[发明专利]一种高耐蚀厚磷化膜层的制备工艺

说明书

本发明所述一种高耐蚀厚磷化膜层的制备工艺，包括以下步骤：a.采用阴极电解磷化的方法制备磷化层，首先配制基础磷化液；磷化液配制过程中，用氢氧化钠和磷酸调节磷化液的pH值，陈化，将活化后的碳材料加入基础磷化液中，碳材料加入后依次通过机械搅拌和超声分散；b.将分散后的磷化液倒入电解槽中，并将除锈去油后的金属基体置于电解槽的阴极部位进行电解磷化，采用脉冲电流进行电解磷化，磷化层为含导电碳材料的复合磷化层，厚度可达到40μm以上。采用电解磷化的工艺在金属表面进行磷化处理，导电碳材料在磷化过程中起到提供磷酸盐形核活性点、减小磷化膜孔隙，提高磷化膜厚度的作用。该磷化膜层具有孔隙率低，厚度可控的特点。

技术领域

本发明属于金属表面处理领域，具体地说，涉及一种高耐蚀厚磷化膜层的制备工艺。

背景技术

磷化是一种常见的金属表面处理技术。通过磷化所制备的表面磷化膜层是由不溶性磷酸盐所组成，它可充当腐蚀阻挡层有效隔绝腐蚀介质与金属的接触。但是，目前磷化膜层仅作为预处理涂层为金属提供短期的腐蚀防护，其主要原因是因为磷化膜层在晶体长大过程中不可避免存有大量的大量孔隙(孔隙度约为0.5～1.5％)，在长期的使用过程中腐蚀介质能通过这些孔隙渗入基体表面。增大磷化膜层的厚度能有效降低孔隙的联通性，从而提高膜层的保护作用。

但是，使用传统的磷化工艺磷酸盐晶体的生长动力学曲线在后期区域平缓，即磷化膜层的厚度受到了制约。例如常见的锌系磷化层厚度通常不超过20μm。因此，磷化膜层致密的和厚度一直是评价磷化膜层质量的两个重要指标。

发明内容

针对现有磷化层及其磷化工艺存在的致密度和厚度不足的问题，本发明提出了一种高耐蚀厚磷化膜层的制备工艺，这种磷化膜层晶粒更为细小，致密的更高并且厚度可控，能成为金属表面中长期的耐蚀防护涂层的潜力。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高耐蚀厚磷化膜层的制备工艺，包括以下步骤：

a.采用阴极电解磷化的方法制备磷化层，首先配制基础磷化液；磷化液配制过程中，用氢氧化钠和磷酸调节磷化液的pH值，使其pH的范围控制在4～7之间，上述基础磷化液配制完成后，需先将其陈化24～72小时，随后将活化后的碳材料加入上述基础磷化液中，碳材料加入后依次通过机械搅拌和超声分散；

b.将分散后的磷化液倒入电解槽中，并将除锈去油后的金属基体置于电解槽的阴极部位进行电解磷化，采用脉冲电流进行电解磷化，所制备的磷化层为含导电碳材料的复合磷化层，厚度可达到40μm以上，磷化处理后必须及时对所制备的工件用清水冲洗干净，并冷风吹干。

采用电解磷化的工艺在金属表面进行磷化处理，导电碳材料在磷化过程中起到提供磷酸盐形核活性点、减小磷化膜孔隙，提高磷化膜厚度的作用。该磷化膜层具有孔隙率低，厚度可控的特点，磷化膜层结构见图1。

进一步，所述磷化液的主要成分为：氧化镁：0～20g/L；氧化锌：0～50g/L；硝酸钙：0～50g/L；硝酸锰：0～60g/L；钨酸钠：0～10g/L；钼酸钠：0～10g/L；亚硝酸钠：0～5g/L；磷酸：2～100mL/L；氢氧化钠：0.2～10g/L。

进一步，步骤a中，所添加的碳材料必须包括至少一种下列碳材料：碳纤维、石墨烯、碳纳米管、超细石墨、鳞片石墨；碳材料的含量应在0.2g～100g/L。

进一步，步骤a中，机械搅拌0.2～1小时、超声分散0.5～2小时。

进一步，步骤a中，超声分散频率需大于20KHZ，每分散10L磷化液所用的功率需大于5KW。

进一步，步骤b中，脉冲电流进行电解磷化的工艺参数为：电流密度控制在0.1～10A/dm²，占空比为0.4～0.8。