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%.

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。

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.

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。

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。

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。

硝酸镧对16Mn钢锌-锰系磷化膜耐蚀性的影响

为提高16Mn钢的耐蚀性,使用添加了硝酸镧的磷化液在16Mn钢表面制备锌-锰系磷化膜,并研究硝酸镧质量浓度对磷化膜的物相组成、表面形貌和耐蚀性的影响。结果表明:硝酸镧对磷化膜的物相组成基本没有影响,但会改变磷化膜表面的平整度和致密性,从而影响其耐蚀性。适当增加硝酸镧质量浓度,使磷化膜表面趋于平整致密,耐蚀性逐步提高。但是,硝酸镧质量浓度过高时磷化膜表面粗糙、致密性降低,导致耐蚀性下降。硝酸镧质量浓度为50 mg/L时制备的磷化膜电荷转移电阻、频率为0.01 Hz的阻抗值以及液滴变色时间均最大,分别达到5.028×10^(2)Ω·cm^(2)、3.12×10^(3)Ω·cm^(2)、186 s,表现出较好的耐蚀性,优于其他磷化膜。原因归结为,适量的硝酸镧可以加快成膜速度,有利于形成紧致密实的磷化膜,具有较强的阻挡腐蚀介质侵蚀能力,从而有效提高16Mn钢的耐蚀性。

柠檬酸钠对45钢锌锰系磷化膜耐蚀性能的影响

为降低磷化液污染,同时制备出耐蚀性能良好的锌锰系磷化膜,将环保型试剂柠檬酸钠添加到磷化液中,研究柠檬酸钠浓度对45钢表面磷化膜的形貌、物相、厚度和耐蚀性能的影响。结果表明:随柠檬酸钠浓度增加,磷化膜的物相均为Zn_(3)(PO_(4))_(2)·4H_(2)O、Mn_(2)Zn(PO_(4))_(2)·4H_(2)O和Zn_(3)Fe(PO_(4))_(2)·4H_(2)O相,但宏观和微观形貌明显变化,厚度先增后降,导致耐蚀性能先提高后下降。柠檬酸钠浓度为2 g/L时制备的锌锰系磷化膜色泽均匀且较致密,厚度最大,达8.8μm,电荷转移电阻和膜层电阻较45钢都提高了约2.6倍,表现出良好的耐蚀性能。适当增加柠檬酸钠浓度能提高磷酸盐晶体形核率,促进磷化膜结构致密,阻挡腐蚀介质侵蚀,对45钢起到较好的防腐作用,有效延缓腐蚀进程。

16Mn钢锌-锰系磷化膜的制备及耐蚀性研究

单独添加钼酸钠、硝酸镧及两者复配调整锌-锰系磷化液成分,在16Mn钢表面制备4种不同磷化膜。用扫描电镜对磷化膜表面形貌和成分进行表征与分析,用测厚仪测量不同磷化膜厚度,将电化学与浸泡试验相结合对不同磷化膜的耐蚀性进行测试。结果表明:单独添加钼酸钠、硝酸镧及两者复配对磷化膜的化学成分无显著影响,但不同磷化膜表面形貌、厚度和耐蚀性差异明显。单独添加钼酸钠、硝酸镧可改善磷化膜致密性,使其厚度减少、耐蚀性提高。钼酸钠与硝酸镧复配制备的磷化膜表面更平整致密,厚度约为8.7μm,腐蚀电位正移到-501.2 mV,腐蚀电流密度降至8.46×10^(-6)A/cm^(2),极化电阻增至2.71×10^(3)Ω·cm^(2),在NaCl溶液中浸泡相同时间腐蚀较轻,耐蚀性更好。

硝酸钙对镁合金锰系磷化膜耐蚀性的影响

在由Mn(H2PO4)2、C6H8O7、NaOH和H3PO4组成的磷化液中加入Ca(NO3)2,考察了体系pH、磷化时间和硝酸钙用量对镁合金AZ31B锰系磷化膜耐蚀性的影响,利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪表征了磷化膜的微观结构、元素成分和相结构,用硫酸铜点滴腐蚀试验、动电位极化曲线测量和电化学阻抗谱技术测试了它的耐蚀性。结果表明,添加0.2 g/L硝酸钙所得磷化膜致密、少孔,耐蚀性最好。

镁-锂合金的锌系及锰系磷化膜的比较

观察了镁-锂合金锌系磷化膜和锰系磷化膜的宏观形貌及微观形貌,分析了2种膜层的化学组成,通过极化曲线、交流阻抗对比了基体、锌系磷化膜、锰系磷化膜的电化学性能,并比较了2种膜层的综合性能。结果表明:锌系磷化膜与锰系磷化膜对镁-锂合金基体具有较大的防护作用,尤其是锌系磷化膜膜厚,膜电阻大,自腐蚀电流密度小,耐蚀性更优。

磷化温度对齿轮钢表面锰系复合磷化膜性能的影响

以齿轮钢作为基体制备锰系复合磷化膜,研究了磷化温度对锰系复合磷化膜的厚度、微观形貌、硬度和耐磨性能及与基体的结合强度的影响。结果表明:随着磷化温度从74℃升高到94℃,锰系复合磷化膜的厚度呈现先增加后降低的趋势,硬度先升高后降低,致密性和耐磨性能先提高后下降,与基体的结合强度等级先降低后升高,但是都低于2级,满足要求。磷化温度为88℃时制备的锰系复合磷化膜厚度达到11.4μm,致密性较好,且该磷化膜中PTFE颗粒的质量分数达到7.01%,硬度达到260.6 HV,因此表现出良好的耐磨性能,优于其他锰系复合磷化膜。

锰系薄膜磷化工艺的研究

压缩机零件锰系磷化膜层较薄,对磷化工艺参数的控制尤为重要。采用电化学方法,探究了磷化工艺参数总酸度(TA)、表调剂浓度和促进剂浓度对锰系磷化膜耐蚀性的影响,采用扫描电镜(SEM)观察了磷化膜的表面形貌。结果表明:锰系薄膜磷化工艺参数的最佳范围为:总酸度TA=30~35点,表调剂浓度0.10%~0.15%,促进剂浓度1.0 g/L。最优工艺所得磷化膜膜层致密,晶粒大小均匀。

硝酸镧浓度对齿轮钢表面锰系复合磷化膜性能的影响

为进一步改善锰系复合磷化膜的耐磨性能和耐腐蚀性能,从而为齿轮钢提供更好的抗磨损和腐蚀防护作用,选用硝酸镧作为促进剂添加到磷化液中,在齿轮钢表面制备锰系复合磷化膜。研究了硝酸镧浓度对锰系复合磷化膜的微观形貌、聚四氟乙烯(PTFE)颗粒质量分数、厚度、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:硝酸镧浓度为60 mg/L时制备的锰系复合磷化膜晶粒细化,致密性较好,PTFE颗粒质量分数、厚度和硬度分别达到6.2%、11.8μm、310.4 HV,表现出优良的耐磨性能和耐腐蚀性能。该锰系复合磷化膜的摩擦系数和磨损失重相比于齿轮钢都降低了30%,腐蚀电流密度相比于齿轮钢降低了近两个数量级,可以为齿轮钢提供更好的抗磨损和腐蚀防护作用。在一定范围内硝酸镧浓度增加促使锰系复合磷化膜的晶粒细化,致密性逐步改善,同时促进PTFE颗粒伴随着磷化膜沉积起到自润滑减摩作用,有效地改善锰系复合磷化膜的耐磨性能。另外,PTFE颗粒伴随着磷化膜沉积较好地填充晶粒间空隙,使锰系复合磷化膜发生电化学腐蚀反应的难度增加,腐蚀倾向减弱。

PTFE颗粒对齿轮钢锰系复合磷化膜性能的影响

以齿轮钢作基体制备锰系复合磷化膜,研究磷化液中PTFE颗粒质量浓度对磷化膜的微观形貌、耐蚀性、耐磨性及PTFE颗粒质量分数的影响。结果表明:PTFE颗粒起物理填充作用,对磷化膜的晶粒形态、尺寸及结合状态无影响。随PTFE颗粒质量浓度从0.015 kg/L增至0.09 kg/L,锰系复合磷化膜中PTFE颗粒质量分数先升后降,耐蚀性和耐磨性均明显提高而后下降。当PTFE颗粒的质量浓度为0.06 kg/L时,复合磷化膜中PTFE颗粒质量分数最高,达9.24%,大量PTFE颗粒弥散分布在晶粒表面和晶粒间隙,可有效阻挡腐蚀介质侵蚀,在摩擦界面形成一层固体润滑膜,起较好减摩作用。该锰系复合磷化膜更适合作表面改性层,大幅度提高齿轮钢制件表面的耐蚀性和耐磨性。

锰系磷化应用范围的扩大

锰系磷化膜因硬度高,膜厚,抗蚀力强等性能,而被广泛地应用于金属表面处理的润滑、防腐和耐磨上。但磷化时间较长,温度高,结晶粗,膜厚,灰多而不适用于涂漆,尤其是电泳涤漆,当加入研制的漆加剂后,可使温度降低,时间缩短,膜减薄,无挂灰,且光滑,生成的膜完全适合作电泳涤漆底层。