化學轉(zhuǎn)化膜省公開課金獎全國賽課一等獎微課獲獎課件

表面工程第六章化學轉(zhuǎn)化膜2025/2/201/281/28主要內(nèi)容6.1概述6.2鋼鐵化學氧化和磷化處理6.3鋁及其合金氧化處理2025/2/202/282/28定義腐蝕金屬表面、氧化膜、保護作用——金屬鈍性化學轉(zhuǎn)化膜：使金屬與特定腐蝕液相接觸，在一定條件下發(fā)生化學反應，在金屬表面形成一層附著力良好難溶生成物膜層。6.1概述2025/2/203/283/28有基體金屬直接參加反應生成、結(jié)協(xié)力大——受控金屬腐蝕過程Biextex和Weber提出反應式其中：M—表面金屬，AZ-—介質(zhì)中價態(tài)為z陰離子2.基本原理2025/2/204/284/28按取得方法：化學法電化學法按膜主要組成物類型:氧化物膜磷酸鹽膜鉻酸鹽膜草酸鹽膜3.分類2025/2/205/285/28防銹

降低金屬本身化學活性對環(huán)境介質(zhì)隔離作用耐磨提升硬度、降低摩擦阻力、吸油（磷酸鹽膜）涂裝底層作為金屬鍍層底層防電偶腐蝕增大兩金屬表面間接觸電阻降低配偶金屬之間電位差4.基本用途2025/2/206/286/28塑性加工

降低拉拔力及次數(shù)、延長拉拔模具壽命絕緣

磷酸鹽膜層是電不良導體裝飾

本身裝飾作用、多孔性吸附作用2025/2/207/287/286.2鋼鐵化學氧化和磷化處理1．鋼鐵氧化處理高溫化學氧化（堿性化學氧化）常溫化學氧化（酸性化學氧化）發(fā)藍或發(fā)黑：鋼鐵在含有氧化劑溶液中進行處理，使其表面生成一層均勻藍黑到黑色膜層過程2025/2/208/288/28氫氧化鈉和亞硝酸納水溶液，135～145℃，60～90min→肥皂液，3～5min→水洗、干燥及浸油表面極薄Fe3O4、0.5~1.5μm提升零件耐蝕性、潤滑性、改進外觀（1）高溫化學氧化（堿性化學氧化）2025/2/209/289/28熱水洗2025/2/2010/2810/28特點：氧化速度快、膜層抗蝕性好，節(jié)能、高效、成本低，操作簡單，環(huán)境污染小表面膜主要成份：CuSe（硒化銅）發(fā)黑溶液：CuSO4,SeO2（2）常溫化學氧化（酸性化學氧化）2025/2/2011/2811/28發(fā)黑溶液：CuSO4,SeO2后處理：皂化處理、浸油或在鉻酸鹽溶液里進行填充處理2025/2/2012/2812/282．鋼鐵磷化定義：金屬在含有錳、鐵、鋅磷酸鹽溶液中進行化學處理，使金屬表面生成一層難溶于水磷酸鹽保護膜。性能：5~20μm，暗灰到黑灰色。微孔結(jié)構(gòu)，結(jié)合牢靠，良好吸附、潤滑、耐蝕性，不粘附熔融金屬及絕緣性。作用：涂料底層，冷加工時潤滑層，金屬表面保護層，硅鋼片絕緣處理，壓鑄模具防粘處理。特點：設(shè)備簡單、操作方便、成本低、生產(chǎn)效率高2025/2/2013/2813/28含有錳、鐵、鋅磷酸二氫鹽與磷酸1、形成機理磷化層：Fe3(PO4)2,Mn3(PO4)2,Zn3(PO4)22025/2/2014/2814/282、磷化處理工藝（1）高溫磷化90~98℃優(yōu)點：膜層厚、耐蝕性、結(jié)協(xié)力、耐磨性都很好，磷化速度快缺點：工作溫度高、能耗大、溶液蒸發(fā)量大，結(jié)晶粗細不均（2）中溫磷化50~70℃優(yōu)點：耐蝕性很好、溶液穩(wěn)定、速度快，生產(chǎn)效率高缺點：溶液成份較復雜，調(diào)整麻煩（3）常溫磷化15~35℃優(yōu)點：不需加熱，節(jié)約能源，成本低、溶液穩(wěn)定缺點：膜層耐蝕性、結(jié)協(xié)力差，處理時間長、效率低2025/2/2015/2815/283、后處理填充和封閉處理重鉻酸鉀+碳酸鈉90~98℃5~10min浸油2025/2/2016/2816/286.3鋁及其合金氧化處理（一）化學氧化按溶液性質(zhì)：堿性氧化法、酸性氧化法按膜層性質(zhì)：氧化物膜、磷酸鹽膜鉻酸鹽膜、鉻酸—磷酸鹽膜特點：氧化膜較?。?.5~4μm），且多孔、質(zhì)軟，含有很好吸附性用途：有機涂層底層、耐磨性、耐蝕性稍差2025/2/2017/2817/28（二）陽極氧化（電化學氧化處理）特點：厚度5~20μm，有較高硬度、耐蝕性、耐熱和絕緣性，多孔，有很好吸附能力定義：將鋁或鋁合金制件浸沉于酸性電解液中，在外電流作用下作為陽極，在制件表面上形成與基體牢靠結(jié)合氧化膜層。2025/2/2018/2818/282025/2/2019/2819/281、氧化膜形成與生長中等溶解能力酸性溶液，鉛作為陰極，僅起導電作用陽極反應：陰極反應：同時酸對鋁和生成氧化膜進行化學溶解氧化膜生長過程就是其不停生成和不停溶解過程2025/2/2020/2820/28整個陽極氧化電壓—時間曲線大致分三段第一段ab（A段）：無孔層形成，連續(xù)、絕緣，0.01~0.1μm第二段bc（B段）：多孔層形成，溶解作用開始，最薄處空穴，電壓下降10~15%第三段cd（C段）：多孔層增厚2025/2/2021/2821/282、陽極氧化工藝硫酸陽極氧化鉻酸陽極氧化草酸陽極氧化硼酸陽極氧化濃度、溫度、電流密度都有最正確值2025/2/2022/2822/283、著色處理1）無機顏料著色機理：物理吸附，即無機顏料吸附于膜層微孔表面進行填充2）有機染料著色機理：物理吸附、化學吸附與化學反應相結(jié)合3）電解著色機理：在含有重金屬鹽電解液中進行電解2025/2/2023/2823/284、氧化膜封閉處理孔隙率高，吸附性強，易污染（1）沸水和蒸氣封閉法γ-Al2O3→一水化合物體積增加33%三水化合物體積增加310%原理：較高溫度下無水氧化鋁水化作用2025/2/2024/2824/28（2）水解鹽封閉法原理：鈷鹽、鎳鹽極稀溶液被氧化膜吸附后，發(fā)生水解Ni(OH)2,Co(OH)2沉積在氧化膜微孔中，將孔封閉2025/2/2025/28