第6章-化学转化膜PPT课件

1、表面工程,第六章 化学转化膜,主要内容,6.1 概述 6.2 钢铁的化学氧化和磷化处理 6.3 铝及其合金的氧化处理,03.02.2021,3,定义 腐蚀 金属表面、氧化膜、保护作用金属的钝性 化学转化膜：使金属与特定的腐蚀液相接触，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的难溶的生成物膜层,6.1 概述,03.02.2021,4,有基体金属的直接参与 反应生成、结合力大 受控的金属腐蚀过程 Biextex 和 Weber提出反应式 其中：M表面金属，AZ- 介质中价态为z的阴离子,2.基本原理,03.02.2021,5,按获得方法：化学法 电化学法 按膜的主要组成物类型: 氧化

2、物膜 磷酸盐膜 铬酸盐膜 草酸盐膜,3.分类,03.02.2021,6,防锈 降低金属本身的化学活性 对环境介质的隔离作用 耐磨 提高硬度、减少摩擦阻力、吸油（磷酸盐膜） 涂装底层 作为金属镀层的底层 防电偶腐蚀 增大两金属表面间的接触电阻 降低配偶金属之间的电位差,4.基本用途,03.02.2021,7,塑性加工 减少拉拔力及次数、延长拉拔模具寿命 绝缘 磷酸盐膜层是电的不良导体 装饰 自身的装饰作用、多孔性吸附作用,03.02.2021,8,6.2 钢铁的化学氧化和磷化处理,1钢铁的氧化处理,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：钢铁在含有氧化剂的溶液中进行

3、处理，使其表面生成一层均匀的蓝黑到黑色膜层的过程,03.02.2021,9,氢氧化钠和亚硝酸纳水溶液，135145，6090min 肥皂液，35min 水洗、干燥及浸油 表面极薄的Fe3O4、0.51.5m 提高零件的耐蚀性、润滑性、改善外观,1）高温化学氧化（碱性化学氧化,03.02.2021,10,热水洗,03.02.2021,11,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 表面膜的主要成分：CuSe（硒化铜） 发黑溶液：CuSO4, SeO2,2）常温化学氧化（酸性化学氧化,03.02.2021,12,发黑溶液：CuSO4, SeO2,后处理：皂化处理、浸

4、油或在铬酸盐溶液里进行填充处理,03.02.2021,13,2钢铁磷化,定义：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磷酸盐保护膜,性能：520m，暗灰到黑灰色。 微孔结构，结合牢固，良好的吸附、润滑、耐蚀性，不粘附熔融金属及绝缘性,作用：涂料的底层，冷加工时润滑层，金属表面保护层，硅钢片的绝缘处理，压铸模具的防粘处理,特点：设备简单、操作方便、成本低、生产效率高,03.02.2021,14,含有锰、铁、锌的磷酸二氢盐与磷酸,1、形成机理,磷化层：Fe3(PO4)2, Mn3(PO4)2, Zn3(PO4)2,03.02.2021,15,2、磷化处理工艺,1

5、）高温磷化 9098 优点：膜层厚、耐蚀性、结合力、耐磨性都较好，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 5070 优点：耐蚀性较好、溶液稳定、速度快，生产效率高 缺点：溶液成分较复杂，调整麻烦,3）常温磷化 1535 优点：不需加热，节约能源，成本低、溶液稳定 缺点：膜层耐蚀性、结合力差，处理时间长、效率低,03.02.2021,16,3、后处理,填充和封闭处理 重铬酸钾+碳酸钠 9098 510min 浸油,03.02.2021,17,6.3 铝及其合金的氧化处理,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

6、盐膜、铬酸磷酸盐膜,特点：氧化膜较薄（0.54m），且多孔、质软，具有较好的吸附性 用途：有机涂层的底层、耐磨性、耐蚀性稍差,03.02.2021,18,二）阳极氧化（电化学氧化处理,特点：厚度520m，有较高硬度、耐蚀性、耐热和绝缘性，多孔，有很好的吸附能力,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固结合的氧化膜层,03.02.2021,19,03.02.2021,20,1、氧化膜的形成与生长,中等溶解能力的酸性溶液，铅作为阴极，仅起导电作用,阳极反应,阴极反应,同时酸对铝和生成的氧化膜进行化学溶解,氧化膜的生长过程就是其不断生成和不断溶解的

7、过程,03.02.2021,21,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，0.010.1m 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1015% 第三段cd（C段）：多孔层增厚,03.02.2021,22,2、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、电流密度都有最佳值,03.02.2021,23,3、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的表面进行填充 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：在含有重金属盐的电解液中进行电解,03.02.2021,24,4、氧化膜的封闭处理,孔隙率高，吸附性强，易污染,1）沸水和蒸气封闭法,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的水化作用,03.02.2021,25,2）水解盐封闭法,原理：钴盐、镍盐的极稀溶液被氧化膜吸附后，发生水解,Ni(OH)2, Co(OH)2沉积在氧化膜的微孔中，将孔封闭,03.02.2021,26,4）填充封闭法,有机物质 如：透明