一种低合金钢表面磷化膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及金属的表面处理技术领域，特别设及一种低合金钢表面憐化膜的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 憐化膜具有很多优异的性质，可用于防护、电绝缘、耐磨、冷成型等，还可用于工序 间的防护及油漆和粉末等的有机膜的底层，低合金钢由于少量合金元素的添加，具有比普 通碳钢更优异的力学性能，但其耐蚀性能仍然达不到不诱钢，使用过程中需要进行防护处 理，而由于&、Ni等元素的存在，降低了铁素体相和渗碳体相的活性，严重影响低合金钢的 憐化过程，造成憐化速度减慢、憐化膜结晶粗大甚至不憐化等问题。
[0003] 为解决上述问题，专利CN103469188A公开了一种合金钢材料的憐化液及其憐化工 艺，该方法提供了一种合金钢材料用憐化液，并在表调液中加入特定的试剂，有效活化钢材 表面，使憐化过程稳定。专利CN102146578A提供了一种电场加速的方式来改进憐化工艺，运 种方法利用外加电场加速憐化膜沉积，使憐化膜晶粒细小致密，耐蚀性提高。运些方法大多 从改变憐化配方或工艺来促进合金钢的憐化，很少从改变金属基体表面性质来加速憐化过 程，因此不能从根本上解决低合金钢内部结构的组织不均匀对憐化过程的不利影响。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种能使低合金钢达到纳米尺寸W均匀化表层组织来促进 憐化过程获得均匀完整的低合金钢表面憐化膜的制备方法W解决现有技术存在的不足。
[0005] 本发明通过W下技术方案来实现发明目的：
[0006] -种低合金钢表面憐化膜的制备方法，包括W下步骤：
[0007] (1)工件表面纳米化:将工件经除油、脱脂和SiC砂纸逐级打磨至800目后，通过微 珠强力喷丸处理工件表面使工件的晶粒尺寸达纳米级；
[000引 （2)工件前处理：将经步骤（1)处理的工件置于80°C的含有15g/L Na0H、10g/L 化C03和lOg/L化Si化的热碱溶液中，浸泡除油15~20min，除油后将工件放入含有300ml/L HCl、50ml/L HN03、150ml/L也S04的水溶液中室溫活化8~15s;
[0009] (3)制备憐化液:配置含有4~12g/L氧化锋、15~28ml/L憐酸、6~14ml/L硝酸、1~ 3g/L硝酸儀、2~4g/L氯酸钢、1~3g/L巧樣酸、1~3g/L酒石酸、4~8ml/L甲醒和1~3g/L氣 化钢的憐化液；
[0010] (4)憐化处理:将经步骤（1)和(2)处理的工件浸入所述步骤(3)中配置好的憐化液 中进行普通憐化或电化学憐化W形成憐化膜；
[0011] (5)憐化膜后处理:憐化膜工件经流动水冲洗、惊干后即得耐蚀性能较好的憐化 膜。
[0012] 进一步地，所述步骤（1)中微珠强力喷丸采用的不诱钢弹丸的直径为0.08mm~ 0.15mm、喷射距离为5.5cm~10cm、喷射压力为0.SMPa~1.2MPa，喷丸时间为5~lOmin。
[0013] 优选地，所述步骤（I)中微珠强力喷丸采用的不诱钢弹丸的直径为0.10mm、喷射距 离为5.5畑1、喷射压力为1.01?日，喷丸时间为6111；[]1。
[0014] 优选地，所述步骤(3)中制备的憐化液含有6g/L氧化锋、15ml/L憐酸、6.0ml/L硝 酸、3. Og/L硝酸儀、4. Og/L氯酸钢、3. Og/L巧樣酸、3g/L酒石酸、4ml/L甲醒和Ig/L氣化钢的 憐化液。
[0015] 进一步地，所述步骤(4)中的普通憐化包括:将制备的憐化液升溫至60~80°C，再 将经过步骤(1)和(2)处理的工件浸入憐化液中，恒溫处理10~15min。
[0016] 优选地，所述普通憐化为将制备的憐化液升溫至60°C，再将经过步骤1和2处理的 工件浸入憐化液中，恒溫处理15min。
[0017] 进一步地，所述步骤(4)中的电化学憐化包括:将步骤(3)配置的憐化液维持在常 溫，将经过步骤(1)和(2)处理的工件浸入憐化液中并与铅板组成电极对，采用恒电位仪，向 工件通入阳极电流密度20-30mA/cm 2进行阳极极化10~20min。
[001引优选地，所述工件通入20mA/cm2的阳极电流密度进行阳极极化20min。
[0019 ] 进一步地，所述工件为12Mn钢、16Mn钢、15MnV钢或1 SMnTi钢中的任一种。
[0020]本发明使用的氧化锋是成膜主要原料之一，为憐化膜提供锋离子;憐酸发生水解 反应后提供憐酸二氨根离子为形成憐化膜的主要物质;硝酸、硝酸儀、氯酸钢为一起使用作 为氧化促进剂，生成的亚硝酸根离子和氯酸根离子对铁和初生态氨原子具有氧化作用;巧 樣酸和酒石酸为络合剂，其分子中的簇基和径基可W与二价铁离子形成可溶性络合物，加 速铁的氧化溶解，促进成膜；甲醒为还原剂，通过增强阴极去极化而加速憐化;氣化钢为憐 化促进剂，能够稳定憐化液并细化憐化膜。
[0021 ]本发明提供的低合金钢表面憐化膜的制备方法与现有技术相比具有W下优点：
[0022] 1、本发明对钢基体进行表面微珠强力喷丸纳米化加工，使金属表面组织均匀化的 同时活化了金属表面，加速了低合金钢憐化速度，促进了致密憐化膜的形成，前处理工艺简 单，效果显著。
[0023] 2、本发明在纳米晶低合金钢基体上生成的憐化膜具有优异的耐蚀性，耐盐水浸泡 均超过72h，远远超过国家标准GB 6807-2001规定的化。
[0024] 3、本发明无需对传统憐化配方和设备进行改变，节约了研发新产品和设备升级的 成本。
[0025] 4、本发明的表面前处理方法不仅适用于低合金钢，也适用于普通碳钢，及其它需 要憐化处理的金属材料。
【附图说明】
[0026] 图1为经本发明步骤（1)中的微珠强力喷丸方法处理后的低合金钢（16Mn钢)表面 的透射电子显微镜图；
[0027] 图2是图1中圆圈区域的电子衍射花样图；
[0028] 图3是表面未经微珠强力喷丸16Mn钢表面憐化膜形貌图；
[0029] 图4是由实施例1制得的表面经过微珠强力喷丸16Mn钢表面憐化膜的形貌图；
[0030] 图5是16Mn钢表面憐化膜在3.5 % NaCl溶液中的极化曲线图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图和具体实施例对本发明的作进一步详细的说明：
[0032] 实施例1
[0033] (1)工件表面纳米化:将16Mn钢经除油、脱脂和SiC砂纸逐级打磨至800目后，通过 微珠强力喷丸处理工件表面，微珠强力喷丸采用的不诱钢弹丸的直径为0.10mm、喷射距离 为5.5畑1、喷射压力为1.01?日，喷丸时间为61111]1，如图巧日图2可见，161]1钢表面微珠强力喷丸 处理后晶粒细化效果明显，细化后的平均晶粒尺寸仅为60皿，而图2中的衍射花样呈圆环状 说明选区内由多晶体组成，进一步证明了 16Mn钢表面实现了晶粒纳米化。
[0034] (2)工件前处理：将经步骤（1)处理的工件置于8(TC的含有15g/L Na0H、1