本文關(guān)鍵詞：用于金屬冷塑性變形的新型環(huán)保磷化工藝及其應(yīng)用研究

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【摘要】：冷塑性變形(如冷擠壓、拉拔等)作為鋼材形變加工中一種常用的處理方式,過(guò)程中需要對(duì)鋼件表面進(jìn)行磷化處理,從而在鋼件表面形成一層具有可塑性的磷酸鹽薄膜,經(jīng)皂化后可以減少鋼件與模具之間的摩擦,提高冷變形速度和質(zhì)量。傳統(tǒng)的表面磷化不僅使用了對(duì)環(huán)保不利的亞硝酸鈉促進(jìn)劑,而且在磷化處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的沉渣。因此,尋找新的環(huán)保型促進(jìn)劑或者改進(jìn)磷化處理工藝實(shí)現(xiàn)無(wú)渣或微渣,是磷化處理行業(yè)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本文首先運(yùn)用電化學(xué)反應(yīng)理論以及擴(kuò)散理論探究了磷化成膜機(jī)理,研究了傳統(tǒng)促進(jìn)劑亞硝酸鈉和環(huán)保型促進(jìn)劑硫酸羥胺(HAS)對(duì)磷化成膜以及摩擦性能的影響。用X射線衍射分析了磷化膜相結(jié)構(gòu)的變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn),形成的磷化膜主要由Zn3(PO4)2·4H2O (H膜)和Zn2Fe(PO4)2·4H2O(P膜)組成。四球摩擦實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與亞硝酸鈉相比,在鋅系磷化液中添加HAS能有效降低潤(rùn)滑后的磷化膜的摩擦系數(shù)。因此,可以認(rèn)為,作為環(huán)保型促進(jìn)劑-HAS將有望在磷化工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。其次,本文還研究了在磷化液中添加鈣元素以實(shí)現(xiàn)磷化液無(wú)促進(jìn)劑管理(Zn-Ca系磷化)。XRD分析結(jié)果表明,添加鈣元素后,磷化膜的主要成分為Zn3(PO4)2·4H2O、Zn2Fe(PO4)2·4H2O以及CaZn2(PO4)2·4H2O。隨著鈣鋅比的增加,膜層致密性增加,磷化膜形貌由片狀和顆粒狀逐漸變?yōu)榧?xì)枝狀。實(shí)際冷擠壓結(jié)果表明,隨著鈣鋅比的增加,冷變形工件精度越來(lái)越高。當(dāng)鈣鋅比為0.375時(shí),加工的工件達(dá)到最佳生產(chǎn)精度。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)鈣鋅比為0.375的磷化工作液的幾個(gè)參考指標(biāo)與處理量均呈指數(shù)關(guān)系,其中總酸(TA)和游離酸(FA)呈指數(shù)式下降,而酸比(AR)和Fe2+濃度則呈指數(shù)式上升關(guān)系。此外,比較可知,無(wú)促進(jìn)劑管理的磷化液在處理過(guò)程中產(chǎn)生的沉渣量只有促進(jìn)劑管理的25%。也就是說(shuō),無(wú)促進(jìn)劑管理的磷化液的應(yīng)用不僅可以實(shí)現(xiàn)微渣磷化,而且減少了磷化液的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)指標(biāo),因此有效降低了生產(chǎn)成本,提高了磷化處理效率。論文最后對(duì)冷塑性變形磷化液的發(fā)展趨勢(shì)以及物聯(lián)網(wǎng)在磷化工業(yè)的應(yīng)用也進(jìn)行了探討。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4

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本文編號(hào)：1267332