化學(xué)轉(zhuǎn)化膜匯總最終defla.ppt

1、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù),組員：凌茜 陳琳 袁義玄 許蘇柳 李思熠,概述,化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)是通過化學(xué)或電化學(xué)手段，使金屬表面形成的穩(wěn)定的化合物膜層的技術(shù)。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(yīng)，使之形成自身轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物。由此可見，化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的形成，實(shí)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(huì)自發(fā)地與介質(zhì)其反應(yīng)形成化合物，回到其礦物態(tài)，這是冶金的逆過程。 這個(gè)過程不會(huì)一直進(jìn)行下去，會(huì)很快停止，因?yàn)檫@時(shí)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”

2、，這時(shí)金屬就好像穿上了一件外衣，阻礙了金屬與介質(zhì)的進(jìn)一步接觸。,化學(xué)轉(zhuǎn)化膜定義,化學(xué)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(yīng)，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(xué)轉(zhuǎn)化膜。,化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)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(xué)反應(yīng)，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(shí)，電極電勢(shì)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(yīng)趕不上補(bǔ)充；在陰極，電子流入快，取走電子的陰極反應(yīng)趕不

3、上，這樣陽極電位向正移，陰極電位向負(fù)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(guān)物質(zhì)擴(kuò)散速度小于電化學(xué)反應(yīng)速度而造成的極化。,化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的生成式,上述反應(yīng)式是化學(xué)轉(zhuǎn)化膜反應(yīng)的基本形式，具體的轉(zhuǎn)化膜形成過程要復(fù)雜的多，一般都包含多步化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)，也包含多種物理化學(xué)變化過程。其反應(yīng)產(chǎn)物也不像式中那樣單一，而是要復(fù)雜的多。,化學(xué)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(hù)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(xí)慣上也可分為陽極氧化膜、化學(xué)氧化膜、磷化膜、鈍化

4、膜及著色膜等。,化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù),氧化膜（發(fā)藍(lán)技術(shù)） 磷酸鹽膜技術(shù) 鉻酸鹽膜技術(shù) 草酸鹽膜技術(shù) 陽極氧化膜技術(shù),化學(xué)法,電化學(xué)法,鋼鐵的化學(xué)氧化,鋼鐵的化學(xué)氧化是將鋼鐵制件浸在含有氧化劑的堿性溶液中進(jìn)行處理，使其表面形成一層保護(hù)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(dá)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(lán)黑色，故習(xí)慣上又稱為發(fā)藍(lán)或發(fā)黑。,鋼鐵化學(xué)氧化的分類,根據(jù)處理溫度的高低，鋼鐵的化學(xué)氧化可分為高溫化學(xué)氧化法和常溫化學(xué)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(jī)理也不同。,鋼鐵化學(xué)

5、氧化的機(jī)理,鋼鐵表面化學(xué)氧化生成的氧化膜是由Fe3O4組成， 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(xué)和化學(xué)過程。,氧化膜的后處理,鋼鐵工件通過化學(xué)氧化處理,得到的氧化膜雖然能提高耐蝕性，但其防護(hù)性仍然較差,所以氧化后還需進(jìn)行皂化處理、浸油或在鉻酸鹽溶液里進(jìn)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(jìn)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(duì)鋁、鋅及其合金進(jìn)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

6、化處理的應(yīng)用十分廣泛。,磷化處理的優(yōu)點(diǎn),磷化膜層的厚度一般為520m，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(shè)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(xué)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(zhǔn)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(xué)轉(zhuǎn)化液的處理金屬表面方法。,鉻酸

7、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式轉(zhuǎn)入溶液，同時(shí)產(chǎn)生原子氫。 2.初生的原子氫促使一定數(shù)量的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，并由于金屬溶液界面處的pH值升高，使三價(jià)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(jià)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

8、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,刷鍍法,用一個(gè)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(dòng)進(jìn)行刷拭的電鍍方法。,滾鍍法,大批小零件放在滾動(dòng)的容器中進(jìn)行電鍍的過程 。 種類：臥式滾鍍、傾斜式滾鍍和振動(dòng)電鍍 基本特征： 1.滾鍍是在滾筒內(nèi)進(jìn)行的 2.滾鍍是小零件在不停地翻滾的過程中進(jìn)行的,化學(xué)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(xué)轉(zhuǎn)化膜能起到防護(hù)作用的原因：,（1）.降低了金屬本身的化學(xué)活性，使金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性提高 （2）.將金屬與環(huán)境介質(zhì)隔離開。 因此，按

9、用途分為防護(hù)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身的化學(xué)活性，提高了在環(huán)境介質(zhì)中的熱力學(xué)穩(wěn)定性，另一方面對(duì)環(huán)境介質(zhì)的隔離作用。作防銹用的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜主要用于以下二種情況： 對(duì)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(shí)即可應(yīng)用。 對(duì)部件有較高的防銹要求，部件減少?zèng)_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(xué)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

10、，在金屬接觸面間產(chǎn)生了一緩沖層，從化學(xué)和機(jī)械兩方面保護(hù)了基體,減小磨損。,3.裝飾,有的化學(xué)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、軍綠色、亮白色、黑色等不同外觀。有的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜由于多孔，可以進(jìn)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(duì)鈦、鋁及其合金來說，電鍍的一個(gè)困難問題是表面易鈍化而導(dǎo)致結(jié)合不良。采用具有適當(dāng)膜孔結(jié)構(gòu)的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜作底層，可以使鍍層與基體金屬牢固結(jié)合。 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜作為金屬鍍層的底層：作涂裝底層的化學(xué)膜要求膜層致密，質(zhì)地均勻，薄厚適宜，晶粒細(xì)小。,5.塑性加工,金屬材料表面形成磷酸鹽膜后再進(jìn)行塑性加工（例如進(jìn)行鋼管，鋼絲等冷拉

11、伸）時(shí)，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(yīng)用。,6.絕緣（1）不良導(dǎo)體,磷酸鹽膜層是電的不良導(dǎo)體，所以很早就用它作為硅鋼板的絕緣層。這種絕緣層的特點(diǎn)是占空系數(shù)小、耐熱性良好，而且在沖裁加工時(shí)可減少工具磨損等。,（2）電偶腐蝕,在工程和機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須考慮到兩種不同金屬零件會(huì)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(xué)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(guān)于電偶腐蝕,定義一：由于一種金屬與另一種金屬或電子導(dǎo)體構(gòu)成的腐蝕電池的作用而造成的腐蝕。 所屬學(xué)科：船舶工程（一級(jí)學(xué)科）；船舶腐蝕與防護(hù)（二級(jí)學(xué)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(xué)科：機(jī)械工程（一級(jí)學(xué)科）；腐蝕與保護(hù)（二級(jí)學(xué)科）；腐蝕類型（三級(jí)學(xué)科）,化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的實(shí)際效用,化學(xué)轉(zhuǎn)化膜同其它防護(hù)層(例如金屬鍍層)相比，化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的防護(hù)功能是不高的，它往往不足于使金屬得到有效的保護(hù),但與基體的結(jié)合力強(qiáng)。 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜一般是與其它防護(hù)層聯(lián)合組成多元的防護(hù)層系統(tǒng)，化學(xué)轉(zhuǎn)化膜常作為這個(gè)多元