转化膜
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
◇ 钢铁常温发黑机理：钢铁表面的发黑处理,可
得到均匀的黑色或蓝黑色外观，其表面膜的主要 成分是CuSe，功能与Fe3O4相似。
◇ 目前,常温发黑溶液在市场有商品供应,品种型
号甚多，其主要成分是CuSO4,二氧化硒,还含有 各种催化剂,缓冲剂,络合剂与辅助材料。
化学反应机理：
①SeO2溶于水中生成亚硒酸(H2SeO3):
<6>绝缘：磷酸盐膜层是电的不良导体，所以很早 就用它作为硅钢板的绝缘层。
<7>装饰：依靠自身的装饰外观，或者靠他的多孔性质能够 吸附各种美观的色料，常用于日常用品等的装饰上。
1. 4转化膜的主要施工方法
• 浸渍法 • 喷淋法 • 刷涂法 • 滚涂法 • 蒸气喷枪法 ● 三氯乙烯综合处
理法
浸渍法
刷 镀
滚镀法
法
2转化膜
□ 2.1 □ 2.2 □ 2.3 □ 2.4 □ 2.5
钢铁的化学氧化处理和磷化处理 铬酸盐钝化膜 草酸盐钝化 铝及其合金的氧化处理 微弧氧化
2.1 钢铁的化学氧化处理和磷化处理
2.1.1钢的氧化处理
钢的氧化处理(又称发蓝或发黑):钢铁在含 有氧化剂的溶液中进行处理，使其表面生成一 层均匀的蓝黑到黑色膜层的过程。
SeO2 + H2O ---> H2SeO3 ②钢铁工件浸入发黑液中时,溶液中的游离Cu与Fe发生置换
反应,金属铜覆盖在工件表面,且伴随着Fe的溶解: CuSO4 + Fe ---> FeSO4+Cu Fe + 2H＋ ---> Fe + H2
③金属Cu与H2SeO3发生氧化还原反应,生成黑色的硒化铜 膜,同时伴随着副反应发生,生成CuSeO3及FeSeO3的挂灰 成分:
化学反应机理为：
3Fe＋NaNO2＋5NaOH－－>3Na2FeO2＋H2O＋NH3
6Na2FeO2＋NaNO2＋5H2O－－>3Na2Fe2O4＋7NaOH＋NH3
Na2FeO2＋Na2Fe2O4＋2H2O－－>Fe3O4+4NaOH
在钢铁表面附近生成的Fe3O4，其在浓碱性溶液中的溶解度极 小，很快就从溶液中结晶析出，并在钢铁表面形成晶核，而后晶核 逐渐长大形成一层连续致密的黑色氧化膜。
在生成Fe3O4的同时，部分铁酸钠可能发生水解而生成氧化铁的水 物Na2Fe2O4＋（m＋1）H2O－>Fe2O3·mH2O+2NaOH
含水氧化铁在较高温度下失去部分水而形成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。
2.钢铁常温化学氧化(酸性化学氧化)
根据处理温度的高低，钢铁的化学氧化可分 为高温化学氧化法和常温化学氧化法。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。
1.钢铁高温化学氧化(碱性化学氧化)
<1>高温化学氧化是传统的发黑方法，一般是在强 碱溶液里添加氧化剂（如硝酸钠和亚硝酸钠）， 在140ºC左右的温度下处理15～90分钟，生成以 Fe3O4为主要成分的氧化膜，膜厚一般为0.5～ 1.5微米，最厚可达2.5微米。氧化膜具有较好的 吸附性，氧化膜很薄。对零件尺寸和精度几乎没 有影响。
致密，质地均匀，薄厚适宜，晶粒细小。
<4>防电偶腐蚀：在工程和机械的结构设计中，必 须考虑到两种不同金属零件会由于装配接触而在 使用环境的条件下产生电偶腐蚀的问题。而化学 转化膜的作用是：①增大两金属表面间的接触电 阻；②可以使较活泼的金属在环境介质中的电位 变化，以降低配偶金属之间的电位差。
<5>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）时， 可以减小拉拔力，延长拉拔模具受命，减少拉拔 次数。
mM nA Z M mA n nze
其中：M—表面金属，AZ- —介质中价态为z的阴离
子
注 ：上述反应式是化学转化膜反应的基本形式，具体的转
化膜形成过程要复杂的多，一般都包含多步化学反应和电 化学反应，也包含多种物理化学变化过程。其反应产物也 不像式中那样单一，而是要复杂的多。
1. 2转化膜的分类
按用途分为： 功能性膜（耐磨、减摩、润滑、电绝缘、冷成型加工、涂层基底） 防护性 装饰性
1. 3转化膜的基本用途
<1>防锈：转化膜一方面降低金属本身的化学活性， 提高了在环境介质中的热力学稳定性，另一方面 对环境介质的隔离作用。作防锈用的化学转化膜 主要用于以下二种情况：
①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。
<2>耐磨：耐磨用化学转化膜广泛用于金属与金属 面互相摩擦的部位。其主要作用是①提高硬度， ②减少摩擦阻力（如表面上的磷酸盐膜层具有很 小的摩擦系数），③吸油：如磷酸盐膜层具有良 好的吸油能力，在金属接触面间产生了一缓冲层， 从化学和机械两方面保护了基体,减小磨损。
<3>涂装涂层：化学转化膜在某些情况下也可作为 金属镀层的底层。作涂装底层的化学膜要求膜层
②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。
需要注意的是：
虽然化学转化膜有一定的防护作用，来自百度文库是同别 的防护层（例如金属镀层等）比较，其防护功效是 不十分显著的，它往往不足以使金属得到有效的保 护，所以金属在施行化学转化处理后，通常大都需 要补以其他防护措施。
*按形成机理分为： 化学转化膜（无外加电流） 电化学转化膜（有外加电流）
按膜的主要组成物分为： 氧化物膜：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：金属在磷酸盐溶液中形成的膜，其成膜过程称磷化； 铬酸盐膜：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； 草酸盐膜：钢铁材料在含有草酸盐溶液中处理得到的草酸盐膜
转化膜技术
汇报人：张慧桥 指导老师：刘小萍 教授
1 概述
1.1定义及基本原理
定义： 转化膜技术是通过化学或电化学手段，使金属表
面形成稳定的化合物膜层的方法。
机理： 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。
特点：
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和化 学镀膜层大的多。
得到均匀的黑色或蓝黑色外观，其表面膜的主要 成分是CuSe，功能与Fe3O4相似。
◇ 目前,常温发黑溶液在市场有商品供应,品种型
号甚多，其主要成分是CuSO4,二氧化硒,还含有 各种催化剂,缓冲剂,络合剂与辅助材料。
化学反应机理：
①SeO2溶于水中生成亚硒酸(H2SeO3):
<6>绝缘：磷酸盐膜层是电的不良导体，所以很早 就用它作为硅钢板的绝缘层。
<7>装饰：依靠自身的装饰外观，或者靠他的多孔性质能够 吸附各种美观的色料，常用于日常用品等的装饰上。
1. 4转化膜的主要施工方法
• 浸渍法 • 喷淋法 • 刷涂法 • 滚涂法 • 蒸气喷枪法 ● 三氯乙烯综合处
理法
浸渍法
刷 镀
滚镀法
法
2转化膜
□ 2.1 □ 2.2 □ 2.3 □ 2.4 □ 2.5
钢铁的化学氧化处理和磷化处理 铬酸盐钝化膜 草酸盐钝化 铝及其合金的氧化处理 微弧氧化
2.1 钢铁的化学氧化处理和磷化处理
2.1.1钢的氧化处理
钢的氧化处理(又称发蓝或发黑):钢铁在含 有氧化剂的溶液中进行处理，使其表面生成一 层均匀的蓝黑到黑色膜层的过程。
SeO2 + H2O ---> H2SeO3 ②钢铁工件浸入发黑液中时,溶液中的游离Cu与Fe发生置换
反应,金属铜覆盖在工件表面,且伴随着Fe的溶解: CuSO4 + Fe ---> FeSO4+Cu Fe + 2H＋ ---> Fe + H2
③金属Cu与H2SeO3发生氧化还原反应,生成黑色的硒化铜 膜,同时伴随着副反应发生,生成CuSeO3及FeSeO3的挂灰 成分:
化学反应机理为：
3Fe＋NaNO2＋5NaOH－－>3Na2FeO2＋H2O＋NH3
6Na2FeO2＋NaNO2＋5H2O－－>3Na2Fe2O4＋7NaOH＋NH3
Na2FeO2＋Na2Fe2O4＋2H2O－－>Fe3O4+4NaOH
在钢铁表面附近生成的Fe3O4，其在浓碱性溶液中的溶解度极 小，很快就从溶液中结晶析出，并在钢铁表面形成晶核，而后晶核 逐渐长大形成一层连续致密的黑色氧化膜。
在生成Fe3O4的同时，部分铁酸钠可能发生水解而生成氧化铁的水 物Na2Fe2O4＋（m＋1）H2O－>Fe2O3·mH2O+2NaOH
含水氧化铁在较高温度下失去部分水而形成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。
2.钢铁常温化学氧化(酸性化学氧化)
根据处理温度的高低，钢铁的化学氧化可分 为高温化学氧化法和常温化学氧化法。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。
1.钢铁高温化学氧化(碱性化学氧化)
<1>高温化学氧化是传统的发黑方法，一般是在强 碱溶液里添加氧化剂（如硝酸钠和亚硝酸钠）， 在140ºC左右的温度下处理15～90分钟，生成以 Fe3O4为主要成分的氧化膜，膜厚一般为0.5～ 1.5微米，最厚可达2.5微米。氧化膜具有较好的 吸附性，氧化膜很薄。对零件尺寸和精度几乎没 有影响。
致密，质地均匀，薄厚适宜，晶粒细小。
<4>防电偶腐蚀：在工程和机械的结构设计中，必 须考虑到两种不同金属零件会由于装配接触而在 使用环境的条件下产生电偶腐蚀的问题。而化学 转化膜的作用是：①增大两金属表面间的接触电 阻；②可以使较活泼的金属在环境介质中的电位 变化，以降低配偶金属之间的电位差。
<5>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）时， 可以减小拉拔力，延长拉拔模具受命，减少拉拔 次数。
mM nA Z M mA n nze
其中：M—表面金属，AZ- —介质中价态为z的阴离
子
注 ：上述反应式是化学转化膜反应的基本形式，具体的转
化膜形成过程要复杂的多，一般都包含多步化学反应和电 化学反应，也包含多种物理化学变化过程。其反应产物也 不像式中那样单一，而是要复杂的多。
1. 2转化膜的分类
按用途分为： 功能性膜（耐磨、减摩、润滑、电绝缘、冷成型加工、涂层基底） 防护性 装饰性
1. 3转化膜的基本用途
<1>防锈：转化膜一方面降低金属本身的化学活性， 提高了在环境介质中的热力学稳定性，另一方面 对环境介质的隔离作用。作防锈用的化学转化膜 主要用于以下二种情况：
①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。
<2>耐磨：耐磨用化学转化膜广泛用于金属与金属 面互相摩擦的部位。其主要作用是①提高硬度， ②减少摩擦阻力（如表面上的磷酸盐膜层具有很 小的摩擦系数），③吸油：如磷酸盐膜层具有良 好的吸油能力，在金属接触面间产生了一缓冲层， 从化学和机械两方面保护了基体,减小磨损。
<3>涂装涂层：化学转化膜在某些情况下也可作为 金属镀层的底层。作涂装底层的化学膜要求膜层
②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。
需要注意的是：
虽然化学转化膜有一定的防护作用，来自百度文库是同别 的防护层（例如金属镀层等）比较，其防护功效是 不十分显著的，它往往不足以使金属得到有效的保 护，所以金属在施行化学转化处理后，通常大都需 要补以其他防护措施。
*按形成机理分为： 化学转化膜（无外加电流） 电化学转化膜（有外加电流）
按膜的主要组成物分为： 氧化物膜：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：金属在磷酸盐溶液中形成的膜，其成膜过程称磷化； 铬酸盐膜：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； 草酸盐膜：钢铁材料在含有草酸盐溶液中处理得到的草酸盐膜
转化膜技术
汇报人：张慧桥 指导老师：刘小萍 教授
1 概述
1.1定义及基本原理
定义： 转化膜技术是通过化学或电化学手段，使金属表
面形成稳定的化合物膜层的方法。
机理： 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。
特点：
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和化 学镀膜层大的多。