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3.分类
➢按获得方法：化学法 电化学法
➢按膜的主要组成物类型: 氧化物膜 磷酸盐膜 铬酸盐膜 草酸盐膜
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4.基本用途
➢防锈 降低金属本身的化学活性
对环境介质的隔离作用
➢耐磨 提高硬度、减少摩擦阻力、吸油（磷酸盐膜） ➢涂装底层 作为金属镀层的底层 ➢防电偶腐蚀 增大两金属表面间的接触电阻
(2)氧化剂。提高氧化剂的质量浓度，可以加快氧化 速度，膜层致密、牢固。氧化剂的质量浓度低时， 得到的氧化膜厚而疏松。
(3)温度。提高溶液温度，生成的氧化膜层薄，且易 生成红色挂灰，导致氧化膜的质量降低。
钢铁高温氧化工艺
(4)铁离子含量。氧化溶液中必须含有一定的 铁离子才能使膜层致密，结合牢固。铁离子浓 度过高，氧化速度降低，钢铁表面易出现红色 挂灰。
➢高温化学氧化（碱性化学氧化） ➢常温化学氧化（酸性化学氧化）
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（1）高温化学氧化（碱性化学氧化）
化学反应机理 ： ➢ 在强碱（氢氧化钠）溶液里添加氧化剂（亚硝酸纳），
在135～145℃，15～90min → 肥皂液，3～5min → 水洗、干燥及浸油 ➢ 表面生成极薄的Fe3O4为主要成分的氧化膜、0.5~1.5μm ➢ 提高零件的耐蚀性、润滑性、改善外观
➢ 特点： 1. 氧化速度快， 2. 膜层抗蚀性好， 3. 节ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、高效、成本低， 4. 操作简单， 5. 环境污染小。
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2．钢铁磷化
定义：金属在含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中进行化学处 理，使金属表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜。 性能：5~20μm，暗灰到黑灰色。
微孔结构，结合牢固，良好的吸附、润滑、耐蚀 性，不粘附熔融金属（锡、铝、锌）及绝缘性。
钢铁常温发黑工艺操作简单、速度快，通常为2～ 10min。目前还存在发黑液不够稳定、膜层结合力 稍差等问题。
（2）常温化学氧化（酸性化学氧化）
各种催常化温剂发，黑缓溶冲液剂主，要络成合分剂是与C辅uS助O4材，料二。氧化硒SeO2 ， 发黑机理： ①SeO2溶于水中生成亚硒酸(H2SeO3)： SeO2 + H2O→ H2SeO3 ②钢铁浸入发黑液后，溶液中的Cu离子与Fe发生置换反
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(2)电化学反应机理
在微阴极上氢氧化物被还原
F eO O H e H F eO 2
相互作用，并脱水生成磁性氧化铁
2 F e O O H H F e O 2 F e 3 O 4 + O H -+ H 2 O
(3)氧化膜的生长
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钢铁高温氧化工艺
(1)氢氧化钠。提高氢氧化钠的质量浓度，氧化膜的 厚度稍有增加，但容易出现硫松或多孔的缺陷，甚 至产生红色挂灰；质量浓度过低时，氧化膜较薄， 产生花斑，防护能力差。
作用：涂料的底层，冷加工时润滑层，金属表面保护层， 硅钢片的绝缘处理，压铸模具的防粘处理。
特点：设备简单、操作方便、成本低、生产效率高
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1、磷化膜的形成机理
磷化处理是在含锰、铁、锌的磷酸二氢盐与磷酸 组成的溶液中进行的。
这些磷酸二氢盐可用M(H2PO4)2表示。 处理过程中，生成含锰、铁、锌的一价、二价和
降低配偶金属之间的电位差
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➢塑性加工 减少拉拔力及次数、延长拉拔模具寿命
➢绝缘
磷酸盐膜层是电的不良导体
➢装饰
色料）
自身的装饰作用、多孔性吸附作用（吸
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4.2 钢铁的化学氧化和磷化处理
1．钢铁的氧化处理
发蓝或发黑：钢铁在含有氧化剂的溶液中进行处理， 使其表面生成一层均匀的蓝黑到黑色 膜层的过程
第四章 金属的化学处理（化学转化膜）
主要内容
1 概述 2 钢铁的化学氧化和磷化处理 3 铝及其合金的氧化处理 4 微弧氧化 5 转化膜技术的发展动向
4.1 概述
1.定义
许多金属都有在表面上生成较稳定的氧化膜的倾向， 这些膜在特定条件下能起保护作用——金属的钝性
➢ 化学转化膜：使金属与特定的腐蚀液相接触，在一定 条件下发生化学反应，在金属表面形成一层附着力良 好的难溶的生成物膜层。
(5)钢铁含碳量。钢铁中含碳量增加，组织中 Fe3C增多，即阴极表面增加，阳极铁的溶解过 程加剧，促使氧化膜生成的速度加快，故在同 样温度下氧化，高碳钢所得到的氧化膜一定比 低碳钢的厚。
钢铁发黑后，经热水清洗、干燥后，在油中浸 3～5min，以提高耐蚀性。
（2）常温化学氧化（酸性化学氧化）
钢铁常温化学氧化一般称为钢铁常温发黑。与高温 发黑相比，具有节能、高效、操作简便、成本较低 、环境污染小等优点。常温发黑得到的表面膜主要 成分是CuSe，其功能与Fe3O4膜相似。
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钢铁高温氧化机理
（1）化学反应机理
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(2)电化学反应机理
钢铁浸入电解质溶液后即在表面形成无数 的微电池，在微阳极区发生铁的溶解。
Fe Fe22e
在强碱性介质中有氧化剂存在的条件下， 二价铁离子转化为三价铁的氢氧化物
6 F e 2 N O 2 - + 1 1 O H - 6 F e O O H H 2 O N H 3
应，铜覆盖在钢铁表面，并伴随Fe的溶解： CuSO4 + Fe→ FeSO4+Cu ③铜金膜属，C同u时与伴H随2Se着O副3发反生应氧发化生还，原生反成应C，uS生eO成3的黑挂色灰的成硒分化： 3Cu+ 3H2SeO3→ CuSe + 2CuSeO3 + 3H2O
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后处理：皂化处理、浸油或在铬酸盐溶液里进 行填充处理
三价磷酸盐。 一价磷酸盐可溶，二价磷酸盐稍溶，三价磷酸盐
不溶解。 三价磷酸盐在金属表面沉积即形成所谓的磷化膜。
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含有锰、铁、锌的磷酸二氢盐与磷酸
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2.基本原理
➢有基体金属的直接参与反应生成、结合力大。 ➢几乎所有金属都可在选定的介质中通过转化处理得到不同 应用目的的化学转化膜。目前应用较多的是钢铁、铝、锌、 铜、镁及其合金。 ➢拜斯泰克 （Biextex） 和 Weber提出反应式：
mM nzA M mA nnZe
其中：M—表面金属，AZ- —介质中价态为z的阴离子