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  • 55CrSi弹簧钢丝电解磷化工艺研究
      发布时间:2019年06月26日 点击数:

      传统的55CrSi弹簧钢线材拉拔前的表面处理工艺为间歇式硫酸或盐酸酸洗,以去除钢丝表面的氧化铁皮,而后进行中温或高温磷化,此工艺优点为技术成熟、质量稳定易控,缺点为中温或高温磷化工序带来的废水(冲洗水)和废渣(磷化渣),不易达标处理。采用电解磷化技术替代传统磷化技术刻不容缓。但电解磷化是一项正在发展的新技术,仍不成熟,存在诸多不确定性因素。

      实验材料为宝钢生产的φ5.5mm 55CrSi热轧线材,其抗拉强度为1 070 MPa,断面收缩率为61%,表面无全脱碳,部分脱碳深度最大为0.04 mm,φ5.5 mm 55CrSi线材金相组织为索氏体+珠光体+点、条、块状铁素体。    

      将φ5.5 mm 55CrSi热轧线材经抛丸去除氧化铁皮拉拔到φ5.0 mm 后,截成待测的试验样品,在实验室采用直流电源和手动操作的方式模拟工业化生产过程,极板采用片状钛板,研究电解磷化时电流、时间、钢丝相对溶液移动速率、擦拭与磷化膜的关系,磷化膜的颜色采用肉眼观察,磷化膜和基体结合力采用橡皮擦拭的方法检测。

      实验过程中,钢丝移动速率7 cm/s,磷化时间60 s,电流1.5 A。实验过程中,电流1.5 A,磷化时间为先磷化2 s取出擦拭后再磷化5 s。电流过小,钢丝磷化膜阴阳面明显,过大则产生较多灰分;在一定的电流下,较短时间内钢丝电解磷化膜层会出现较明显的阴阳面,随时间增长,阴阳面色差有所减小,但时间过长则会导致膜层浮灰较多;钢丝相对溶液的移动速率对电解磷化存在显著的影响,钢丝相对移动速率越快,电解磷化膜层越薄电解磷化效率越低,钢丝相对移动速率越快,电解磷化膜层阴阳面色差越严重;钢丝不间断连续电解磷化膜层结合力较差,使用橡皮擦拭表面后,表面色泽由灰黑色变为光亮色,钢丝采用“磷化+擦拭+磷化”的方式,磷化膜厚度增加较快,比相同条件下连续磷化膜层厚度至少多一倍,磷化电流效率成倍增加,钢丝采用“磷化+擦拭+磷化”的方式形成的磷化膜,使用橡皮擦拭,未发现变化,说明其磷化膜结合力较好。

      磷化2 s时,钢丝表面磷化膜形貌为较平整的金属表面上弥散分布着短棒状晶粒,基体存在裸露,短棒状晶粒磷锌比为1︰14.86,远大于磷酸锌中磷锌比(1︰3.05),说明其晶粒中金属锌含量非常高;磷化7 s时,钢丝表面磷化膜形貌为较平整的金属表面上短棒状晶粒长大后实现全覆盖,长大后棒状晶粒呈交错分布,其磷锌比为1︰2.69,组分基本接近磷酸锌;磷化12 s时,钢丝表面磷化膜形貌为较平整的金属表面上棒状晶粒进一步长大,长大后棒状晶粒仍呈交错分布,其磷锌比为1︰3.09,组分非常接近磷酸锌。此外,经过2~12 s电解磷化后,钢丝表面沟壑洼坑处磷化效果很差,无法形成完整磷化膜。由此说明,电解磷化膜晶粒随磷化时间的延续,存在从无到有、从小到大的成长过程;电解磷化膜底层晶粒以金属锌的组分为主,随着磷化时间的延长,晶粒组分变为磷酸锌;随磷化时间的延长,膜层逐渐覆盖钢丝表面,但在钢丝表面沟壑洼坑处会有少量气孔存在。

      通过55CrSi弹簧钢丝电解磷化工艺的研究,可得出以下结论。电解磷化膜存在阴阳面现象,这点和传统的中温或高温磷化膜颜色均匀一致存在明显差异;连续电解磷化时磷化膜结合力差;采用“磷化+擦拭+磷化”的方式磷化,磷化膜厚度增加较快,比相同条件下连续磷化膜层厚度至少多一倍,且磷化膜结合力好;电解磷化时,不管是连续还是“磷化+擦拭+磷化”的方式,磷化时间越长,膜层越厚。电解磷化膜形貌为棒状晶粒呈交错分布,其磷锌比为1︰3.09,组分非常接近磷酸锌,但在钢丝表面沟壑洼坑处无法形成完整膜层,会有少量气孔存在。 

     

                                                                                                                                      来源:金属制品行业

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