建筑结构用Q235钢超声波辅助锌-锰系磷化处理及耐蚀性研究

为有效提高建筑结构常用Q235钢的耐蚀性,采用锌-锰系磷化工艺对Q235钢进行表面处理,并在磷化过程中引入超声波。测试并分析了不加超声波以及施加超声波获得的锌-锰系磷化膜的物相、厚度、腐蚀前后的形貌特征及耐蚀性,同时探讨了施加超声波对锌-锰系磷化膜的影响机理。结果表明:在一定范围内超声波功率提高有利于提高形核密度并缩短成膜诱导期,在相同时间内获得缺陷少、较厚且表面致密性较好的锌-锰系磷化膜,表现出良好的耐蚀性。但超声波功率过高的情况下成膜速度变慢,锌-锰系磷化膜中缺陷增多,导致耐蚀性变差。超声波功率为120 W获得的锌-锰系磷化膜表面致密性最好,厚度达到11.8μm,其耐蚀性明显优于不加超声波获得的锌-锰系磷化膜,腐蚀电流密度相比于Q235钢降低了超过一个数量级,能对Q235钢起到理想的防护作用。

40NiCrMo7钢表面锰系磷化膜的制备及耐蚀性

为了满足紧固件在工业中的实际应用,采用不同磷化工艺于40NiCrMo7钢表面制备了锰系磷化膜,并作为紧固件的表面腐蚀防护层.运用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、盐雾腐蚀试验机与电化学测试系统对磷化膜的结晶组织、相结构及耐蚀性进行了研究.结果表明,磷化膜的主要相结构为MnHPO_4·2.25H_2O;在工艺Ⅱ条件下,锰系磷化膜组织均匀致密,且覆盖完整;磷化膜的腐蚀速率为0.018 mm/a,同时腐蚀防护率高达97.20%;经240h盐雾腐蚀试验后,磷化膜在工艺Ⅱ条件下的腐蚀面积仅为1%.

清洁型常温锌锰系磷化液研究

为使磷化实现清洁生产，开发了一种用于钢铁表面涂装前处理的清洁型常温锌锰系磷化液，实现了磷化液的所有分子均能参加成膜反应，且产物为磷化膜、水、沉渣或在磷化膜干燥过程中挥发物的设计思想.该磷化液不含亚硝酸盐、重金属，在3-35℃下快速磷化可生成膜重约1.1 g/m^2，耐CuSO4溶液腐蚀时间达72-145 s的彩色磷化膜.磷化前免表面调整，磷化后免水洗.

工艺参数对38MnVS钢锰系磷化膜表面形貌和耐蚀性的影响

目的研究磷化温度和时间对38MnVS钢磷化膜表面形貌、膜厚和耐蚀性的影响,获得38MnVS钢锰系磷化的最佳工艺参数。方法通过控制单因素变量,在不同磷化温度和时间下在38MnVS表面制备锰系磷化膜。通过扫描电镜(SEM)、测厚仪和硫酸铜点蚀测试等方法,对38MnVS钢表面磷化膜形貌、膜厚及耐蚀性能进行了分析。结果 38MnVS钢表面磷化膜为非均匀形核,磷化膜晶粒首先形成于划痕和晶界处。随磷化时间延长,磷化膜晶粒迅速覆盖基体表面,磷化膜厚度和耐蚀性不断增加。当磷化时间大于15 min时,磷化膜性能变化不大。当磷化温度小于75℃时,不利于磷化膜的生长,磷化膜不能完全覆盖基体,磷化膜的厚度和耐蚀性较低。随磷化温度的升高,磷化膜晶粒不断长大,磷化膜厚度和耐蚀性迅速增加。当磷化温度超过95℃时,磷化膜性能增速下降。结论 38MnVS钢的最佳磷化工艺为:85℃,15 min。

25Cr2Ni4WA合金钢高温锰系磷化工艺

高温锰系磷化对部分高合金钢处理效果不佳。为此,对25Cr2Ni4WA合金钢黑色锰系磷化工艺进行了研究,通过正交试验,分析了磷化过程中总酸、酸比、Fe2+浓度、表调时间、磷化时间等因素对磷化膜耐蚀性能和膜重的影响。结果表明,适当的总酸、酸比、磷化时间以及降低Fe2+浓度和表调时间有利于提高耐蚀性能;适当的表调时间及增加总酸、酸比、Fe2+浓度和磷化时间有利于增加膜重。结果表明,为提高耐蚀性能,应尽量使磷化膜晶粒细小均匀、致密;获得较佳磷化膜耐蚀性能的工艺参数为:总酸110点,酸比6.0,0.6g/LFe2+,表调时间20s,磷化时间20min;膜重较佳的工艺参数为:总酸130点,酸比7.0,1.8g/LFe2+,表调时间40s,磷化时间20min。

30CrNi3A合金钢高温锰系磷化工艺研究

部分高合金钢磷化效果不佳,甚至难以磷化。通过正交试验,对30CrNi3A合金钢黑色锰系磷化工艺进行了优化研究,分析了磷化过程中总酸、酸比、Fe2+浓度、表调时间、磷化时间等因素对磷化膜耐腐蚀性能和膜重的影响。结果表明,适当的总酸、酸比、磷化时间以及降低Fe2+浓度有利于提高磷化膜的耐腐蚀性能。为提高磷化膜的耐腐蚀性能,应尽量使磷化膜晶粒细小均匀,增加膜重,提高磷化膜中锰的含量,降低磷化膜中铁的含量。

紧固件表面锰系磷化膜的制备及摩擦磨损性能

为了提高核主泵紧固件的摩擦磨损性能,采用三种磷化工艺在40Ni Cr Mo7钢表面制备了锰系磷化膜.采用多功能材料表面性能测试仪进行了往复摩擦磨损试验,并研究了在有无润滑条件下,不同工艺对磷化膜摩擦磨损性能的影响.采用扫描电子显微镜和能谱仪表征了磨损前后磷化膜表面的组织形貌和化学成分,并分析了其磨损失效机制.结果表明,通过工艺Ⅱ制备的磷化膜具有最优的摩擦磨损性能.磷化膜特有的孔隙结构具有储油能力,有利于改善其摩擦学性能.随着法向载荷的增加,磷化膜的塑性变形增大,抗剪切强度降低,且摩擦系数呈先缓慢下降后急剧上升的趋势.

钡盐改性清洁型常温锌锰系磷化液

Q235钢铁试片在磷酸、氧化锌、硝酸锰、钼酸铵、硝酸钡等组成的钡盐改性锌锰系磷化液中常温快速磷化后,自然干燥3 h以上,生成了免水洗的彩色磷化膜。用SEM和EDS对磷化膜进行形貌和元素含量分析。结果表明,免水洗的磷化膜由铁、锌、锰、钡的磷酸盐及少量的钼酸盐等组成,膜晶粒尺寸≤3μm,膜连续、致密,膜重约1.1 g/m2,耐3%的NaCl溶液腐蚀约2.5 h,喷涂铁红环氧底漆后附着力达到一级。

超声波辅助锌-锰系磷化处理对45钢法兰形貌与耐腐蚀性能的影响

为减轻45钢法兰表面锈蚀,对法兰进行锌-锰系磷化处理,并在磷化过程中辅助超声波震荡。表征了磷化处理后法兰的宏观形貌和微观形貌,分析了磷化膜表面元素组成,并测试了未经磷化处理法兰和磷化处理后法兰的耐腐蚀性能。结果表明:磷化处理后法兰呈均匀一致的深灰色,表面致密,晶粒呈棒状和条状。磷化膜的厚度约13.4μm,元素组成主要为Zn、P、O和Mn,各元素在磷化膜中呈较均匀分布。磷化处理后法兰的耐腐蚀性能明显优于未经磷化处理法兰,盐雾试验48 h后,磷化处理后法兰的锈蚀面积较小,另外其腐蚀电位、腐蚀电流密度和低频区的阻抗值等指标也较好。

免水洗常温锰系磷化膜的制备与性能

将Q235钢试片在磷酸二氢锰、硝酸锰、钼酸钠、氟硼酸钠等组成的锰系磷化液中常温磷化后,自然干燥3h,制备了免水洗的彩色锰系磷化膜。考察了磷化液pH、磷化时间、磷化温度等工艺参数对磷化膜耐腐蚀性能的影响,用SEM及EDS分析了磷化膜的形貌和组成。结果表明,在磷化液pH为2.3-3.1、磷化温度5-40℃下浸渍磷化5-12min,可生成均匀、致密的彩色锰系磷化膜,其在质量分数3%氯化钠溶液中的耐腐蚀时间〉90min。喷涂铁红环氧底漆后,漆膜耐冲击性能达50cm,漆膜的附着力为1级。

液压缸活塞销高温锰系磷化处理

为满足使用环境对液压缸活塞销耐磨性提出的较高要求,采用两种方法对活塞销样件进行高温锰系磷化处理,表征和测试了锰系磷化处理后样件的形貌和性能,并与原始样件进行了对比。结果表明:采用高温锰系磷化处理后,活塞销样件宏观上都呈黑色,其显微硬度有不同程度的提高,耐磨性能也有所改善。其中,在表调处理后再进行高温锰系磷化处理对于提高活塞销样件的耐磨性能效果最好。

40Cr钢表面锌-锰系磷化膜的制备与耐腐蚀性能研究

采用中温锌-锰系磷化工艺,按照三因素四水平正交试验方案,在40Cr钢表面制备了16种锌-锰系磷化膜。通过硫酸铜点滴实验,测试了磷化膜的耐腐蚀性能,进行了最优工艺参数的筛选。分析了最优工艺条件下制备的磷化膜的元素组成,并观察了最优磷化膜和40Cr钢浸泡腐蚀前后的形貌。结果表明,正交试验极差分析得到各因素对磷化膜耐硫酸铜点滴时间影响的主次顺序为:磷化液温度>磷化时间>表调时间。当表调时间为30 s、磷化时间为25 min、磷化液温度为65℃时,磷化膜的耐硫酸铜点滴时间最长,耐腐蚀性能最好。最优磷化膜主要由Zn、P、Mn、Fe和O元素组成,Zn元素含量最高,约为38%;最优磷化膜浸泡腐蚀前后的形貌变化不大,能有效减轻40Cr钢的腐蚀程度。

齿轮用45钢锰系磷化膜和锰系复合磷化膜的性能比较

在含有聚四氟乙烯(PTFE)颗粒的磷化液中,通过共沉积在齿轮用45钢表面制备了锰系复合磷化膜,比较了锰系磷化膜和锰系复合磷化膜的微观形貌、成分、膜重、结合力、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明,锰系复合磷化膜中含有Mn、P、Fe、O、C和F六种元素,与锰系磷化膜相比多了F元素,证实了一定量的PTFE颗粒通过共沉积进入磷化膜中。锰系磷化膜和锰系复合磷化膜的膜重接近,均为16 g/m2左右,且锰系磷化膜和锰系复合磷化膜均与基体结合良好。与锰系磷化膜相比,锰系复合磷化膜的硬度略有提高,硬度值约为253.4 HV,耐磨性能和耐腐蚀性能都明显改善。PTFE颗粒主要填充在磷化膜晶粒间隙处,形成固体润滑膜起到减轻摩擦的作用,同时有效阻止了腐蚀溶液的渗透,故锰系复合磷化膜表现出相对较高的硬度以及更好的耐磨性能和耐腐蚀性能。

促进剂对电气柜用冷轧板常温锌-锰系磷化膜耐蚀性的影响

通过添加亚硝酸钠或硝酸镥作为单一促进剂或两者复配制备复合促进剂对常温锌-锰系磷化液加以改进,并使用改进的磷化液在不同温度下进行实验。比较了使用单一或复合促进剂获得的磷化膜的形貌质量和耐蚀性,同时研究了温度对使用复合促进剂获得的磷化膜的形貌质量和耐蚀性的影响。结果表明:使用复合促进剂(亚硝酸钠1.5 g/L+硝酸镥0.04 g/L)获得的磷化膜耐蚀性明显好于使用亚硝酸钠(1.5 g/L)或硝酸镥(0.04 g/L)作为促进剂获得的磷化膜,其主要原因是复合促进剂能更好地促进磷化成膜,获得了比较致密、平整度较好的磷化膜。温度对使用复合促进剂获得的磷化膜的形貌质量和耐蚀性有较大影响,随着温度从15℃升高到30℃,磷化膜的致密度明显改善,表面粗糙度从0.36μm下降到0.28μm,其耐蚀性逐步提高。采用改进的常温锌-锰系磷化液在合适温度下可以获得耐蚀性较好的常温磷化膜,该磷化膜可以作为电气柜用冷轧板的涂装底层。

锌锰系磷化膜硅烷封闭工艺研究

通过单因素对比实验研究了不同硅烷偶联剂和添加剂对磷化膜封闭的影响,并利用加速腐蚀试验方法和电化学测试技术对硅烷封闭的磷化膜进行了性能测试。结果表明,采用3%硅烷偶联剂KH-560,5g/L硝酸铈的封闭液对锌锰系磷化膜封闭处理后,磷化膜中性盐雾试验72h未见腐蚀。极化曲线测试表明阴阳极过程都受到抑制,且经硅烷封闭的磷化膜自腐蚀电流明显降低。

辅助促进剂对建筑结构钢锌锰系磷化膜耐蚀性的影响

分别向磷化液中添加柠檬酸钠、钼酸钠、硝酸镨作为辅助促进剂,选取常用的建筑结构钢Q345作基体制备锌锰系磷化膜,研究不同类型辅助促进剂对磷化膜的微观形貌、成分、厚度和耐蚀性的影响。结果表明:添加不同类型辅助促进剂制备的磷化膜表面平整度和致密性相比于基础磷化膜明显改善,耐蚀性有不同程度的提高。柠檬酸钠、钼酸钠和硝酸镨对磷化膜的成分和厚度影响不太显著,但辅助促进剂的添加能加快成膜速率。硝酸镨吸附在Q345钢表面能提供更多的活性成核点,促进更快成膜且结晶细致,制备的磷化膜缺陷少、致密性较好,其电荷转移电阻、阻抗模值和耐点蚀时间分别达到2964Ω·cm^(2)、7931.6Ω·cm^(2)、172 s,无论形貌还是耐蚀性都好于添加柠檬酸钠和钼酸钠制备的磷化膜。与柠檬酸钠和钼酸钠相比,硝酸镨是较佳的辅助促进剂,能更有效地提高建筑结构钢表面锌锰系磷化膜的耐蚀性。

硅酸盐封闭对45钢锌锰系磷化膜耐蚀性的影响

为提高45钢表面锌锰系磷化膜的耐蚀性,采用硅酸盐溶液浸渍的方式进行封闭。选取溶液温度、封闭时间和硅酸钠质量浓度作为因素,以磷化膜的耐硫酸铜点滴腐蚀时间作为指标,采用正交试验方法确定了各工艺参数对磷化膜耐蚀性的影响,通过直观分析法和方差分析法得到最佳封闭工艺参数,并进行了验证,同时比较了封闭前后磷化膜的微观形貌、元素成分和耐蚀性。结果表明:在75℃的10.5 g/L硅酸钠溶液中浸渍10 min所得到的最佳封闭磷化膜由Zn、Mn、P、O、Na和Si元素组成,其表面比封闭前平整、致密,具有更好的耐蚀性。

基于优化遗传算法改进的小波网络预测锰系磷化膜的耐蚀性

针对小波网络训练速率较慢、结构不易确定等问题,结合实验选取的因素(包括输入参数和输出结果),通过仿真确定了小波网络的结构为3-7-1。接着,利用优化遗传算法对小波网络进行改进,修正其初始权值和因子。通过仿真证实了改进的小波网络具备更强的寻优能力和更快的收敛速率。最后,利用改进的小波网络预测锰系磷化膜的耐蚀性。结果表明:改进的小波网络可以更好地拟合样本数据,能够进行较准确的预测。

钢结构连接螺栓锰系磷化及磷化膜的耐蚀性

选取钢结构连接使用的异形螺栓作为研究对象进行锰系磷化,研究了磷化液中硝酸锰质量浓度、磷酸二氢锰质量浓度以及温度、磷化时间对锰系磷化膜的宏观形貌及耐硫酸铜点滴时间的影响。结果表明:随着硝酸锰质量浓度和磷酸二氢锰质量浓度增加、温度升高及磷化时间延长,锰系磷化膜表面由较粗糙疏松趋于平整致密,然后再变为较粗糙疏松,色泽随之变化,耐硫酸铜点滴时间呈现先延长后缩短的趋势。最佳的硝酸锰浓度为20 g/L、磷酸二氢锰浓度为45 g/L、温度为90℃、磷化时间为20 min,由此获得的锰系磷化膜呈纯黑色,表面平整致密,晶粒之间衔接紧密,主要含有Mn、P和O三种元素,其耐硫酸铜点滴时间达448 s。在相同的中性盐雾实验条件下,未磷化螺栓发生了严重的全面腐蚀,而锰系磷化后螺栓的腐蚀程度较轻,耐蚀性显著提高。

锰系磷化处理对汽车传动件材料耐腐蚀性能的影响

为了提高汽车传动件常用材料42CrMo钢的耐腐蚀性能,对42CrMo钢进行锰系磷化处理,并考察了表面调整和磷化液温度对磷化膜耐腐蚀性能的影响。结果表明,表面调整后形成的磷化膜结晶细致均匀,晶粒大小较均一,较未表面调整直接形成的磷化膜的耐腐蚀性能有一定的提高;磷化液温度对磷化膜的微观形貌、成分和耐腐蚀性能有较大影响,随着磷化液温度从78℃升高到94℃,晶粒先细化后粗化,磷化膜致密性先变好后变差;磷化膜中Mn元素质量分数先升高后降低,Fe元素质量分数先降低后升高,而P和O元素质量分数变化不大;磷化膜的腐蚀电位先正移后负移,腐蚀电流密度先降低后升高;表面调整后在86℃下形成的磷化膜具有良好的耐腐蚀性能,其腐蚀电位和腐蚀电流密度分别为-527.46 mV、1.997×10-5A/cm2,对42CrMo钢的保护效率为73.2%,能有效提高42CrMo钢的耐腐蚀性能。