一種適應溫擠壓的復合硫酸-磷酸鈣鹽表面處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種金屬表面處理領(lǐng)域，特別是適應于黑色金屬進行溫擠壓，需要通過復合硫酸-磷酸鹽溶液對黑色金屬毛坯進行表面處理，獲得一層能耐高溫的復合硫酸-磷酸鈣鹽膜用于提高模具壽命。氧化鈣CaO超細粉末，硫酸鈣CaSO4超細粉末，磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2超細粉末，磷酸H3PO4，硫酸H2SO4和蒸餾水H2O按比例進行配比，通過反應生成復合硫酸鈣CaSO4、磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2鹽溶液，坯料再經(jīng)過噴丸、酸洗、上述溶液磷化、除氫和皂化，即獲得具有復合硫酸-磷酸鈣鹽表面薄膜的黑色金屬擠壓坯料。
【專利說明】一種適應溫擠壓的復合硫酸-磷酸鈣鹽表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬表面處理領(lǐng)域，特別是適應于黑色金屬進行溫擠壓，需要通過復合硫酸-磷酸鹽溶液對黑色金屬毛坯進行表面處理，獲得一層能耐高溫的復合硫酸-磷酸鈣鹽膜用于提高模具壽命。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，通過磷化液對金屬表面進行處理的應用非常廣泛，其中對金屬表面進行磷化用于擠壓行業(yè)的需求量很大。二十世紀初期由于工具鋼和金屬表面磷化技術(shù)的發(fā)明，實現(xiàn)了黑色金屬的擠壓，黑色金屬的擠壓首先應用于軍工，最典型的產(chǎn)品是子彈殼，二十世紀五十年代黑色金屬的擠壓開始應用于民用，目前在汽車零部件制造領(lǐng)域得到廣泛的應用。在工件表面形成磷酸鹽薄膜的工藝作為實現(xiàn)黑色金屬的擠壓的關(guān)鍵技術(shù)得到了很好的應用。
[0003]對于適應于黑色金屬擠壓的磷化液，要求通過磷化液磷化，在工件表面形成磷酸鹽薄膜，薄膜厚度一般為10-15 iim，摩擦系數(shù)為0.05左右。所形成的磷酸鹽薄膜，由細小片狀結(jié)晶組織組成。要求這種膜層相當軟、耐熱、呈多孔狀，對潤滑劑具有很強的吸附作用，并有一定塑性，能隨工件一起塑性變形。因此，磷化層的作用是模具與工件之間的隔離墊層，減少了表面摩擦，提高了模具壽命。但是由于通過傳統(tǒng)的磷化液制備的磷化層通常適用于冷擠壓當工作溫度高于200°時磷化層通常開始分解。對于黑色金屬溫擠壓，一般溫度稍低于黑色金屬再結(jié)晶溫度，如鋼的溫擠壓一般在900°左右，這時磷化層遭到破壞，在擠壓過程中不能得到滿意的潤滑，極大降低了模具的壽命。
[0004]因此，基于上述目的，本發(fā)明提供的一種黑色金屬進行溫擠壓，需要通過復合硫酸-磷酸鈣溶液對黑色金屬毛坯進行表面處理，獲得一層能耐高溫的復合硫酸-磷酸鈣鹽膜，采用該方法形成的復合硫酸-磷酸鈣鹽膜能夠耐高溫，在擠壓過程中復合硫酸-磷酸鈣鹽膜附著工件能力強，能夠大大提高模具壽命，具有十分重要的工業(yè)應用價值。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明專利的目的是:針對溫擠壓磷化層分解的技術(shù)不足，提供表面復合硫酸-磷酸鈣鹽膜附著能力強、耐高溫不分解，生產(chǎn)成本低廉、無污染排放、可在常規(guī)溫擠壓條件下組織生產(chǎn)的一種適應于黑色金屬溫擠壓的表面處理方法，較傳統(tǒng)的磷酸鋅鹽薄膜能夠耐高溫、穩(wěn)定性好的特點。
[0006]本發(fā)明專利的技術(shù)方案是:本發(fā)明是一種適應于黑色金屬溫擠壓的復合硫酸-磷酸鈣鹽表面處理方法,如下:
本發(fā)明所適應于黑色金屬溫擠壓的復合硫酸-磷酸鈣鹽溶液，包括氧化鈣CaO超細粉末，硫酸鈣CaSO4超細粉末，磷酸二氫鈣Ca (H2PO4) 2超細粉末，磷酸H3PO4,硫酸H2SO4和蒸餾水 H2O,其質(zhì)量配比為:(5-10):(15-30):(40-60):(10-30):(5-10) (808:912):Ca0+2H20=Ca (OH) 2 Ca (OH) 2+ H2SO4= CaS04+2H20Ca (OH) 2+ 2H3P04= C a (H2PO4) 2+2H20
本發(fā)明產(chǎn)生的復合硫酸-磷酸鈣鹽是CaSO4和Ca (H2PO4) 2的一層鹽薄膜，能適應于黑色金屬溫擠壓。
[0007]本發(fā)明所述的用于黑色金屬毛坯溫擠壓的復合硫酸-磷酸鈣鹽表面處理的方法: 第一步:將下料后的毛坯進行球化退火處理，加熱溫度應低于該材料再結(jié)晶溫度50以
下保溫3-4小時；
第二步:通過噴丸機將毛坯進行噴丸處理15Min，去掉毛坯表面細小的毛刺，強化表面
質(zhì)量;
第三步:進行酸洗，采用2%的硫酸溶液進行酸洗；
第四步:將待處理的毛坯件放入55° -60°攝氏度的復合硫酸-磷酸鈣鹽溶液中處理5-1OMin ；
第五步:進行加熱除氫工藝，減少氫脆的危害；
第六步:進行皂化工藝，進一步增強擠壓坯料與模具之間潤滑。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(I)適用于黑色金屬溫擠壓:獲得的磷化層成分為復合硫酸-磷酸鈣鹽，一般在1500°以上才分解，能夠耐高溫不分解，滿足了黑色金屬溫擠壓的要求。
[0009](2)成本低廉:采用的原材料均為基本化工產(chǎn)品,價格低廉,滿足大規(guī)模工業(yè)應用使用要求。
[0010](3)操作簡便:本發(fā)明在不進行大的改動條件下，可以使用傳統(tǒng)的磷化皂化工藝裝備，操作簡便可靠。
[0011](4)磷化時間短、效果好:坯料采用鈣鹽覆膜后，膜層軟、耐熱、呈多孔狀，對潤滑劑具有很強的吸附作用，并有一定塑性，磷化時間短、效果好。
【具體實施方式】
[0012]下面給出本發(fā)明的最佳實施例:
將下料后的毛坯進行球化退火處理，加熱溫度應低于該材料再結(jié)晶溫度50以下保溫
3-4小時；通過噴丸機將毛坯進行噴丸處理15Min，去掉毛坯表面細小的毛刺，強化表面質(zhì)量；進行酸洗，采用2%的硫酸溶液進行酸洗；根據(jù)發(fā)明給出化學成分比例，配置一種適應于黑色金屬溫擠壓的復合硫酸-磷酸鈣鹽表面處理液:包括氧化鈣CaO，硫酸鈣CaSO4,磷酸二氫鈣Ca(H2PO4)2，磷酸H3PO4,硫酸H2SO4和蒸餾水H2O組成，其質(zhì)量配比為:(5_10): (15-30):(40-60):(10-30):(5-10) (808:912)。在本實施例中，其質(zhì)量配比可以選擇以下任意一種:5:15:40:10:5:808 ； 10:30:60:30:10:912 ；8:20:45:15:8:830 ;9:25:50:20:9:880。將待處理的毛坯件放入55° -60°攝氏度的復合硫酸-磷酸鈣鹽溶液中處理5-1OMin;進行加熱除氫工藝，減少氫脆的危害。進行皂化工藝，進一步增強擠壓坯料與模具之間潤滑。
【權(quán)利要求】
1.一種適應溫擠壓的復合硫酸-磷酸鈣鹽表面處理方法，其特征是利用氧化鈣CaO超細粉末，硫酸鈣CaS04超細粉末，磷酸二氫鈣Ca (H2P04) 2超細粉末，磷酸H3P04，硫酸H2S04和蒸餾水H20按比例進行配比，通過反應生成復合硫酸鈣CaS04、磷酸二氫鈣Ca (H2P04) 2鹽溶液，坯料再經(jīng)過噴丸、酸洗、上述溶液磷化、除氫和皂化，即獲得具有復合硫酸-磷酸鈣鹽表面薄膜的黑色金屬擠壓坯料: Ca)黑色金屬溫擠壓的復合硫酸-磷酸鈣鹽溶液各成分配比:包括氧化鈣CaO超細粉末，硫酸鈣CaSO4超細粉末，磷酸二氫鈣Ca (H2PO4) 2超細粉末，磷酸H3PO4,硫酸H2SO4和蒸餾水 H2O,其質(zhì)量配比為:(5-10):(15-30):(40-60):(10-30):(5-10) (808:912)； (b)本發(fā)明生成的復合硫酸-磷酸鈣鹽是CaSO4和Ca(H2PO4)2的一層鹽薄膜，該成分能耐1500°的高溫，能適應于黑色金屬溫擠壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應溫擠壓的復合硫酸-磷酸鈣鹽表面處理方法，其特征是成本低廉、工藝操作簡便:采用的原材料均為基本化工產(chǎn)品，價格低廉，滿足大規(guī)模工業(yè)應用使用要求；同時在不進行大的工藝改動條件下，可以使用傳統(tǒng)的磷化皂化工藝裝備，操作簡便可靠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應溫擠壓的復合硫酸-磷酸鈣鹽表面處理方法，其特征是:坯料采用鈣鹽覆膜后，膜層軟、耐高溫、呈多孔狀，對潤滑劑具有很強的吸附作用，并有一定塑性，磷化時間短、效果好。
【文檔編號】C23C22/22GK103643230SQ201310666597
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月7日
【發(fā)明者】徐淑波, 景財年, 任國成, 林曉娟, 范小紅, 李振東 申請人:山東建筑大學