第7章 化学转化膜
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化学转化膜的工艺流程一、化学转化膜是啥。
化学转化膜啊,就像是给金属表面穿上了一层特别的“衣服”。
这层“衣服”可不是为了好看哦,它有着很多厉害的功能。
比如说可以让金属更耐腐蚀,就像给金属打了一把防止生锈的小伞。
而且还能增加金属表面的硬度,让金属变得更坚强,就像给它做了个小小的强化训练一样。
二、工艺流程中的表面预处理。
1. 脱脂处理。
这个就像是给金属洗个澡,把它表面那些油腻腻的东西都去掉。
如果金属表面有油,后面的转化膜就很难好好地形成啦。
就好比你要在墙上画画,要是墙上都是油,颜料肯定粘不住呀。
我们可以用一些专门的脱脂剂,把金属放在里面泡一泡,或者拿布擦一擦,让它的表面变得干干净净的。
2. 除锈。
金属有时候会生锈,生锈的地方就像是金属身上的小伤口。
我们得把这些锈除掉,不然也会影响转化膜的质量。
可以用砂纸轻轻地打磨,把锈迹都磨掉,让金属露出它原本光滑的“皮肤”。
这就像是给金属做个小美容,把那些瑕疵都去掉。
三、化学转化膜的形成。
1. 浸泡法。
这是一种很常见的方法呢。
把经过预处理的金属放到含有化学转化膜形成剂的溶液里去浸泡。
就像把小饼干放进牛奶里泡一泡,金属在溶液里就会慢慢地发生化学反应,然后在表面形成转化膜。
这个过程需要一点时间,就像小饼干要泡一会儿才能充分吸收牛奶的味道一样。
而且溶液的浓度、温度还有浸泡的时间,都对转化膜的质量有很大的影响。
如果溶液太稀,可能就没办法形成完整的膜;温度太低呢,反应就会很慢;浸泡时间太短,膜可能就太薄了,起不到很好的保护作用。
2. 喷淋法。
这个方法就比较酷啦。
把化学转化膜形成剂的溶液像小喷泉一样喷到金属表面上。
这样做的好处是可以处理一些形状比较复杂的金属部件。
因为喷淋可以到达那些浸泡法不容易触及的小角落。
不过呢,这个方法对设备的要求就比较高一点,得有专门的喷淋设备才行。
四、后处理。
转化膜形成之后也不能就这么不管啦。
我们还得给它做个后处理。
比如说清洗一下,把表面残留的溶液洗干净。
化学转化膜chemical conversioncoating7.1.1定义及基本原理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,这就是金属的钝性。
化学转化膜技术就是通过化学或电化学手段,使金属表面形成稳定的化合物膜层的技术。
也就是使金属钝化。
: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。
这些膜层,或者能保护基体金属不受水和其它腐蚀介质的影响,或者能提高有机涂膜的附着性和耐老化性,或者能赋予表面其它性能。
化学转化膜由于是基体金属直接参与成膜反应而生成,因而与基体的结合力比电镀层和化学镀层大的多。
几乎所有的金属都可以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,但目前工业上应用较多的是钢铁、铝、锌、铜、镁及其合金。
拜斯泰克(Biextex)和(Weber)提出用下面的反应式来表示化学转化膜的形式:mM + nAz- ---> MmAn + nZe其中: M——表面金属, Az-——介质中价态为z的阴离子所以,化学转化膜同金属上别的覆盖层(例如金属的电沉积层)不一样,它的生成必须有基底金属的直接参与,与介质中阴离子生成自身转化的产物(MmAn), 因此也可以说化学转化膜的形成实际上可看作是受控的金属腐蚀的过程.7.1.2化学转化膜的分类按获得方法可分为:化学法和电化学法;按膜的主要组成物的类型分为:氧化物膜,磷酸盐膜,铬酸盐膜,草酸盐膜等。
7.1.3转化膜的基本用途<1>防锈:转化膜一方面降低金属本身的化学活性,提高了在环境介质中的热力学稳定性,另一方面对环境介质的隔离作用。
作防锈用的化学转化膜主要用于以下二种情况:①对部件有一般的防锈要求:如涂防锈油等,转化膜作为底层很薄时即可应用。
②对部件有较高的防锈要求,部件又不受挠曲,冲击等外力作用:转化膜要求均匀致密,且以厚者为佳.一般的说:化学转化膜的防护功效取决于受转化金属的本性,膜的类型,组成和结构,膜的性能(同基底金属的结合强度,孔隙率等),环境条件。
化学转化膜技术《化学转化膜技术》嘿,同学们!今天咱们来聊聊化学转化膜技术,不过在这之前呢,咱们得先把一些化学的基础知识搞清楚,这样才能更好地理解这个技术。
咱们先来说说化学键。
化学键就像是原子之间的小钩子,把原子们紧紧地连在一起。
这里面有两种特别的“小钩子”,一种是离子键,一种是共价键。
离子键啊,就好比是带正电和带负电的原子像超强磁铁一样吸在一起。
比如说氯化钠,钠原子把一个电子给了氯原子,钠原子就带正电,氯原子带负电,它们就因为这种正负相吸的力量紧紧地靠在一起了。
而共价键呢,就像是原子们共用小钩子连接起来。
像氢气分子,两个氢原子就共用一对小钩子,这样就形成了一个稳定的氢气分子。
再说说化学平衡吧。
这就像是一场拔河比赛,反应物和生成物就像是两队人。
在比赛开始的时候,可能反应物这边人多力量大,反应就朝着生成物那边进行得比较快。
但是随着反应的进行,生成物这边的力量也慢慢起来了。
等到两边的力量达到一个平衡,也就是正反应的速率和逆反应的速率相等的时候,就像拔河的两队谁也拉不动谁了,这时候反应物和生成物的浓度就不再变化了,这就是化学平衡的状态。
还有分子的极性呢。
这个可以类比成小磁针。
比如说水,水是极性分子,就像一个小磁针一样。
氧原子那一端就像是磁针的南极,带负电,氢原子那一端就像是北极,带正电。
而二氧化碳就不一样了,二氧化碳是直线对称的分子,它就像一个两边完全一样的东西,是个非极性分子,就没有这种像小磁针一样的极性。
接下来讲讲配位化合物。
这个就好比是一场聚会,中心离子就是聚会的主角,而配体呢,就是那些提供孤对电子来共享的小伙伴。
比如说在[Cu(NH₃)₄]²⁺这个配位化合物里,铜离子就是主角,氨分子就是那些来和铜离子一起玩,提供孤对电子的小伙伴,它们凑在一起就形成了这个配位化合物。
氧化还原反应中的电子转移也很有趣。
这就像是一场交易。
就拿锌和硫酸铜反应来说吧,锌原子就像一个慷慨的商人,把自己的电子给了铜离子。
第7章 化学转化膜化学转化膜是金属或镀层金属表层原子与水溶液介质中的阴离子相互反应,在金属表面形成含有自身成分附着性好的化合物膜。
成膜的典型反应式如下:z m n m M nAM A nze -+→+ (7-1)式中,M 为与介质反应的金属或镀层金属;A z-为介质中价态为z 的阴离子。
转化膜是表层的基底金属直接与介质阴离子反应,形成基底金属化合物(M m A n )。
可见化学转化膜实际上是一种受控的金属腐蚀过程。
上述反应式中,电子可视为反应产物,转化膜的形成可以是金属与介质界面间的化学反应,也可以是施加外电源进行的电化学反应。
前者为化学法,后者为电化学法(阳极氧化)。
化学法时反应式产生的电子将传递给介质中的氧化剂。
电化学法时所产生的电子将传递给与外电源相接的阳极,以阳极电流形式脱离反应体系。
实际上,化学转化膜形膜过程相当复杂,存在着伴生或二次反应。
因此得到的转化膜的实际组成往往也不是按上式反应生成典型的化合物膜。
例如,钢铁件在磷酸盐溶液中进行磷化处理时,所得到磷化膜的主要组成是二次反应生成的产物,即锌和锰的磷酸盐。
尽管如此,考虑到化学转化膜形成过程的复杂性,以及二次反应产物也是金属基底自身转化的诱导才生成的,所以一般不再严格进行区分,都称为化学转化膜。
转化膜的形成方法大多是化学法,也可以用电化学法。
化学法是将金属在溶液中浸渍,通过化学反应形成转化膜,也可将溶液喷射于工件表面,通过化学反应成膜。
转化膜按它的组成物分为氧化物膜、硫化物膜、铬酸盐膜、磷酸盐膜和草酸盐膜。
电化学氧化法(阳极氧化法)是指工件作为阳极,在电解液中电化学处理,在金属表面形成10~20μm 稳定的转化膜的过程,也称电化学转化膜。
阳极氧化法可以大大提高铝及铝合金耐蚀耐磨性;可以改善外观,作为装饰用。
还能提高金属的热绝缘性和表层电阻,同时也可以作为油漆的底层。
转化膜用途十分广泛,可以分为:涂装底材用转化膜,塑性加工用转化膜,耐磨损用转化膜,防锈用转化膜,绝缘用转化膜和其他功用转化膜(如搪瓷底材用转化膜、装饰用转化膜)。