專利名稱：一種金屬材料表面的磷化處理方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬表面化學轉化膜處理技術領域，具體涉及一種金屬材料表面的磷 化處理方法。
背景技術：
磷化作為一種表面化學處理方法，是指將金屬表面與含磷酸二氫鹽的酸性溶液接 觸，通過一定的化學或電化學過程使金屬件表面形成一層穩(wěn)定的、不溶性的無機化合物膜 層的過程。磷化技術是當前應用較為廣泛的金屬表面處理技術。金屬材料經過磷化處理 后，在其表面生成一層均勻、細密、耐腐蝕的磷化膜，其目的在于給基體金屬提供防腐蝕保 護，用于漆前處理，能夠提高涂層的附著力與防腐蝕能力，用作零件的潤滑層，能降低摩擦， 減少表面產生拉傷或裂紋。目前，磷化技術已廣泛應用于航空、航天、電子、軍工、汽車、農用 機械、家用電器、管線材加工及各類機械制造領域。目前，磷化的研究集中在磷化液以及磷化工藝的改進上，但基本都是將金屬樣品 放入某一溫度的磷化液中，使金屬與磷化液發(fā)生磷化反應。磷化液溫度是影響磷化反應的 重要因素，不同磷化液溫度下存在不同的界面磷化反應平衡。一般，磷化液溫度越高，金屬 與磷化液的界面反應溫度就越高，有利于磷化反應的進行，從而在金屬表面得到較高質量 的磷化膜。但是，由于磷化液本身的溫度限制，目前發(fā)生磷化反應的金屬與磷化液之間的界 面反應溫度一般都低于100°c，難以實現更高溫度下的磷化反應，界面處磷化反應過程也將 逐漸趨于該磷化液溫度下的溶解平衡。所以，目前主要通過在一定磷化液溫度下優(yōu)化磷化液的配方、工藝來實現優(yōu)化磷 化效果的目的，其他的辦法很有限。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要實現的技術目的是相對現有技術，提供一種新型的金屬材料表面的磷 化處理方法，該方法采用感應爐對磷化液中的金屬材料進行加熱，使金屬材料的溫度遠高 于磷化液溫度，從而提高金屬材料與磷化液間的界面反應溫度，優(yōu)化界面磷化反應效果，得 到高質量的磷化反應膜。本發(fā)明實現上述技術目的所采用的技術方案為一種金屬材料表面的磷化處理方 法，具體為首先，將金屬材料進行堿洗脫脂、酸洗，處理干凈后進行表面調整；然后，將金 屬材料放入用非金屬容器盛放的磷化液中；接著將非金屬容器置于感應爐加熱區(qū)內，調節(jié) 感應爐的輸出功率和感應加熱時間，對非金屬容器內的金屬材料進行感應加熱磷化，使金 屬材料的溫度遠高于磷化液溫度；磷化后，對金屬材料進行清洗、烘干。上述金屬材料可以是鋼鐵、鋅合金、鎂合金、鋁合金或者燒結釹鐵硼材料。上述每平方厘米金屬材料對應的感應爐輸出功率優(yōu)選為Ikw 50kw，進一步優(yōu)選 為 20kw 30kw。上述感應爐的感應加熱時間優(yōu)選為1分鐘 40分鐘，進一步優(yōu)選為10分鐘 30分鐘。本發(fā)明的金屬材料表面的磷化處理方法與現有的金屬材料表面的磷化處理方法 有很大不同?，F有的金屬材料表面的磷化處理方法將金屬材料放入某一溫度的磷化液中， 使金屬與磷化液在界面處發(fā)生磷化反應，由于界面反應溫度受磷化液溫度的限制而不能太 高，因此影響了磷化反應效果，另外磷化過程也會隨著成膜、溶解平衡而很快停止。本發(fā)明 的金屬材料表面的磷化處理方法是將金屬材料放入用非金屬容器盛放的磷化液中之后，將 該容器置于感應爐的加熱區(qū)內，感應爐對容器中的金屬材料進行快速感應加熱，隨著金屬 材料溫度升高，首先是磷化反應的主體區(qū)域-固液界面的界面反應溫度也會快速升高，然 后熱量傳遞到本體磷化液。感應加熱具有極高的加熱效率，持續(xù)感應加熱使金屬材料的溫 度遠高于磷化液溫度，從而提高了金屬材料與磷化液間的界面反應溫度，有利于界面磷化 反應的效果，得到高質量的磷化反應膜；另外，由于金屬與磷化液間產生較大的固液溫度 差，該溫度差導致界面磷化反應存在較高的熱力學不平衡，從而促進了磷化反應的進行，通 過調節(jié)感應爐的輸出功率和感應加熱時間能夠控制磷化反應的速度和持續(xù)時間，從而得到 理想的磷化膜。因此，相比現有技術，本發(fā)明金屬材料表面的磷化處理方法簡單易行，提高了金屬 材料與磷化液間的界面反應溫度，優(yōu)化了磷化反應效果，通過本發(fā)明磷化處理后形成的磷 化膜具有膜層均勻致密、附著力強并且耐腐蝕性好的優(yōu)點。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。實施例1 取一燒結釹鐵硼永磁體樣品，表面積為10平方厘米，依次進行堿冼、酸洗，處理干 凈后進行表面調整；然后將該燒結釹鐵硼永磁體樣品放入用非金屬容器盛放的磷化液中， 將該容器置于感應爐加熱區(qū)內，調節(jié)感應爐的加熱功率為10kw，加熱時間為1分鐘，對燒 結釹鐵硼永磁體樣品進行感應加熱磷化；磷化后，對該燒結釹鐵硼永磁體樣品進行清洗、烘干。對磷化后的磷化膜進行檢驗，檢驗結果為膜層均勻致密，膜重為1. 21g/m2 ；硫酸 銅點滴實驗為10秒；在5%氯化鈉溶液中常溫浸泡，8小時出現銹斑；磷化膜附著力達到一 級。對比實施例1 與實施例1基本相同，所不同的是將燒結釹鐵硼永磁體樣品放入用非金屬容器盛 放的磷化液中進行磷化，而不將該容器置于感應爐加熱區(qū)內對燒結釹鐵硼永磁體樣品進行 感應加熱磷化。對磷化后的磷化膜進行檢驗，檢驗結果為膜層均勻致密，膜重為0. 05g/m2 ；硫酸 銅點滴實驗為2秒；在5%氯化鈉溶液中常溫浸泡，0. 2小時出現銹斑；磷化膜附著力達到一級。實施例2:取一鋼鐵樣品，表面積為10平方厘米，依次進行堿冼、酸洗，處理干凈后進行表面 調整；然后將該鋼鐵樣品放入用非金屬容器盛放的磷化液中，將該容器置于感應爐加熱區(qū)內，調節(jié)感應爐的加熱功率為20kw，加熱時間為5分鐘，對鋼鐵樣品進行感應加熱磷化；磷 化后，對該鋼鐵樣品進行清洗、烘干。對磷化后的磷化膜進行檢驗，檢驗結果為膜層均勻致密，膜重為1. 63g/m2 ；硫酸 銅點滴實驗為90秒；在5%氯化鈉溶液中常溫浸泡，63小時出現銹斑；磷化膜附著力達到一級。對比實施例2:與實施例2基本相同，所不同的是將鋼鐵樣品放入用非金屬容器盛放的磷化液中 進行磷化，而不將該容器置于感應爐加熱區(qū)內對鋼鐵樣品進行感應加熱磷化。對磷化后的磷化膜進行檢驗，檢驗結果為膜層均勻致密，膜重為0. lg/m2 ；硫酸銅 點滴實驗為3秒；在5%氯化鈉溶液中常溫浸泡，0. 3小時出現銹斑；磷化膜附著力達到一 級。實施例3 取一鋅合金樣品，表面積為10平方厘米，依次進行堿冼、酸洗，處理干凈后進行表 面調整；然后將該鋅合金樣品放入用非金屬容器盛放的磷化液中，將該容器置于感應爐加 熱區(qū)內，調節(jié)感應爐的加熱功率為30kw，加熱時間為10分鐘，對鋅合金樣品進行感應加熱 磷化；磷化后，對該鋅合金樣品進行清洗、烘干。對磷化后的磷化膜進行檢驗，檢驗結果為膜層均勻致密，膜重為1. 87g/m2 ；硫酸 銅點滴實驗為40秒；在5%氯化鈉溶液中常溫浸泡，32小時出現銹斑；磷化膜附著力達到一級。對比實施例3:與實施例3基本相同，所不同的是將鋅合金樣品放入用非金屬容器盛放的磷化液 中進行磷化，而不將該容器置于感應爐加熱區(qū)內對鋅合金樣品進行感應加熱磷化。對磷化后的磷化膜進行檢驗，檢驗結果為鋅合金腐蝕；硫酸銅點滴實驗為3秒； 在5%氯化鈉溶液中常溫浸泡，2小時出現銹斑；磷化膜附著力達到一級。實施例4:取一鋁合金樣品，表面積為10平方厘米，依次進行堿冼、酸洗，處理干凈后進行表 面調整；然后將該鋁合金樣品放入用非金屬容器盛放的磷化液中，將該容器置于感應爐加 熱區(qū)內，調節(jié)感應爐的加熱功率為40kw，加熱時間為40分鐘，對鋁合金樣品進行感應加熱 磷化；磷化后，對該鋁合金樣品進行清洗、烘干。對磷化后的磷化膜進行檢驗，檢驗結果為膜層均勻致密，膜重為2. 66g/m2 ；硫酸 銅點滴實驗為30秒；在5%氯化鈉溶液中常溫浸泡，29小時出現銹斑；磷化膜附著力達到一級。對比實施例4:與實施例4基本相同，所不同的是將鋁合金試樣放入用非金屬容器盛放的磷化液 中進行磷化，而不將該容器置于感應爐加熱區(qū)內對鋁合金樣品進行感應加熱磷化。對磷化后的磷化膜進行檢驗，檢驗結果為鋁合金腐蝕；硫酸銅點滴實驗為3秒； 在5%氯化鈉溶液中常溫浸泡，2小時出現銹斑；磷化膜附著力達到一級。實施例5 取一鎂合金樣品，表面積為10平方厘米，依次進行堿冼、酸洗，處理干凈后進行表面調整；然后將該鎂合金樣品放入用非金屬容器盛放的磷化液中，將該容器置于感應爐加 熱區(qū)內，調節(jié)感應爐的加熱功率為50kw，加熱時間為30分鐘，對鎂合金樣品進行感應加熱 磷化；磷化后，對該鎂合金樣品進行清洗、烘干。對磷化后的磷化膜進行檢驗，檢驗結果為膜層均勻致密，膜重為2. 87g/m2 ；硫酸 銅點滴實驗為30秒；在5%氯化鈉溶液中常溫浸泡，26小時出現銹斑；磷化膜附著力達到一級。對比實施例5:與實施例5基本相同，所不同的是將鎂合金樣品放入用非金屬容器盛放的磷化液 中進行磷化，而不將該容器置于感應爐加熱區(qū)內對鎂合金樣品進行感應加熱磷化。對磷化后的磷化膜進行檢驗，檢驗結果為鎂合金發(fā)生腐蝕；硫酸銅點滴實驗為3 秒；在5%氯化鈉溶液中常溫浸泡，2小時出現銹斑；磷化膜附著力達到一級。實施例6 取一燒結釹鐵硼永磁體樣品，表面積為10平方厘米，依次進行堿冼、酸洗，處理干 凈后進行表面調整；然后將該燒結釹鐵硼永磁體樣品放入用非金屬容器盛放的磷化液中， 將該容器置于感應爐加熱區(qū)內，調節(jié)感應爐的加熱功率為50kw，加熱時間為5分鐘，對燒 結釹鐵硼永磁體樣品進行感應加熱磷化；磷化后，對該燒結釹鐵硼永磁體樣品進行清洗、烘干。對磷化后的磷化膜進行檢驗，檢驗結果為膜層均勻致密，膜重為2. 21g/m2 ；硫酸 銅點滴實驗為60秒；在5%氯化鈉溶液中常溫浸泡，58小時出現銹斑；磷化膜附著力達到一級。對比實施例6:與實施例6基本相同，所不同的是將釹鐵硼合金試樣放入用非金屬容器盛放的磷 化液中進行磷化，而不將該容器置于感應爐加熱區(qū)內對燒結釹鐵硼永磁體樣品進行感應加 熱磷化。對磷化后的磷化膜進行檢驗，檢驗結果為膜層均勻致密，膜重為0. lg/m2 ；硫酸銅 點滴實驗為3秒；在5%氯化鈉溶液中常溫浸泡，0. 2小時出現銹斑；磷化膜附著力達到一 級。
權利要求
1.一種金屬材料表面的磷化處理方法，其特征是首先，將金屬材料進行堿洗脫脂、 酸洗，處理干凈后進行表面調整；然后，將金屬材料放入用非金屬容器盛放的磷化液中；接 著，將非金屬容器置于感應爐加熱區(qū)內，調節(jié)感應爐的輸出功率和感應加熱時間，對非金屬 容器內的金屬材料進行感應加熱磷化，使金屬材料的溫度遠高于磷化液溫度；磷化后，對金 屬材料進行清洗、烘干。
2.根據權利要求1所述的金屬材料表面的磷化處理方法，其特征是每平方厘米金屬 材料對應的感應爐輸出功率為Ikw 50kw。
3.據權利要求1或2所述的金屬材料表面的磷化處理方法，其特征是所述的感應加 熱時間為1分鐘 40分鐘。
4.根據權利要求2所述的金屬材料表面的磷化處理方法，其特征是每平方厘米金屬 材料對應的感應爐輸出功率為20kw 30kw。
5.據權利要求3所述的金屬材料表面的磷化處理方法，其特征是所述的感應加熱時 間為10分鐘 30分鐘。
6.根據權利要求1或2所述的金屬材料表面的磷化處理方法，其特征是所述的金屬 材料為鋼鐵、鋅合金、鎂合金、鋁合金或燒結釹鐵硼材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬材料表面的磷化處理方法，該方法首先將金屬材料進行堿洗脫脂、酸洗，處理干凈后進行表面調整；然后將金屬材料放入用非金屬容器盛放的磷化液中；接著，將非金屬容器置于感應爐加熱區(qū)內，調節(jié)感應爐的輸出功率和感應加熱時間，對非金屬容器內的金屬材料進行感應加熱磷化，使金屬材料的溫度遠高于磷化液溫度；磷化后，對金屬材料進行清洗、烘干。與相比現有技術相比，本發(fā)明簡單易行，提高了金屬材料與磷化液間的界面反應溫度，優(yōu)化了磷化反應效果，通過本發(fā)明磷化處理后形成的磷化膜具有膜層均勻致密、附著力強并且耐腐蝕性好的優(yōu)點。
文檔編號C23C22/07GK102094195SQ20111000845
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權日2011年1月14日
發(fā)明者吳浩杰, 宋振綸, 李建忠, 汪元亮, 胡方勤 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所