[發明專利]一種金屬材料表面的磷化處理方法

有效

• 申請號: 201110008457.3
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102094195A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 宋振綸;李建忠;吳浩杰;胡方勤;汪元亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C23C22/73
• 分類號: C23C22/73;C23C22/07
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發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℃，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化磷化液的配方、工藝來實現優化磷化效果的目的，其他的辦法很有限。

發明內容

本發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，優化界面磷化反應效果，得到高質量的磷化反應膜。

本發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內，調節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選為1kw～50kw，進一步優選為20kw～30kw。

上述感應爐的感應加熱時間優選為1分鐘～40分鐘，進一步優選為10分鐘～30分鐘。

本發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。現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時間，從而得到理想的磷化膜。

因此，相比現有技術，本發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，優化了磷化反應效果，通過本發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點。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發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內，調節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。