化學轉(zhuǎn)化膜匯總最終defla課件

1、化學轉(zhuǎn)化膜技術組員：凌茜 陳琳 袁義玄 許蘇柳 李思熠概述化學轉(zhuǎn)化膜技術是通過化學或電化學手段，使金屬表面形成的穩(wěn)定的化合物膜層的技術。它同金屬上其他的覆蓋層不一樣，它的產(chǎn)生必須有基體金屬的直接參與。也就是說，它是處在表面的基體金屬直接同選定介質(zhì)中的陰離子反應，使之形成自身轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物。由此可見，化學轉(zhuǎn)化膜的形成，實際上可以看作是受控金屬的腐蝕過程。什么叫金屬的腐蝕？單質(zhì)狀態(tài)的金屬包括其合金，在通常情況下會自發(fā)地與介質(zhì)其反應形成化合物，回到其礦物態(tài)，這是冶金的逆過程。這個過程不會一直進行下去，會很快停止，因為這時金屬與介質(zhì)形成的化合物在金屬表面累積，這層致密的金屬化合物形成一種“膜”，這時金屬就

2、好像穿上了一件外衣，阻礙了金屬與介質(zhì)的進一步接觸?；瘜W轉(zhuǎn)化膜定義化學轉(zhuǎn)化膜又稱金屬轉(zhuǎn)化膜。它是金屬表層原子與介質(zhì)中的陰離子相互反應，在金屬表面生成附著力良好的隔離層，這層化合物隔離層稱為化學轉(zhuǎn)化膜?；瘜W轉(zhuǎn)化膜技術的一般原理使某種金屬與某種特定的腐蝕液相接觸，在一定條件下兩者發(fā)生化學反應，由于濃差極化作用和陰、陽極極化作用等，在金屬表面形成一層附著力良好的、難溶的腐蝕生成物膜層。P.S. 電極上有（凈）電流流過時，電極電勢偏離其平衡值，此現(xiàn)象稱作極化。 根據(jù)電流的方向又可分為陽極化和陰極化。在陽極，電子流走了，離子化反應趕不上補充；在陰極，電子流入快，取走電子的陰極反應趕不上，這樣陽極電位向正移

3、，陰極電位向負移，從而縮小電位差，減緩了腐蝕。 濃差極化指由于溶液中有關物質(zhì)擴散速度小于電化學反應速度而造成的極化?；瘜W轉(zhuǎn)化膜的生成式 上述反應式是化學轉(zhuǎn)化膜反應的基本形式，具體的轉(zhuǎn)化膜形成過程要復雜的多，一般都包含多步化學反應和電化學反應，也包含多種物理化學變化過程。其反應產(chǎn)物也不像式中那樣單一，而是要復雜的多。 化學轉(zhuǎn)化膜的分類按基體材料的不同，分為鋁材轉(zhuǎn)化膜、鋅材轉(zhuǎn)化膜、鋼材轉(zhuǎn)化膜、鎂材轉(zhuǎn)化膜等；按用途分為涂裝底層轉(zhuǎn)化膜、塑性加工用轉(zhuǎn)化膜、防護性轉(zhuǎn)化膜、裝飾性轉(zhuǎn)化膜、減模或耐磨性轉(zhuǎn)化膜及絕緣性轉(zhuǎn)化膜等；按生產(chǎn)習慣上也可分為陽極氧化膜、化學氧化膜、磷化膜、鈍化膜及著色膜等?；瘜W轉(zhuǎn)化膜技術氧

4、化膜（發(fā)藍技術）磷酸鹽膜技術鉻酸鹽膜技術草酸鹽膜技術陽極氧化膜技術化學法電化學法鋼鐵的化學氧化 鋼鐵的化學氧化是將鋼鐵制件浸在含有氧化劑的堿性溶液中進行處理，使其表面形成一層保護性氧化膜的過程。 氧化膜主要由磁性氧化鐵(Fe3O4)組成，膜厚一般為0.51.5m，最厚可達2.5m。依據(jù)鋼鐵的成分、表面狀態(tài)和氧化操作條件的不同，氧化膜的顏色呈灰黑、深黑或藍黑色，故習慣上又稱為發(fā)藍或發(fā)黑。鋼鐵化學氧化的分類根據(jù)處理溫度的高低，鋼鐵的化學氧化可分為高溫化學氧化法和常溫化學氧化法。這兩種方法所用處理液成分不同，膜的組成不同，成膜機理也不同。鋼鐵化學氧化的機理鋼鐵表面化學氧化生成的氧化膜是由Fe3O4組

5、成， Fe3O4可以看作是HFeO2與Fe(OH)2的中和產(chǎn)物。在有氧化劑存在的堿性溶液中，這一轉(zhuǎn)化膜的形成歷程是一種電化學和化學過程。氧化膜的后處理鋼鐵工件通過化學氧化處理,得到的氧化膜雖然能提高耐蝕性，但其防護性仍然較差,所以氧化后還需進行皂化處理、浸油或在鉻酸鹽溶液里進行填充處理。鋼鐵的磷酸鹽處理將金屬制件浸入含有磷酸和可溶性磷酸鹽的溶液中進行處理(或采用噴淋方法)，使金屬表面生成一層難溶的、附著良好的磷酸鹽膜。在鋼鐵、鋁、鋅及其合金上均可得到磷酸鹽膜，對鋁、鋅及其合金進行磷酸鹽處理所得磷酸鹽膜僅用于涂漆前的打底，而鋼鐵磷化處理的應用十分廣泛。磷化處理的優(yōu)點磷化膜層的厚度一般為520m，

6、在磷化過程中鐵的溶解量很小，所以鋼鐵制件經(jīng)磷化處理后尺寸變化很小。 磷化處理所需設備簡單，操作方便，成本低，生產(chǎn)效率高。兩種鋼鐵表面的磷酸鹽膜鋼鐵表面上形成由基體金屬自身轉(zhuǎn)化生成的磷酸鹽和氧化物組成的表面膜，這種膜屬于真正的化學轉(zhuǎn)化膜，稱為轉(zhuǎn)化型磷酸鹽膜。使用含游離磷酸和加速劑的重金屬(鋅、錳、鐵)磷酸二氫鹽溶液，鋼鐵表面上得到的是由重金屬的磷酸一氫鹽或正磷酸鹽組成的膜，稱為假轉(zhuǎn)化膜(或準轉(zhuǎn)化型磷化)。鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜是一種賦予鋁合金表面優(yōu)越耐腐蝕性的不含鉻的金屬表面轉(zhuǎn)化液，及使用該化學轉(zhuǎn)化液的處理金屬表面方法。 鉻酸鹽膜的形成過程 鉻酸鹽膜的形成過程大致可分為三步：1.金屬表面被氧化并以離子的形

7、式轉(zhuǎn)入溶液，同時產(chǎn)生原子氫。2.初生的原子氫促使一定數(shù)量的六價鉻還原成三價鉻，并由于金屬溶液界面處的pH值升高，使三價鉻以膠體的氫氧化鉻形式沉淀。3. 氫氧化鉻膠體自溶液中吸附和結(jié)合一定數(shù)量的六價鉻，在金屬界面構(gòu)成具有某種組成的鉻酸鹽膜。鉻酸鹽化膜的抗蝕性高于磷化膜。 陽極氧化膜陽極氧化膜著色 硬質(zhì)陽極氧化膜 鋁和鋁合金的陽極氧化第一段A（曲線AB段）：無孔層形成。第一段B（曲線BC段）：多孔層形成。第一段C（曲線CD段）：多孔層增厚。氧化膜的生長過程就是氧化膜不斷生成和不斷溶解的過程。轉(zhuǎn)化膜的主要施工方法浸漬法、噴淋法、刷鍍法、滾鍍法、蒸氣噴槍法、三氯乙烯綜合處理法等。浸漬法刷鍍法滾鍍法刷鍍

8、法用一個同陽極連接并能提供電鍍需要的電解液的專用鍍筆，在作為陰極的制件表面上移動進行刷拭的電鍍方法。滾鍍法大批小零件放在滾動的容器中進行電鍍的過程 。種類：臥式滾鍍、傾斜式滾鍍和振動電鍍 基本特征： 1.滾鍍是在滾筒內(nèi)進行的 2.滾鍍是小零件在不停地翻滾的過程中進行的化學轉(zhuǎn)化膜的基本用途防銹耐磨裝飾涂裝底層塑性加工絕緣金屬表面的化學轉(zhuǎn)化膜能起到防護作用的原因：（1）.降低了金屬本身的化學活性，使金屬的熱力學穩(wěn)定性提高（2）.將金屬與環(huán)境介質(zhì)隔離開。 因此，按用途分為防護性轉(zhuǎn)化膜、減摩或耐磨轉(zhuǎn)化膜、裝飾性轉(zhuǎn)化膜、絕緣性轉(zhuǎn)化膜、涂裝底層轉(zhuǎn)化膜、塑性加工用轉(zhuǎn)化膜。 1.防銹功能轉(zhuǎn)化膜一方面降低金屬本

9、身的化學活性，提高了在環(huán)境介質(zhì)中的熱力學穩(wěn)定性，另一方面對環(huán)境介質(zhì)的隔離作用。作防銹用的化學轉(zhuǎn)化膜主要用于以下二種情況： 對部件有一般的防銹要求：如涂防銹油等，轉(zhuǎn)化膜作為底層很薄時即可應用。 對部件有較高的防銹要求，部件減少沖擊等外力作用：轉(zhuǎn)化膜要求均勻致密，且以厚者為佳.2.耐磨耐磨用化學轉(zhuǎn)化膜廣泛用于金屬與金屬面互相摩擦的部位。主要作用是：提高硬度；減少摩擦阻力（如表面上的磷酸鹽膜層具有很小的摩擦系數(shù)）；吸油：如磷酸鹽膜層具有良好的吸油能力，在金屬接觸面間產(chǎn)生了一緩沖層，從化學和機械兩方面保護了基體,減小磨損。3.裝飾 有的化學轉(zhuǎn)化膜具有各種色彩，如鋅鍍層經(jīng)過鉻酸鹽處理可以得到彩虹色、軍綠

10、色、亮白色、黑色等不同外觀。有的化學轉(zhuǎn)化膜由于多孔，可以進行染色，如鋁及其合金制品經(jīng)過陽極化處理后可以染上各種色彩。 4.涂裝底層 對鈦、鋁及其合金來說，電鍍的一個困難問題是表面易鈍化而導致結(jié)合不良。采用具有適當膜孔結(jié)構(gòu)的化學轉(zhuǎn)化膜作底層，可以使鍍層與基體金屬牢固結(jié)合。 化學轉(zhuǎn)化膜作為金屬鍍層的底層：作涂裝底層的化學膜要求膜層致密，質(zhì)地均勻，薄厚適宜，晶粒細小。5.塑性加工 金屬材料表面形成磷酸鹽膜后再進行塑性加工（例如進行鋼管，鋼絲等冷拉伸）時，可以減小拉拔力，延長拉拔模具受命，減少拉拔次數(shù)。在擠出工藝、深拉延工藝等各種冷加工方面均有廣泛的應用。6.絕緣（1）不良導體磷酸鹽膜層是電的不良導體

11、，所以很早就用它作為硅鋼板的絕緣層。這種絕緣層的特點是占空系數(shù)小、耐熱性良好，而且在沖裁加工時可減少工具磨損等。 （2）電偶腐蝕在工程和機械的結(jié)構(gòu)設計中，必須考慮到兩種不同金屬零件會由于裝配接觸而在使用環(huán)境的條件下產(chǎn)生電偶腐蝕的問題。而化學轉(zhuǎn)化膜（例如鎂合金上的鉻酸鹽和鋁及鋁合金上的陽極氧化膜）就可用于避免電偶腐蝕的發(fā)生。增大兩金屬表面間的接觸電阻；可以使較活潑的金屬在環(huán)境介質(zhì)中的電位變化，以降低配偶金屬之間的電位差。關于電偶腐蝕定義一：由于一種金屬與另一種金屬或電子導體構(gòu)成的腐蝕電池的作用而造成的腐蝕。 所屬學科：船舶工程（一級學科）；船舶腐蝕與防護（二級學科） 定義二：由于宏觀腐蝕電池的作用而產(chǎn)生的腐蝕。 所屬學科：機械工程（一級學科）；腐蝕與保護（二級學科）；腐蝕類型（三級學科） 化學轉(zhuǎn)化膜的實際效用 化學轉(zhuǎn)化膜同其它防護層(例如金屬鍍層)相比，化學轉(zhuǎn)化膜的防護功能是不高的，它往往不足于使金屬得到有效的保護,但與基體的結(jié)合力強。 化學轉(zhuǎn)化膜一般是與其它防護層聯(lián)合組成多元的防護層系統(tǒng)，化學轉(zhuǎn)化膜常作為這個多