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          鋼絲拉拔磷化技術研究

          作者: 長沙固特瑞  瀏覽量:409  發布時間:2018-06-21

          磷化技術在鋼絲拉拔過程中被廣泛使用,鋼絲磷化具有很好的潤滑作用對鋼絲。本文主要對磷化膜的機理、性質、特性做了充分的論述。并對化學磷化與電化學磷化做了相應的比較。

          鋼絲表面的潤滑涂層在鋼絲拉拔時會起到很重要的作用,質量好的潤滑涂層不僅可以減少拉拔時與拉絲模具摩擦系數,還能保證鋼絲拉拔后鋼絲表面的質量。特別是當鋼絲在高速拉拔時,好的潤滑載體是極為重要的,因為潤滑涂層可以降低鋼絲與模具之間產生的溫度、減少模具的磨損、提高工作效率、提高鋼絲的性能和減少鋼絲表面刮傷。目前,多采用磷化工藝對鋼絲表面進行拉拔前的預處理。磷化是鋼絲基體與磷化液反應生成一層磷化膜,這種磷化膜是由一些微小的晶體組成具有一定的粗糙度[1],可以為作為潤滑涂層的載體,能大大提高潤滑涂層的質量。所以,鋼絲的拉拔磷化工藝越來越受到廣大科研工作者的重視。

          一、磷化膜的形成機理、特性與性質

          (1)磷化膜的形成機理

          當Fe與H+反應后會消耗該活性點微區的大量H+,由于電離的H+補給量小于該活性微區的消耗量,必將導致該活性點微區的PH升高。該活性微區周圍的Mn2+、Ca2+、Zn2+、Fe2+與PO43+很容易達到不溶性磷酸鹽的溶度積,生成帶有四個結晶水磷酸鹽晶體,并以此微區為中心不斷向周圍形成連續的晶體,最終在鋼絲表面形成一層連續均勻的磷化膜。

          (2)磷化膜的特性

          磷化膜是由Me3(PO4)2·4H2O和Me2Fe(P04)2·4H2O組成。以鋅系磷化液為例;Me 3(P04)2·4H2O和Me 2Fe(P04)2·4H2O分別為Zn3(P04)2·4H20和Zn2Fe(P04)2·4H20前者稱為H相,后者稱之為P相,H相為棒狀晶體,繼續磷化時層結構變為層狀結構。H相在PH為8~10的條件下與皂液中的硬脂酸鈉生成一層潤滑性很好的硬脂酸鋅;硬脂酸鋅具有很好的吸附性、延展性、潤滑性。P相是球狀多孔性的晶體,結構比較疏松。不利于皂化反應,只利于對皂化液的吸附。在鋼絲的磷化時我們需要較多H相的生成,因為它具有優異的延展性、吸附性、潤滑性。經過皂化反應后可以使鋼絲在拉拔時的摩擦系數降到0.1~0.2之間。P相在一般的鋼絲磷化的過程中也會生成。為了滿足塑性加工的鋼絲拉拔,需要調整磷化條件降低P比值(H相與P相的比例稱為磷化膜P比,其物理意義是磷化膜中P組分所占有的比率)。

          (3)鋼絲拉拔磷化膜的性質

          磷化膜要滿足鋼絲拉拔時的條件;(1)在常溫和拉拔時的高溫條件下具有良好的化學穩定,還具有短期的耐蝕性。(2)磷酸鹽晶體使鋼絲表面具有一定的粗糙度,便于攜帶拉拔時所需的潤滑劑。(3)磷化膜和潤滑劑的配合使用可以降低摩擦,減少發熱,提高鋼絲的拉拔速度。(4)磷化膜具有一定的可塑性,在拉拔時能與鋼絲一起延伸變形,還能改善鋼絲和拉絲模具模壁的分離。(5)對防銹劑有很強的吸附性,與防銹油配合可以極大地增加耐蝕性。同時磷化膜的厚度也是生產工藝所需控制的一個重要指標。當磷化膜太薄時,在鋼絲拉拔過程中磷化膜起不到吸附潤滑劑的作用,鋼絲容易被拉斷,模具損耗也會增加;當磷化膜太厚時,在鋼絲拉拔的過程中容易發生“叫?!爆F象,影響鋼絲拉拔速度。

          二、磷化工藝

          在工業生產中,要根據鋼絲直徑與拉拔工藝來選擇不同的磷化處理方式。對于直徑5~19mm的半成品鋼絲,可以選擇浸漬磷化的方式;對于鋼絲直徑為1.5~2.5mm的半成品鋼絲且后續加工使用的儀器是水箱式拉絲機,可以選擇在線磷化的方式;對于鋼絲直徑為2.5~4.0mm的半成品鋼絲且后續加工使用的儀器是直進式拉絲機,可以選擇電解磷化的方式。

          (1)浸漬磷化

          浸漬磷化就是在含有磷酸、磷酸鹽的溶液中用浸漬方法處理鋼絲,使鋼絲表面發生一系列化學反應,產生具有防腐性的磷酸鹽薄膜。浸漬磷化一般都是采用中溫(70±5℃)磷化,時間根據鋼絲的直徑與所需磷化膜的厚度進行調整,一般設置磷化時間為12分鐘左右。

          金屬制品常規磷化工藝

          浸漬磷化工藝流程為[2]:脫脂→水洗→酸洗→堿中和→水洗→磷化→水洗→熱水處理→吹干→收線

          (2)以在線熱處理酸洗磷化工藝為例;

          磷化工藝流程為:放線→熱處理→鋼絲淬火→水洗→酸洗→水洗→熱水洗+表調→磷化→水洗→皂化→箱式烘干→收線

          (3)電解磷化高碳鋼絲工藝流程為例;

          電解磷化工藝流程為::放線→熱處理→酸洗槽→水洗槽→堿洗槽→熱水洗槽→稀酸洗槽→水洗槽→電解磷化槽→水洗槽→皂化→熱風烘干→收線

          三、化學磷化與電化學磷化的比較

          電解磷化是通過給磷化液施加電流,在鋼絲表面沉積形成磷化膜的反應過程。在施加電流的電解磷化槽中,鋼絲作為陰極,使用一種不參與成膜的惰性導體作為陽極。電解磷化和化學磷化相比,具有如下優點:(1)磷化膜更均勻、完整;(2)磷化膜更致密、與鋼絲基體結合更牢固;(3)磷化膜的單位質量控制更容易;(4)磷化時間比較短;(5)磷化渣產生少,比較環保。電解磷化相對于化學磷化,在生產工藝控制過程中,對磷化液成分與電流大小控制要求比較高,如果磷化液成分體系的平衡控制不精確,就會顯著的影響磷化膜的質量。

          磷化技術在鋼絲拉拔過程被廣泛應用,主要用于保護金屬基體防止金屬基體在拉拔過程中的損傷,提高金屬拉拔的速度,降低鋼絲與膜具發熱的溫度,使鋼絲拉拔企業獲得較大的收益。

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