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第五章 金属的化学处理 （化学转化膜） 概述 化学转化膜(Conversion Coating)是通过金属与溶液界面 上的化学或电化学反应，在其表面形成的稳定的化合物膜 层。 实际上是人为控制的金属表面腐蚀过程。其防护作用主要 是通过降低金属本身的化学活性，提高它在环境介质中的 热力学稳定性。 化学转化膜的生成必须有基体金属的直接参与，处于表层 的基体金属必须直接同选定介质中的阴离子反应，使之形 成自身转化的产物。 2 表面转化过程的界面反应： mM ＋nAz −⎯→ M A ＋nze m n M——与介质反应的金属原子； Az-——介质中价态为z 的阴离子 通常界面反应更复杂，但一般均包括基体溶解与成膜这两 个基本过程。 按是否外加电流，分为化学转化膜与电化学转化膜(阳极化 膜Anodizing Coating)两类。 按膜的主要组成物类型，可分为氧化物膜、铬酸盐膜、磷 酸盐膜及草酸盐膜等。 3 用途： 金属表面防护：管道、气瓶和形状复杂的钢铁零部件、在油中工作或 不受弯曲、冲击的金属构件，采用氧化或磷化防绣处理；锌及其合金镀 层可通过钝化处理提高耐蚀性。 耐磨或减摩：钢管、钢丝经磷化处理，在拉拔过程中可减少摩擦力、 防止粘着磨损；磷化处理的滑动摩擦副可形成低摩阻富油表面，提高抗 擦伤性能。 装饰：不锈钢、铝材及铜材等金属材料经不同的着色处理，可呈现不 同的色调或色彩。 涂装底层：为增强有机涂料与金属基体的结合力，常利用某些转化膜 的多孔性及其与有机涂料的亲和力，通过基体金属表面转化膜提高润湿 性，从而增强涂装效果 绝缘：磷化膜绝缘性好，占空系数小，耐热，常用作硅钢片绝缘层； 铝及铝合金的阳极氧化膜也是良好的绝缘材料。 防爆：在瓦斯及粉尘工况下，铝及铝合金与钢碰撞易通过铝热反应发 生火花引燃。经阳极化处理，可降低涂抹层形成倾向和引爆或然率。 4 第一节 氧化处理 一. 钢铁的化学氧化 钢铁的化学氧化是使其表面生成非常稳定的磁性氧化铁 Fe O 膜。也俗称“发蓝”或“发黑” （bluing）。 3 4 不改变零件的尺寸和精度。广泛应用在精密仪器、光学 仪器、武器及机器制造业中。 5 1. 钢铁的高温化学氧化 亚硝酸钠浓碱处理液，140℃，15～90min.，Fe O 膜 3 4 a) 化学反应机理：中间反应物（亚铁酸钠，铁酸钠） b) 氧化膜生长 ：初期是铁溶解，在界面形成氧化铁的过饱 和溶液，表面个别点生成氧化铁晶胞，晶胞逐渐长大， 直至互相接触生成连续的薄膜。 膜厚＞2.5μm 时，表面无光泽，呈黑色或灰黑色，结构疏松，抗磨性差 膜厚为0.6~0.8 μm时，膜呈黑色或蓝黑色，是带光泽的致密膜层。 2. 钢铁的常温化学氧化 表面得到的是硒化铜CuSe 6 二. 有色金属的化学氧化 1. 铝及其合金的化学氧化 0.5-4μm厚，多孔。 铝在沸水中：