用于金属冷塑性变形的新型环保磷化工艺及其应用研究
本文关键词：用于金属冷塑性变形的新型环保磷化工艺及其应用研究
【摘要】：冷塑性变形(如冷挤压、拉拔等)作为钢材形变加工中一种常用的处理方式,过程中需要对钢件表面进行磷化处理,从而在钢件表面形成一层具有可塑性的磷酸盐薄膜,经皂化后可以减少钢件与模具之间的摩擦,提高冷变形速度和质量。传统的表面磷化不仅使用了对环保不利的亚硝酸钠促进剂,而且在磷化处理过程中会产生大量的沉渣。因此,寻找新的环保型促进剂或者改进磷化处理工艺实现无渣或微渣,是磷化处理行业需要解决的关键问题。本文首先运用电化学反应理论以及扩散理论探究了磷化成膜机理,研究了传统促进剂亚硝酸钠和环保型促进剂硫酸羟胺(HAS)对磷化成膜以及摩擦性能的影响。用X射线衍射分析了磷化膜相结构的变化,结果发现,形成的磷化膜主要由Zn3(PO4)2·4H2O (H膜)和Zn2Fe(PO4)2·4H2O(P膜)组成。四球摩擦实验结果表明,与亚硝酸钠相比,在锌系磷化液中添加HAS能有效降低润滑后的磷化膜的摩擦系数。因此,可以认为,作为环保型促进剂-HAS将有望在磷化工业中得到广泛应用。其次,本文还研究了在磷化液中添加钙元素以实现磷化液无促进剂管理(Zn-Ca系磷化)。XRD分析结果表明,添加钙元素后,磷化膜的主要成分为Zn3(PO4)2·4H2O、Zn2Fe(PO4)2·4H2O以及CaZn2(PO4)2·4H2O。随着钙锌比的增加,膜层致密性增加,磷化膜形貌由片状和颗粒状逐渐变为细枝状。实际冷挤压结果表明,随着钙锌比的增加,冷变形工件精度越来越高。当钙锌比为0.375时,加工的工件达到最佳生产精度。在实际应用过程中,发现钙锌比为0.375的磷化工作液的几个参考指标与处理量均呈指数关系,其中总酸(TA)和游离酸(FA)呈指数式下降,而酸比(AR)和Fe2+浓度则呈指数式上升关系。此外,比较可知,无促进剂管理的磷化液在处理过程中产生的沉渣量只有促进剂管理的25%。也就是说,无促进剂管理的磷化液的应用不仅可以实现微渣磷化,而且减少了磷化液的现场检测指标,因此有效降低了生产成本,提高了磷化处理效率。论文最后对冷塑性变形磷化液的发展趋势以及物联网在磷化工业的应用也进行了探讨。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
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，本文编号：1267332
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