原理：钴盐、镍盐极稀溶液被氧化膜吸附后，发生水解Ni(OH)2,Co(OH)2沉积在氧化膜微孔中，将孔封闭2025/2/2025/28