电解磷化工艺探究及其应用

摘要

磷化处理在现代钢铁工业领域的应用非常广泛。现有的传统磷化工艺虽然比较成熟，但仍然存在消耗量大、环境污染严重等问题。随着环保低碳经济的发展，急需开发一种低消耗、低污染、高效率的磷化处理技术。鉴于此，本文针对传统磷化处理工艺进行改进，开发了一种电解磷化处理工艺，研究了磷化液的成分、电解磷化参数等对电解磷化膜的形貌、相结构及耐腐蚀性能的影响，考察了最优的电解磷化工艺在钢丝拉拔生产现场的应用情况。
　　论文以高碳钢为研究对象，通过正交试验对其电解磷化工艺参数进行了优化。通过对磷化膜的性能进行综合评定，得到了最优的电解磷化处理工艺参数:电解时间为60 s，磷化液的总酸值为110 pt，电解电流为0.4 A，电解磷化液温度为25℃。此外，开发了一种新型环保高效的磷化液，其最优配方为:磷酸147 g/L，氧化锌75.5 g/L，硝酸钙320g/L，柠檬酸14 g/L，酒石酸2 g/L，硝酸钠1 g/L，氟硅酸1 g/L，硝酸镍为2 g/L。对在最优工艺条件下制备的磷化膜进行测试，发现电解磷化膜的外观、厚度以及耐蚀性能均能达到要求。利用SEM、XRD对磷化膜进行微观形貌及物相分析，发现磷化膜中磷酸盐晶体呈颗粒状致密分布，磷化膜对基体的覆盖率高，且其主要由Zn3(PO4)2·4H2O相组成。
　　为了验证实验得出的电解磷化处理技术的可行性，作者将研究的磷化液及其工艺技术在某企业钢丝拉拔生产线现场进行了试用。首先依据实验结论对钢丝进行电解磷化处理，对现场流程中的一些参数进行检测记录，并与该生产线原来使用的磷化技术进行对比，着重分析了两种磷化处理工艺流程、磷化液消耗量、能源消耗、成本、磷化膜外观和厚度等方面内容。结果发现，该电解磷化处理技术具有无酸洗、磷化液消耗量低、无需加热以及效率高等优势，在节省了大量成本的同时减少了污染物排放。此外，得到的磷化膜外观致密均匀，厚度与耐蚀性均符合要求。总之，论文开发的电解磷化处理技术在钢丝拉拔以及涂装预处理等领域都有着光明的应用前景。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 金属表面磷化处理简介

1．3 磷化工艺流程

1．4 磷化分类

1．4．1 按磷化膜种类分类

1．4．2 按磷化处理温度分类

1．4．3 按促进剂管理类型分类

1．4．4 按磷化膜层质量分类

1．4．5 按磷化处理方法分类

1．5 电解磷化的研究背景与意义

1．6 电解磷化研究的内容

第二章 实验过程

2．1 实验原料

2．2 实验仪器与设备

2．3 磷化液工艺

2．3．1 游离酸度检测

2．3．2 总酸度

2．3．3 酸比

2．3．4 正交实验法

2．4 电解磷化膜层主要检测方法

2．4．1 电解磷化膜层外观检测

2．4．2 电解磷化膜层膜厚测试方法

2．4．3 硫酸铜点滴实验

2．4．4 塔菲曲线测试电解磷化膜层腐蚀性能

2．4．5 扫描电子显微镜测试

2．4．6 电解磷化膜成分分析

第三章 电解磷化工艺参数研究

3．1 引言

3．2 实验过程

3．2．1 确定正交试验因素水平

3．2．2 磷化液配制

3．2．3 样品磷化

3．3 结果分析

3．3．1 正交试验

3．3．2 影响磷化膜的因素

3．3．3 电解磷化机理分析

3．4 本章小结

第四章 电解磷化液组分研究

4．1 引言

4．2 成膜原料对电解磷化膜层影响

4．2．1 磷酸对磷化膜形成效果的影响

4．2．2 氧化锌对磷化膜形成效果的影响

4．2．3 硝酸钙对磷化膜形成效果的影响

4．3 辅助添加剂对电解磷化膜层影响最优配方探究

4．4 本章小结

第五章 电解磷化实际应用探究

5．1 引言

5．2 处理工艺流程对比

5．2．1 传统磷化线材处理工艺流程

5．2．2 电解磷化处理工艺流程

5．2．3 结论

5．3 现场消耗量跟踪检测分析

5．3．1 普通磷化现场消耗量跟踪检测汇总

5．3．2 电解磷化现场数据跟踪检测汇总

5．3．3 数据分析

5．4 膜层质量对比

5．4．1 钢线电解磷化和传统磷化膜层外观对比

5．4．2 耐蚀性

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及取得科研成果