[发明专利]一种复合磷化膜的电解制备方法

说明书

本发明公开了一种复合磷化膜的电解制备方法，所述的复合磷化膜处理液主要由磷酸、硝酸、氧化锌、硫酸镍、植酸钠、六氟磷酸钠、琥珀酸、磷钼酸铵、硫酸羟胺、硝酸亚铈、双氧水和水组成，可应用于冷加工机械制造。所述的复合磷化膜制备以惰性材料为工作电极，通过特定的电流施加方法处理后在工件基材表面形成一层性能优异的稀土元素掺杂的有机磷‑无机磷化复合防护层。本发明在操作使用时具有中低温、处理时间短、成膜效率高的特点，处理后的工件具有优异的拉伸延展性、挤压性能，可推广用于各种精密成型前处理工艺中。

技术领域

本发明涉及一种金属的表面处理技术，特别是涉及一种复合磷化膜的电解制备方法。

技术背景

传统化学磷化工艺已经在钢铁等金属冷成型加工制造行业得到广泛应用，该工艺由于生产时多为中高温需加热生产，且磷化沉渣多，容易粘附于工件表面造成冷成型加工过程中的精度下降，设备损耗增加，造成生产成本高昂。电解磷化技术由于磷化时间短，磷化温度低，具有磷化渣少甚至无磷化渣等优点而受到冷成型加工的热捧。一般地，电解磷化时，阳极(惰性材料)表面析氧，阴极(钢铁工件)表面析氢，造成工件表面pH值上升，锌离子和磷酸根结合在在其表面沉淀附着，因而获得一层细腻富有延展能力、且耐挤压的润滑载体(磷化膜)，可用于钢铁等金属冷成型加工制造。电解过程中由于不生成亚铁离子而不会进一步形成不溶性磷酸铁盐，从而实现微渣、无渣的效果。一般地，在电解磷化时，施加的电流密度为恒定值，只至电解磷化处理结束。在电解初始阶段，电流密度过大容易造成阴极(工件)表面的析氢反应剧烈，诱发工件基材的氢脆现象，破坏金属基体原有的力学性能，并造成后续加工性能下降而带来不必要的材料损耗和生产成本上升。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种复合磷化膜的电解制备方法。施加电流进行电解，使无机磷酸(盐)和有机膦酸(盐)的协同成膜，在金属表面形成一层稀土元素(铈)掺杂的有机膦-无机磷化膜，改善了磷化膜层的柔韧性、变形抗力、拉伸延展性和耐挤压性能等机械加工性能，提高了金属工件的机械加工制造的适用性。

为实现上述目的，本发明采用的技术解决方案为：采用一种复合磷化膜的电解制备方法，通过施加电流，复合磷化膜处理液处理钢铁工件并在其表面电解形成在一层稀土铈元素掺杂的有机磷-无机磷化复合防护层。

优选的，本发明所述的一种复合磷化膜的电解制备方法，其特征在于所述的电解制备工作参数为：复合磷化膜处理液的总酸度55-80pt，游离酸6-8pt，pH2.5-3.2，以惰性材料为工作电极，施加电流，处理温度10-55℃，优选处理温度25℃-55℃，时间5-60秒。

优选的，所述的电解工作电极选自钛镀钌、钛或石墨中的一种。

优选的，所述的电流施加方法为：一个载波施加周期为：给与一低电流密度值j并维持一个周期时间的10-20％，然后通过一个周期时间的20-50％线性升至一高电流密度值j’，并维持至周期结束。重复1-3个周期。通过预先施加较小的电流密度避免工件表面的析氢反应过于剧烈，而造成工件基材的氢脆现象，然后逐渐提高电流密度并维持至周期结束，重复施行可以获得机械性能较优异的复合磷化膜层，利于后续加工制造。

优选的，所述的低电流密度j取值于-1.0～1.0A/dm²，高电流密度j’取值于4.5～10A/dm²。其中以金属工件为阴极，惰性材料为阳极时，电流密度为正值，反之，为负值。

优选的，所述的复合磷化膜处理液的组成原料各组分的含量为：磷酸12-18g/L、硝酸5-8g/L、氧化锌5-10g/L、硫酸镍1-3g/L、植酸钠2-5g/L、六氟磷酸钠0.1-0.5g/L、琥珀酸0.1-0.5g/L、磷钼酸铵0.1-0.2g/L、硫酸羟胺0.1-1.0g/L、硝酸亚铈0.01-0.05g/L、双氧水0.01-0.05g/L，溶剂为水。