合金钢表面锰系磷化膜成膜机理及性能研究

发布时间：2017-08-20 10:16

  本文关键词：合金钢表面锰系磷化膜成膜机理及性能研究

  更多相关文章： 锰系磷化膜 耐蚀性 摩擦磨损性能 往复磨损

【摘要】：磷化膜可以提高钢铁表面的摩擦磨损性能和耐蚀性,延长其使用寿命。作为减磨耐磨作用,常使用膜重较大的锰系磷化膜。为提高核主泵紧固件表面的摩擦磨损性能,同时使其兼具一定的耐蚀性,可通过在其表面进行锰系磷化处理。本文采用不同磷化工艺在40NiCrMo7钢表面制备了高温锰系磷化膜,运用扫描电子显微镜(配有能谱仪)对其进行组织形貌、成分进行检测分析;用褪膜法对膜重进行检测;用X-射线衍射仪对锰系磷化膜层相结构进行检测并对成膜机理进行分析。通过NaCl浸渍和硫酸铜点滴实验对其耐腐蚀性能进行分析;通过MFT-4000型多功能材料表面性能测试仪,在有无润滑条件下,对40Ni CrMo7钢基材及其表面磷化膜进行摩擦磨损性能评价,并分析法相载荷对磷化膜摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:影响磷化膜组织性能的三个重要因素有:磷化液浓度、磷化处理时间和磷化处理温度。随着磷化液浓度的增高,成膜的表面形貌发生改变,磷化结晶晶粒尺寸明显增大。而磷化膜表面的结晶形态与膜重会直接影响其对润滑脂的储存能力,进而影响其摩擦磨损性能。适当的磷化温度及磷化处理时间的增加均有利于获得质量优良的磷化膜,但超过某个限度,反而使结晶晶粒变得粗大而疏松多孔,降低摩擦磨损性能。磷化膜主要相结构为Mn3(PO4)2·3H2O和(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O。磷化膜膜层生成过程为:电离、水解、氧化还原、结晶四个过程。最优工艺下制备的锰系磷化膜结晶均匀细密,在往复磨损过程中,摩擦系数均低于其他工艺,经浸油润滑后,摩擦系数降低了62.70%,耐磨性优于其他工艺。随法向载荷从3N增加到10N,磷化膜磨损表面因温度升高而软化,塑性变形增大,抗剪切强度降低,片状剥落形成磨屑,充当第三相粒子加速系统的磨粒磨损,导致摩擦系数呈先缓慢下降后急剧上升的趋势,在载荷为7N时,磷化膜失效。
【关键词】：锰系磷化膜 耐蚀性 摩擦磨损性能 往复磨损
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 磷化膜的介绍9-14
• 1.1.1 磷化膜的分类9-11
• 1.1.2 磷化膜的制备11-12
• 1.1.3 磷化膜的性能与应用12-14
• 1.2 磷化膜质量的影响因素14-15
• 1.3 磷化的发展现状和趋势15-17
• 1.4 课题目的和意义17-18
• 1.5 课题研究内容18-19
• 第2章 试验方法及检测19-24
• 2.1 磷化膜的制备19-21
• 2.1.1 磷化工艺流程19-20
• 2.1.2 基础磷化液及工艺参数20-21
• 2.2 磷化膜的相关检测21-24
• 2.2.1 磷化膜的组织形貌分析21
• 2.2.2 磷化膜的膜重21-22
• 2.2.3 锰系磷化膜的成膜机理22
• 2.2.4 磷化膜的耐蚀性检测22
• 2.2.5 磷化膜的摩擦磨损性能的检测22-24
• 第3章 试验结果与分析24-62
• 3.1 磷化膜的组织形貌24-35
• 3.1.1 磷化液浓度对磷化膜组织形貌的影响24-28
• 3.1.3 磷化时间对磷化膜组织形貌的影响28-30
• 3.1.4 磷化温度对磷化膜组织形貌的影响30-34
• 3.1.5 最优工艺下磷化膜截面形貌34-35
• 3.2 磷化膜的成膜机理35-39
• 3.2.1 磷化膜的相结构35-38
• 3.2.2 热力学分析38-39
• 3.3 磷化膜的耐蚀性39-42
• 3.3.1 磷化液浓度对磷化膜耐蚀性能的影响39-40
• 3.3.2 磷化时间对磷化膜耐蚀性能的影响40-41
• 3.3.3 磷化温度对磷化膜耐蚀性能的影响41-42
• 3.4 磷化膜的摩擦磨损性能42-56
• 3.4.1 磷化液浓度对磷化膜摩擦磨损性能的影响42-48
• 3.4.2 磷化时间对磷化膜摩擦磨损性能的影响48-52
• 3.4.3 磷化温度对磷化膜摩擦磨损性能的影响52-56
• 3.5 优化工艺条件下磷化膜的摩擦磨损性能56-62
• 3.5.1 磷化膜摩擦磨损性能56-59
• 3.5.2 法向载荷对磷化膜摩擦磨损性能的影响59-62
• 第4章 结论62-63
• 参考文献63-66
• 在学研究成果66-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张松;韩维娜;李杰勋;张春华;关锰;谭俊哲;;等离子堆焊原位合成WC增强Ni基合金改性层[J];沈阳工业大学学报;2015年03期

2 张福祥;杨向同;钱智超;李臻;窦益华;;超级13Cr油管在P110套管中往复磨损实验研究[J];科学技术与工程;2014年36期

3 林碧兰;卢锦堂;;磷化/硅酸盐溶胶封闭后处理复合膜的自愈机理(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2014年08期

4 林碧兰;卢锦堂;李月婵;;镀锌层表面磷化/硝酸铈封闭后处理复合膜的生长机理[J];中国有色金属学报;2014年04期

5 刘崇军;;影响磷化膜质量的因素分析[J];电镀与环保;2014年02期

6 刘新院;张宝亮;张学文;李琪敏;喻翔;;合金钢黑色磷化膜研制及耐蚀性研究[J];电镀与精饰;2014年01期

7 黄传辉;何绍华;王庆良;;磷化-皂化处理对冷拔钢表面摩擦学性能的影响研究[J];热加工工艺;2013年16期

8 王文忠;;铝材磷化及铬磷化处理[J];电镀与环保;2013年01期

9 黄传辉;何绍华;;磷化-皂化处理27SiMn钢的摩擦磨损性能研究[J];润滑与密封;2012年05期

10 崔学军;刘春海;杨瑞嵩;林修洲;龚敏;;镁合金AZ91D无铬磷化膜的形貌及其耐蚀性能[J];腐蚀与防护;2012年05期

，

本文编号：706047