转化膜
化学转化膜的工艺流程
化学转化膜的工艺流程一、化学转化膜是啥。
化学转化膜啊，就像是给金属表面穿上了一层特别的“衣服”。
这层“衣服”可不是为了好看哦，它有着很多厉害的功能。
比如说可以让金属更耐腐蚀，就像给金属打了一把防止生锈的小伞。
而且还能增加金属表面的硬度，让金属变得更坚强，就像给它做了个小小的强化训练一样。
二、工艺流程中的表面预处理。
1. 脱脂处理。
这个就像是给金属洗个澡，把它表面那些油腻腻的东西都去掉。
如果金属表面有油，后面的转化膜就很难好好地形成啦。
就好比你要在墙上画画，要是墙上都是油，颜料肯定粘不住呀。
我们可以用一些专门的脱脂剂，把金属放在里面泡一泡，或者拿布擦一擦，让它的表面变得干干净净的。
2. 除锈。
金属有时候会生锈，生锈的地方就像是金属身上的小伤口。
我们得把这些锈除掉，不然也会影响转化膜的质量。
可以用砂纸轻轻地打磨，把锈迹都磨掉，让金属露出它原本光滑的“皮肤”。
这就像是给金属做个小美容，把那些瑕疵都去掉。
三、化学转化膜的形成。
1. 浸泡法。
这是一种很常见的方法呢。
把经过预处理的金属放到含有化学转化膜形成剂的溶液里去浸泡。
就像把小饼干放进牛奶里泡一泡，金属在溶液里就会慢慢地发生化学反应，然后在表面形成转化膜。
这个过程需要一点时间，就像小饼干要泡一会儿才能充分吸收牛奶的味道一样。
而且溶液的浓度、温度还有浸泡的时间，都对转化膜的质量有很大的影响。
如果溶液太稀，可能就没办法形成完整的膜；温度太低呢，反应就会很慢；浸泡时间太短，膜可能就太薄了，起不到很好的保护作用。
2. 喷淋法。
这个方法就比较酷啦。
把化学转化膜形成剂的溶液像小喷泉一样喷到金属表面上。
这样做的好处是可以处理一些形状比较复杂的金属部件。
因为喷淋可以到达那些浸泡法不容易触及的小角落。
不过呢，这个方法对设备的要求就比较高一点，得有专门的喷淋设备才行。
四、后处理。
转化膜形成之后也不能就这么不管啦。
我们还得给它做个后处理。
比如说清洗一下，把表面残留的溶液洗干净。
表面处理技术概论-第4章 转化膜技术
⑶铝及铝合金阳极氧化膜的特点
①功能性：可以通过封孔处理以提高其保护性，也可在孔隙 中沉积特殊性能的物质而获得某些特殊功能，从而形成多 种多样的功能性膜层。
②吸附性：由于氧化膜呈现多孔结构，且微孔的活性较高， 有很好的吸附性。氧化膜对各种染料、盐类、润滑剂、石 蜡、干性油、树脂等均表现出很高的吸附能力。
4.1.4 表面转化膜用途
⑴提高材料的耐蚀性 ；氧化或磷化 ⑵提高材料的减摩耐磨性；磷化 ⑶提高材料的装饰性 ；钝化 ；着色 ⑷用作涂装底层；磷化膜 ⑸绝缘；磷化膜 ⑹防爆；瓦斯，粉尘，铝及铝合金与不锈钢
碰撞易通过铝热反应发生火花引爆。
• 4.2 阳极氧化
• 4.2.1 铝及铝合金的阳极氧化 • 4.2.2 铝阳极氧化膜的着色和封闭 • 4.2.3 镁合金阳极氧化
• 铝及铝合金进行阳极氧化时，由于电解质 是强酸性的，阳极电位较高，因此阳极反 应首先是水的电解，产生初生态的[O]，氧 原子立即对铝发生氧化反应，生成氧化铝， 即薄而致密的阳极氧化膜。阳极发生的反 应如下：
H2O-2e-→[O]+2H+
2Al+3[O]→A12O3
阴极只是起导电作用和析氢反应：
4.1 转化膜技术简介
• 转化膜是指由金属的外层原子和选配的介质的阴 离ne
镁合金摩托车端盖磷酸盐转化膜
它的生成必须有基底金属的 直接参与，也就是说，它是 处在表层的基底金属直接同 选定介质中的阴离子反应， 使之达成自身转化的产物 （MmAn）。
易实现机械化或自动化作业，生产效 率高，转化处理周期短、成本低，但 设备投资大
无需专用处理设备，投资最省、工艺 灵活简便。但生产效率低、转化膜性 能差、膜层质量不易保证
适用范围
转化膜
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· 2O+2NaOH mH 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。
表1－1铝及铝合金碱性铬酸盐化学氧化溶液的配方及工艺条件
组成物的质量浓度 /G· L-1 碳酸钠 铬酸钠 配 方 编 号 1 40～60 15～25 2 50～60 15～20 3 40～50 10～20
氢氧化钠
磷酸三钠 硅酸钠 温度/℃ 时间/MIN
2～5
1.5～2 0.6～1.0 85～100 5～8 95～100 8～10 90～95 8～10
3.氧化膜的后处理 钢铁工件通过化学氧化处理,得到的氧化膜其防 护性仍然较差,所以氧化后还需进行皂化处理、浸油 或在铬酸盐溶液里进行填充处理。 4.不合格氧化膜的退除 不合格氧化膜经脱脂后,在10～15％(体积分数) 的HCl或H2SO4中浸蚀数秒或数十秒即可退除,然后 可再重新氧化。
2.1.2钢铁的磷化处理
2.钢铁常温化学氧化(酸性化学氧化)
◇ 钢铁常温发黑机理：钢铁表面的发黑处理,可
化学转化膜
(9-5) (9-4)
使反应(9-5)向右移动，并且使Fe的界面处pH值不断上升，溶液中所 生成的不溶性磷酸锌浓度不断增加，最后终于超越了它的溶度积。
由于Fe离子从基体进入溶液中的扩散速率一般比反应的速率低，因 此磷酸锌能够迅速而整齐地沉积在金属表面上，成为致密的膜层。
(3) 钝化的影响：在稀铬酸或铬酸盐溶液(0.01％)里进行后处理，可以 减小磷化膜自由孔隙面积，不仅可提高抗蚀性，还 可改善用漆层的性能。
(4) 温度的影响： 磷酸锌膜晶体结构相当于-磷锌矿[Zn3(PO4)24H2O]， 在105C，140C，163C分别可形成-磷锌矿(斜方晶 系片状体)、-磷锌矿(斜方晶系)以及-磷锌矿(单斜晶 系)结晶。
使用的处理剂称为成膜型处理剂，其使用实例是磷酸锌、 磷酸锰等。
转化膜的基本用途：
①防锈：转化膜作为底层很薄时即可应用；对部件有较高的 防锈要求时，转化膜需均匀致密，且以厚者为佳。
②耐磨：磷酸盐膜层具有很小的摩擦系数和良好的吸油作用。 在金属接触面间产生了一缓冲层，从而减小磨损。
③涂装底层：作为涂装底层的化学膜要求膜层致密、质地 均匀、薄厚适宜、晶粒细小。
(9-3)
锰盐主要按(9-1)式电离，锌盐几乎全按(9-3)式电离。
锰系磷酸盐膜生成机理
Mn(H2PO4)22H2O 30g
H2O
1L
在97～99C下加热1h，溶液发生如下电离反应: Mn(H2PO4)2 MnHPO4 + H3PO4
(9-1)
反应平衡之后，溶液中存在着一定数量的磷酸分子，未电离的 Mn(H2PO4)2分子以及不溶性的MnHPO4沉淀。 把净化的钢铁件浸入此溶液之中，发生以下反应：
化学转化膜技术
化学转化膜技术《化学转化膜技术》嘿，同学们！今天咱们来聊聊化学转化膜技术，不过在这之前呢，咱们得先把一些化学的基础知识搞清楚，这样才能更好地理解这个技术。
咱们先来说说化学键。
化学键就像是原子之间的小钩子，把原子们紧紧地连在一起。
这里面有两种特别的“小钩子”，一种是离子键，一种是共价键。
离子键啊，就好比是带正电和带负电的原子像超强磁铁一样吸在一起。
比如说氯化钠，钠原子把一个电子给了氯原子，钠原子就带正电，氯原子带负电，它们就因为这种正负相吸的力量紧紧地靠在一起了。
而共价键呢，就像是原子们共用小钩子连接起来。
像氢气分子，两个氢原子就共用一对小钩子，这样就形成了一个稳定的氢气分子。
再说说化学平衡吧。
这就像是一场拔河比赛，反应物和生成物就像是两队人。
在比赛开始的时候，可能反应物这边人多力量大，反应就朝着生成物那边进行得比较快。
但是随着反应的进行，生成物这边的力量也慢慢起来了。
等到两边的力量达到一个平衡，也就是正反应的速率和逆反应的速率相等的时候，就像拔河的两队谁也拉不动谁了，这时候反应物和生成物的浓度就不再变化了，这就是化学平衡的状态。
还有分子的极性呢。
这个可以类比成小磁针。
比如说水，水是极性分子，就像一个小磁针一样。
氧原子那一端就像是磁针的南极，带负电，氢原子那一端就像是北极，带正电。
而二氧化碳就不一样了，二氧化碳是直线对称的分子，它就像一个两边完全一样的东西，是个非极性分子，就没有这种像小磁针一样的极性。
接下来讲讲配位化合物。
这个就好比是一场聚会，中心离子就是聚会的主角，而配体呢，就是那些提供孤对电子来共享的小伙伴。
比如说在[Cu(NH₃)₄]²⁺这个配位化合物里，铜离子就是主角，氨分子就是那些来和铜离子一起玩，提供孤对电子的小伙伴，它们凑在一起就形成了这个配位化合物。
氧化还原反应中的电子转移也很有趣。
这就像是一场交易。
就拿锌和硫酸铜反应来说吧，锌原子就像一个慷慨的商人，把自己的电子给了铜离子。
转化膜处理的概念特点及使用场景
转化膜处理的概念特点及使用场景
转化膜处理是一种新型的表面处理技术，它采用化学方法将物体表面上的一层物质转化为具有特殊性质的膜层。
这种处理方式具有以下几个特点：
1. 可以改变物体表面的化学性质。
转化膜处理能够使物体表面变得更加亲水或疏水，从而改善其表面润湿性和润滑性。
2. 可以增强物体表面的耐腐蚀性。
转化膜处理能够在物体表面形成一层致密的膜层，从而防止其受到外界化学物质的侵蚀。
3. 可以提高物体表面的机械性能。
转化膜处理能够使物体表面变得更加硬度和耐磨，从而提高其使用寿命和稳定性。
在实际应用中，转化膜处理经常用于以下场景：
1. 金属表面的防腐蚀处理。
利用转化膜处理能够在金属表面形成一层锌、铬、钛等物质的氧化膜，从而防止其被氧化和腐蚀。
2. 汽车、飞机等机械设备表面的润滑处理。
利用转化膜处理能够使机械设备表面变得更加光滑，从而减少摩擦力，提高设备运行效率。
3. 半导体器件表面的电学性能调节。
利用转化膜处理能够在半导体器件表面形成一层特殊的膜层，从而改变其电学性能，提高器件的性能指标。
- 1 -。
2011电镀工艺学第10章转化膜
盐酸（HCl，0.1mol/L）
0.8ml
磷化后处理
磷化后，可根据工件的用途进行后处 理，以提高磷化膜的抗蚀性能。磷化膜后 处理通常采用填充和封闭处理。填充处理 的工艺规范见表10.5：
磷化膜的封闭可用涂漆或锭子油，当使 用锭子油封闭时，油温为105～110℃，将 零件浸渍5～10分钟即可。
磷化膜填充处理工艺
磷化膜性能
磷化膜的颜色随着基体材料及磷化工艺 的不同由暗灰到黑灰色。磷化膜的主要成 分是磷酸盐和磷酸氢盐。
磷化膜在金属的冷变形加工的制造业中 能较好地改善摩擦表面的润滑性能，能减 少加工裂纹和表面拉伤，延长工具和模具 的使用寿命；
磷化膜在大气条件下较稳定，本身的
耐蚀性并不高，但磷化膜经封闭填充、浸 油或涂漆处理，能进一步提高其耐蚀性。
四合一磷化：所谓“四合一”磷化是将 除油、
除锈、磷化和钝化四个工序综合在一个槽中进行， 采用这种工艺可简化工序，减少设备和作业面积， 缩短工时，提高劳动生产率，降低成本，便于实 现机械化和自动化生产。用此法获得的磷化膜均 匀、细致，有一定耐蚀性和绝缘性。
电化学磷化：用电化学方法促进磷化
过程方面作过大量研究，但在工业上应用 还不成熟，一般电化学磷化可简化处理液 成分，避免氧化剂作促进剂时的弊病（如 生产过程产生有毒气体、溶液稳定性差、 泥渣量大、成本高），在低温条件下快速 获得很薄而高性能的磷化膜。
转化膜
所谓转化膜是指金属表面的原子层与某些介 质的阴离子反应生成的膜。转化膜主要有以下几 类：
1. 磷酸盐膜，其成膜过程称为磷化。 2. 氧化物膜，其成膜过程称为氧化，对钢铁零件 的氧化又称为“发蓝”或“发黑”。
3. 金属着色膜，在金属的表面采用不同的方法得 到有色膜层，如：铜、锌、镍、不锈钢等的着色。
第7章 化学转化膜
第7章 化学转化膜化学转化膜是金属或镀层金属表层原子与水溶液介质中的阴离子相互反应，在金属表面形成含有自身成分附着性好的化合物膜。
成膜的典型反应式如下：z m n m M nAM A nze -+→+ （7-1）式中，M 为与介质反应的金属或镀层金属；A z-为介质中价态为z 的阴离子。
转化膜是表层的基底金属直接与介质阴离子反应，形成基底金属化合物（M m A n ）。
可见化学转化膜实际上是一种受控的金属腐蚀过程。
上述反应式中，电子可视为反应产物，转化膜的形成可以是金属与介质界面间的化学反应，也可以是施加外电源进行的电化学反应。
前者为化学法，后者为电化学法（阳极氧化）。
化学法时反应式产生的电子将传递给介质中的氧化剂。
电化学法时所产生的电子将传递给与外电源相接的阳极，以阳极电流形式脱离反应体系。
实际上，化学转化膜形膜过程相当复杂，存在着伴生或二次反应。
因此得到的转化膜的实际组成往往也不是按上式反应生成典型的化合物膜。
例如，钢铁件在磷酸盐溶液中进行磷化处理时，所得到磷化膜的主要组成是二次反应生成的产物，即锌和锰的磷酸盐。
尽管如此，考虑到化学转化膜形成过程的复杂性，以及二次反应产物也是金属基底自身转化的诱导才生成的，所以一般不再严格进行区分，都称为化学转化膜。
转化膜的形成方法大多是化学法，也可以用电化学法。
化学法是将金属在溶液中浸渍，通过化学反应形成转化膜，也可将溶液喷射于工件表面，通过化学反应成膜。
转化膜按它的组成物分为氧化物膜、硫化物膜、铬酸盐膜、磷酸盐膜和草酸盐膜。
电化学氧化法（阳极氧化法）是指工件作为阳极，在电解液中电化学处理，在金属表面形成10~20μm 稳定的转化膜的过程，也称电化学转化膜。
阳极氧化法可以大大提高铝及铝合金耐蚀耐磨性；可以改善外观，作为装饰用。
还能提高金属的热绝缘性和表层电阻，同时也可以作为油漆的底层。
转化膜用途十分广泛，可以分为：涂装底材用转化膜，塑性加工用转化膜，耐磨损用转化膜，防锈用转化膜，绝缘用转化膜和其他功用转化膜（如搪瓷底材用转化膜、装饰用转化膜）。
- 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)。
稀土转化膜循环阳极极化曲线图
2014-6-16
相对环面积
各种转化膜循环阳极曲线得到的数据
2014-6-16
金相照片
SiCp/Al 表面Ce转化膜NaCl溶液浸泡前后表面形貌
2014-6-16
总结
• 利用Ce盐稀土转化膜对SiCp/Al复合材料进行的表面处理， 是一种非常有效的表面防腐手段。其方法工艺简单，对环 境无污染，具有很好的应用前景。 • 铝基复合材料表面稀土转化膜呈金黄色，耐蚀性优于传统 的化学氧化及阳极氧化。 • 铝基复合材料表面转化膜的耐蚀性可用简单的湿热试验或 盐水浸渍试验进行评价，也可用电化学的方法测量计算其 相对环面积从而进行比较。 • SiCp/Al表面3价Ce盐稀土转化膜性能略优于4价Ce盐稀土 转化膜，但两种转化膜的防腐效果都优于其他传统表面处 理方法。
劣势： • 对人及自然的毒性、污染
2014-6-16
阳极氧化
定义： • 铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下，由于外 加电流的作用下，在铝制品（阳极）上形成一层氧化膜的 过程。 劣势： • 氧化膜疏松，需要进行封闭处理 • 无法应用于SiCp/Al复合材料
2014-6-16
稀土转化膜
• 稀土转化膜的研究目的是为了作为铬酸盐转化膜的替代物 • 优势： • 对人体及环境的危害较小 • • • • 劣势： 工艺时间长 不具备自愈能力 综合性能有待提高
X X √ X 铬酸盐转化膜 阳极氧化 稀土转化膜 达克罗涂层 剧毒 SiCp不导电 暂无应用
2014-6-16
SiCp/Al表面稀土转化膜
稀土转化膜
3+ Ce 转化膜
2014-6-16
4+ Ce 转化膜
稀土转化膜
• 前处理工艺
将Al6061/SiCp切成 25X50mm 的标准试样 砂纸打磨抛光 用丙酮擦洗表面打磨残留的粉尘 有机溶剂除油 在沸水中预处理10min。
3
阳极氧化 无变化 无变化 局部出现腐 蚀点 腐蚀继续加 重
4
Ce3+转化膜 无变化 无变化 膜褪色,边角 出现腐蚀点 表面出现白 色腐蚀点
5
Ce4+转化膜 无变化 无变化 膜褪色,边角 出现腐蚀点 表面出现白 色腐蚀点
2014-6-16
盐水浸渍
序号 工艺 1天 3天 7天 10天 14天 21天
极化曲线
循环阳极极化曲线：
• 循环阳极极化曲线是研究点腐蚀的一种有效方法，阳极正 扫描极化曲线的抬头电势为击穿电势Eb。 • 由Eb可以判断点蚀发生的难易程度。
2014-6-16
相对环面积
“相对环面积”的计算方法：
• 相对环面积 = 环面积 / ( 电势区间 ) 2
2014-6-16
相对环面积
2014-6-16
稀土转化膜
• 转化膜工艺 +3价处理液 +4价处理液
Ce(NO3)3 3g/L Ce(CO3)2 促进剂 0.3g/L 促进剂 pH 5 pH 温度 30°C 温度 时间 120min 时间
2014-6-16
5g/L 0.5g/L 4.5 35°C 100min
稀土转化膜
(a)
2014-6-16
参考文献
6.李红玲, 刘双枝. 金属表面无铬替代处理技术的研究进展[J]. 表面技 术, 2013, 42(2): 112-115 7.孙焕焕, 王辉. ZL101铝合金表面复合防护膜制备及膜层结构研究[J]. 沈阳理工大学学报, 2013, 32(2): 68-71 8.于兴文, 周育红, 周德瑞, 尹钟大, 崔岩. 铝金属基复合材料 Al6061/SiCp表面稀土转化膜的研究[J]. 复合材料学报, 2000, 17(2): 30-33 9.于兴文, 曹楚南. 用循环阳极极化曲线评价Al6061/SiCp复合材料表面 稀土转化膜耐腐蚀性能的研究[J]. 稀土, 2000, 21(3): 31-34 10.宫承鹏, 王昕, 刘浩泉, 卢轩. 不同添加剂对铝表面铈转化膜耐蚀性 的影响[J]. 中国稀土学报, 2011, 29(1 空白 严重腐蚀
2 化学氧化 无变化 边角腐蚀 表面腐蚀 腐蚀加重 严重腐蚀
3 阳极氧化 无变化 无变化 边角腐蚀 表面腐蚀 表面腐蚀 严重腐蚀
4 Ce3+转化膜 无变化 无变化 无变化 边角腐蚀 表面腐蚀 腐蚀加重
5 Ce4+转化膜 无变化 无变化 无变化 表面腐蚀 表面腐蚀 腐蚀加重
有关铝基复合材料表面 稀土转化膜的介绍
目录
• 金属表面防护的部分方法 • SiCp/Al表面稀土转化膜的研究 • 稀土转化膜耐蚀性的评价方法
• 总结
• 参考文献
2014-6-16
金属表面防护的部分方法
防护方法 铬酸盐转化膜 阳极氧化 稀土转化膜
达克罗涂层
2014-6-16
铬酸盐转化膜
优势： • 铬酸盐转化膜具有成本低、工艺简单、应用广泛的优势， 是目前技术最成熟的表面处理技术之一 • 铬酸盐转化膜具有轻微损伤自我修复的能力 • 铬酸盐转化膜的防护性能优于钼酸盐，硅酸盐的转化膜
2014-6-16
达克罗涂层
定义： • 将片状锌粉、片状铝粉外加还原剂、增稠剂、润湿剂等混 合制成涂料，涂覆于工件表面，然后经烘干、烧结，在工 件表面形成膜层的技术 优势： • 防腐效果良好 • 外表美观 该技术在钢铁基体上应用较多 暂无对于铝基复合材料的应用先例
2014-6-16
综合对比
• 综合对比四种金属表面防护技术
2014-6-16
2014-6-16
参考文献
1.于兴文, 周德瑞, 尹钟大, 周育红. 抑制铝金属基复合材料 Al6061/SiCp腐蚀的三价铈转化膜工艺及性能的研究[J]. 新技术新工 艺, 1998, (6): 26-27 2.于兴文, 曹楚南, 林海潮. 铝基复合材料表面四价铈转化膜的研究[J]. 电镀与精饰, 2000, 22(3): 6-9 3.于兴文, 周德瑞, 尹钟大, 周育红. 2024铝合金表面三价稀土转化膜 [J]. 中国有色金属学报, 1999, 9(1): 73-77 4.于兴文, 曹楚南, 林海潮, 尹钟大, 周德瑞. Al6061/SiCp复合材料表 面Ce转化膜腐蚀行为的研究[J]. 金属学报, 2000, 36(3): 313-318 5.于兴文, 曹楚南, 林海潮, 周育红, 周德瑞, 尹钟大. Al6061/SiCp稀 土转化膜的组成、结构及性能[J]. 物理化学学报, 2000, 16(6): 547-552
(b)
(a)放大倍数 X400 (b)放大倍数 X800
2014-6-16
稀土转化膜试样的 SEM 照片
耐蚀性评价
评价方法 湿热试验 盐水浸渍 电化学评价
极化曲线
2014-6-16
相对环面积
湿热试验
序号
工艺 3天 10天 20天 30天
1
空白 严重腐蚀, 出现冒粉
2
化学氧化 无变化 无变化 膜褪色,出现 腐蚀点 腐蚀点增多, 面积增大