金属表面处理技术 教学课件 ppt 作者 王学武 第五单元
103页1、第五单元 金属表面转化膜技术,综合知识模块一,金属表面转化膜概述,能力知识点1,金属表面转化膜的含义、分类和特点,一、金属表面转化膜的含义,金属表面转化膜技术就是使金属与特定的腐蚀液相接触,通过化学或电化学手段,使金属表面形成一层稳定的、致密的、附着良好的化合物膜,这种通过化学或电化学处理所生成的膜层称为化学转化膜。 化学转化膜几乎在所有的金属表面都能生成,目前工业上应用较多的是铁、铝、锌。,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,表面转化膜几乎可以在所有的金属表面生成。 按主要组成物的类型,金属表面转化膜分为氧化物膜(氧化)、磷酸盐膜、(磷化)铬酸盐膜(钝化)和草酸盐膜等; 按转化过程中是否存在外加电流,分为化学转化膜和电化学转化膜两类,后者常称为阳极转化膜。,根据形成膜时所采用的介质,可将化学转化膜为以下几类:,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
2、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,其成膜过程在我国习惯上称钝化。,3表面转化膜的应用,金属表面转化膜能提高金属表面的耐蚀性、减摩性、耐磨性和装饰性,还能提高有机涂层的附着性和抗老化性,用作涂装底层。此外,有些表面转化膜提高金属表面的绝缘性和防爆性。,防 锈,防锈用化学转化膜主要用于以下两种情况: 对部件有一般的防锈要求,如涂防锈油等,转化膜作为底层很薄时即可应用; 对部件有较高的防锈要求,部件又不受挠曲、冲击等外力作用,转化膜要求均匀致密,且以厚者为佳。,耐 磨,耐磨用化学转化膜广泛地应用于金属与金属面互相摩擦的部位。 表面上的磷酸盐膜层具有很小的摩擦系数,因此减少了金属面间的摩擦阻力。这种磷酸盐膜层还具有良好的吸油作用,在金属接触面间产生了一缓冲层,从化学和机械两个方面保持了基体,从而减小磨损。,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,是磷酸盐膜层最新的应用领域之一。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
3、,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。,综合知识模块二,钢铁的发蓝处理,能力知识点1,钢铁发蓝的实质和应用,一、发蓝实质和用途,发蓝是钢铁的化学氧化过程,也称发黑。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。 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0.51.5m,对零件的尺寸和精度无显著影响。,小试验,一、发蓝的实质和应用,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。,能力知识点2,钢铁发蓝工艺,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
4、。 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。,一、钢铁高温化学氧化,11 高温化学氧化原理,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1590min,生成以Fe3O4为主要成分的氧化膜,膜厚一般为0.51.5m,最厚可达2.5m。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。,1.2 钢铁高温氧化的生产工艺,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,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。,钢铁工件通过化学氧化处理得到的氧化膜虽然能提高耐蚀性,但其防护性仍然较差,所以氧化后还需进行皂化处理、浸油或在铬酸酐盐溶液
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