高强双相钢表面选择性氧化行为对磷化性能的影响

发布时间：2021-01-09 02:19

　　目的确定高强双相钢表面Si、Mn元素选择性氧化行为对磷化性能的影响,以改善高强双相钢的磷化性能。方法在具备不同表面选择性氧化行为的试样表面制备磷化膜。采用X射线光电子能谱仪（XPS）、辉光光谱仪（GDS）、透射电镜（TEM）等手段,分析高强双相钢表面Si、Mn元素的选择性氧化行为,通过扫描电镜观察磷化膜的结晶状态,并采用电化学技术分析钢板在磷化液中的反应过程。结果当高强钢表面Si含量较少时,表面氧化物主要以弥散分布的小颗粒状Mn Al₂O₄形态存在,能够加快在磷化液中酸蚀反应速度,磷化晶粒均匀、致密,尺寸小于4mm,覆盖率为100%。当高强钢表面Si含量较高时,形成的Mn₂SiO₄容易在晶界聚集,颗粒尺寸较大,减慢了酸蚀反应速度,磷化晶粒尺寸大于8mm,均匀致密性差。而提高材料表面Mn元素的富集程度,可以减轻Mn₂SiO₄聚集的现象,提高酸蚀反应速度,磷化晶粒均匀、致密,尺寸小于4mm,覆盖率100%。结论减轻双相高强钢表面Si元素的富集程度,而提升Mn元... 

【文章来源】：表面技术. 2020,49(08)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

磷化膜的微观形貌

使用辉光光谱仪（GDS）对材料浅表层元素深度分布状态进行测试，结果如图2所示。依据元素峰值含量以及富集深度可知，相对于Sample 1及Sample3,Sample 2表面Si、Mn富集程度较小，造成这种现象的原因可能是Sample 2基材中Si、Mn等元素含量较低。相对于Sample 2及Sample 3,Sample 1最为明显的特点是表面存在大量的Si元素富集现象，与磷化性能存在较为明显的对应关系。而Mn元素富集与磷化性能的对应关系需要进一步验证。2.3 钢板表面元素XPS分析结果

采用氩离子溅射刻蚀钢板表面，并对不同溅射深度的元素含量进行分析，结果如图3所示。可见，相对于其他试样，Sample 2表面Si、Mn含量较低。根据XPS分析结果可知，Sample 3表面的Si元素含量与Sample 1近似，与GDS分析结果不一致，这可能是由于两种检测方法的测量区域大小、灵敏度等具备差异性造成的。同时，XPS结果揭示Sample 3表面的Mn元素含量较高。综合XPS及GDS结果可以推断，钢板表面Si元素富集可能会对磷化性能造成不利影响，而Mn元素富集则会削弱这种不利影响，进而提升材料的磷化性能。对各个试样表面Si及Mn元素进行XPS窄谱分析。图4为Sample 1表面元素窄谱拟合结果。可见，Si2p窄谱由一个拟合峰组成，拟合峰的结合能为102.76 eV，与Mn2SiO4中Si2p峰位吻合[16-17]，说明Sampe 1表面Si元素以Mn2SiO4的形态存在。Mn2p窄谱由四个拟合峰组成，拟合峰结合能分别为641.50、642.67、647.15、654.21 eV。其中，结合能为642.67 eV的峰与Mn2SiO4中Mn2p峰位吻合，进一步证实了Mn2SiO4的存在；结合能为641.50 eV的峰与MnO中Mn2p3/2峰位吻合，且结合能为647.15 eV以及654.21 eV的峰分别与Mn O的卫星峰结合能、Mn2p1/2峰结合能吻合，进一步印证了MnO的存在[16,18-20]。


本文编号：2965779