[發明專利]一種大直徑、高碳鋼線材磷化處理方法

無效

• 申請號: 201410262001.3
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN103993307A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 張宗前;萬小松;江渝;吳光虎;吳曉曙;胡郵郵
• 申請（專利權）人: 貴州鋼繩股份有限公司
• 主分類號: C23C22/73
• 分類號: C23C22/73;C23C22/12
• 代理公司: 遵義市遵科專利事務所 52102
• 代理人: 陳祖菱

技術領域

本發明涉及一種大直徑、高碳鋼線材磷化處理方法，屬于金屬制品加工技術領域。

背景技術

線材在拉拔之前進行磷化處理后，形成一層致密磷化膜。磷化膜與鋼基具有較強結合力，避免在拉拔過程中鋼基與模具的直接接觸。磷化膜作為提供攜帶潤滑劑載體，減少拉拔過程中熱量產生，可以提高拉拔作業率。同時使鋼絲通條性能得到滿足。一般磷化處理后，線材具有致密、光滑表面。因此被廣泛使用。但由于現使用的大直徑（直徑≥14mm）、高碳鋼線材（碳量≥0.83%）及強度（1180—1250N/mm2）越來越高，微量的合金元素（Mn、Cr、Si）增多。磷化槽內組分的在反應過程中產生一定的變化，造成磷化后線材的表面質量局部會出現磷化不均、手感粗糙、變薄等現象，使線材磷化質量受到影響，造成后續無法進行拉拔現象。

發明內容

???本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種大直徑、高碳鋼線材磷化處理方法，避免大直徑、高碳鋼線材在磷化處理后產生表面質量缺陷，滿足線材拉拔要求。

???本發明可以通過以下措施達到，磷化溫度：65—75℃，磷酸鹽的離子濃度降低，促進劑點數，磷化槽內PH值，輔助添加劑的質量分數，磷化時間4—6min，磷化之前進行表調處理。能確保磷化反應速度，線材經磷化后表面光滑、致密，結合力強，同時能提高后續拉拔的速度及作業率。

磷化處理的技術方案如下：

（1）將經表面清洗干凈的線材入槽進行表調處理，采用膠體磷酸肽水解增加表面的活化面，提高成膜速度，形成致密的磷化膜；

（2）線材經表調處理后入磷化槽進行磷化，磷化槽工藝參數為：總酸度45—55點、游離酸6—8點、氧化鋅20—25?g/l、硝酸根25—32?g/l、磷酸根15—21g/l、磷化溫度65—75℃；

同時在磷化槽內添加輔助促進劑Ni²⁺，促進劑Ni²⁺點數：2—4點，質量濃度1～1.5g/l，提高成膜速度，形成更加致密的磷化膜；

在磷化槽內添加NaF?0.04～0.1g/l左右,維持磷化槽內溶液PH值1.58—1.62之間，提高磷化膜成膜速度；

磷化時間4—6分鐘即可。

采用上述技術方案的有益效果是：大直徑、高碳鋼線材表面狀況光滑、致密、磷化膜厚度適中，確保磷化過程正常，效果良好，為后續拉拔提供保證。

下面為本發明的作用機理：

1、反應速度

一般膜生成速度是單位時間內膜積累，主要受速率影響，速率大則反應快，迅速達到預期效果。反應速率受速度常數K影響。而速度常數k是溫度、金屬性質、溶液組成的函數，受三個不同的因素影響。

K=f(?溫度、金屬性質、溶液組成)。

通常，溫度與速度常數的關系可用動力學方程表明k=k_maxe^-(E/RT)。

式中k—在溫度T時的速度常數，min^-1；k_max—指前因子，min^-1；E—活化能，cal.mol^-1；R—一般氣體常數，cal.K^-1.mol^-1；T—溫度，K。

上式表明隨著溫度上升，速度常數k相應地增大，最后達到最大值，因此，在操作中人們常常希望把磷酸鹽的溫度盡量提高，但是由于溶液中一些介質在溫度高時引起沉淀，分解，造成消耗增加，同時盤條表面可能會掛白灰。在拉拔過程中堵塞?？住Ｒ蚨邷囟扔幸欢ǖ南薅取．斎徊僮鳒囟炔荒茈S便降低，因溫度降低時磷酸鹽處于鈍化狀態。磷化槽采用蒸汽盤管和電加熱相結合方式，使磷化槽內溶液溫度相一致。因此磷化處理溫度65～75℃之間。

磷酸鹽化學成膜過程：

1）、在磷酸鹽成膜反應區域內，反應物自各相（液相—金屬）出發互相接近，此接近速度取決于擴散的快慢。2）、通過反應對金屬物溶解，其速度決定于濃度。3）、由于擴散作用使反應生成物分離和排出，以及使反應生成物或溶液進入晶格。

成膜化學反應十分迅速，這是因為當用磷酸鹽進行化學處理時，無論何種狀態，磷化成膜的反應速度僅僅受擴散速度支配。磷酸鹽成膜在溶液—金屬表面擴散，可根據Fick定律加以說明。

dn=DO×(C_A－C_B)×dt/S

式中dn—達到金屬上的自由活性磷酸鹽離子，?mol.L^-1