摘要:闡述了活塞環(huán)磷化膜的特點(diǎn)，為改善高溫磷化加鉻酸鈍化工藝所存在的膜層耐磨減摩性能差的缺點(diǎn)，研制出一種維護(hù)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)的中溫鋅錳系活塞環(huán)磷化液和磷化工藝，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，分析了所得磷化膜的成分及表面形貌，膜層均勻、致密，耐蝕、耐磨、減摩性能好。該工藝已應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。

　　關(guān)鍵詞:活塞環(huán),磷化,耐磨性,減摩性,中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)

　　1前言

　　活塞環(huán)的磷化處理是活塞環(huán)的最終表面處理工藝，其質(zhì)量好壞直接影響到產(chǎn)品的外觀及性能。目前國(guó)內(nèi)不少生產(chǎn)廠家對(duì)活塞環(huán)磷化質(zhì)量的要求只限于磷化膜的防銹性能和外觀，對(duì)磷化膜的摩擦學(xué)性能，磷化液的節(jié)能、環(huán)保問(wèn)題重視不夠，不少?gòu)S家仍在沿用傳統(tǒng)的高溫磷化加鉻酸鈍化工藝。這種工藝所得到的磷化膜膜質(zhì)疏松、磷化液壽命短、能耗大、污染嚴(yán)重。

　　近20年來(lái)，鋼鐵件磷化技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究取得了很大的進(jìn)展。但主要是針對(duì)涂裝前的磷化處理，對(duì)功能性磷化工藝研究較少，而針對(duì)活塞環(huán)這種特殊零件的磷化工藝的研究則更少。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)內(nèi)燃機(jī)性能的要求越來(lái)越高，相應(yīng)對(duì)活塞環(huán)的表面處理有了更高的要求。因此研究和開(kāi)發(fā)適用于活塞環(huán)的磷化工藝是十分必要的。

　　2活塞環(huán)磷化膜的特點(diǎn)

　　活塞環(huán)磷化膜與用于涂裝前處理的磷化膜不同，活塞環(huán)磷化膜應(yīng)滿足如下要求:

　�、倬哂辛己玫哪臀g性。由于活塞環(huán)經(jīng)磷化處理后不再進(jìn)行防銹處理(如浸防銹油等)，而一般庫(kù)存時(shí)間至少在半年以上，因此要求磷化膜具有良好的耐蝕性能。

　�、诰ЯＲ�細(xì)、致密，色澤要均勻�；钊�環(huán)磷化處理是其最終的表面處理工藝，因此磷化膜的品粒度、致密性和色澤直接影響活塞環(huán)的外觀質(zhì)量。目前活塞環(huán)磷化都采用黑色磷化，能較好地解決色澤均勻問(wèn)題。

　�、哿谆�膜厚度能控制�；钊�環(huán)是一個(gè)有尺寸精度要求的零件，環(huán)片雙面膜厚一般不超過(guò)6μm。許多廠家要求在磷化時(shí)間控制不很嚴(yán)格的情況下，膜厚不能超差。

　�、芫哂袦p摩和抗擦傷性能�；钊�環(huán)外環(huán)面與缸套之間為滑動(dòng)摩擦，端面與活塞之間既有沖擊又有滑動(dòng)摩擦，在活塞環(huán)磨合期間磷化膜應(yīng)該起到減摩和抗擦傷作用，這一點(diǎn)并沒(méi)引起大多數(shù)活塞環(huán)生產(chǎn)廠家重視。

　　2實(shí)驗(yàn)

　　2.1磷化液的主要成分和工藝條件

　　根據(jù)活塞環(huán)磷化膜的特殊要求，作者研制的磷化工藝如下:

　　有機(jī)酸微量

　　促進(jìn)劑8～10ml/L

　　總酸度40～50點(diǎn)

　　游離酸度3～5點(diǎn)

　　磷化溫度55～65℃

　　磷化時(shí)間5～8min

　　2.2工藝流程

　　除油一溫水清洗一冷水清洗—酸洗一清水沖洗一鈦款表面調(diào)整—磷化一清水沖洗(有條件的應(yīng)該用去離子水沖洗)一烘干(180℃左右)。

　　3結(jié)果與討論

　　3.1膜厚與磷化時(shí)間的關(guān)系

　　采用上述磷化工藝，測(cè)量了活塞環(huán)膜厚與磷化時(shí)間的關(guān)系，其結(jié)果如圖1所示。

　　從圖1可以看出，當(dāng)磷化時(shí)間超過(guò)5min后，磷化膜厚度增長(zhǎng)緩慢，因此采用該工藝能滿足磷化膜厚度控制的要求。

　　3.2磷化膜成分分析

　　利用AMARY1380I掃描電鏡對(duì)兩種活塞環(huán)材料的磷化膜成分進(jìn)行了能譜分析，結(jié)果如表1所小:

　　由表2可見(jiàn)，磷化膜的主要成分是P、Zn、Fe、Mn，這與文獻(xiàn)的分析結(jié)果是一致的。由于磷化膜中含有Mn元素，因而磷化膜的防銹性能和耐磨減)舉吐能得到了改善。Ca在磷化膜中含量很低，這說(shuō)明Ca并沒(méi)有直接轉(zhuǎn)化成磷化膜，但是

　　的加入能加快磷化速度、減少磷化沉渣及改善磷化膜的性能。

　　3.3磷化膜的表面形貌

　　利用AMARY1380I掃描電鏡觀察了3種磷化膜表面形貌(見(jiàn)圖2、3)。圖2(a)為鑄鐵環(huán)、圖2(b)為鋼帶環(huán)在本工藝下所得到的磷化膜，圖2(b)中的條紋方向?yàn)榄h(huán)的周向方向，環(huán)面上的條紋可能是由于鋼帶環(huán)的軋制和卷繞成型工藝不當(dāng)所至。圖3為某廠高溫磷化工藝得到的磷化膜。比較這組SEM照片，可以看到，采用本文介紹的磷化工藝所得到的磷化膜與原工藝相比，膜層品粒更細(xì)，致密性更好。有利于提高磷化膜的耐蝕性和耐磨性。

　　4應(yīng)用

　　該磷化液及相應(yīng)的磷化工藝在湖北某活塞環(huán)廠應(yīng)用近兩年。使用情況表明:該工藝具有如下特點(diǎn):

　　①槽液配制簡(jiǎn)單:將濃縮磷化液按1:10稀釋至所需體積，再按1:100加入促進(jìn)劑。然后將槽液的總酸度和游離酸度調(diào)整到工藝要求的范圍。

　�、诰S護(hù)方便:定時(shí)分析槽液的總酸度和游離酸度是否在工藝范圍內(nèi)，然后根據(jù)需要補(bǔ)充濃縮磷化液。

　�、哿谆�液使用壽命長(zhǎng):通常情況下，該磷化液的使用壽命在一年以上。

　�、芰谆�膜性能良好:該工藝適用于鑄鐵環(huán)及鋼帶環(huán)的磷化，所得磷化膜為深黑色，結(jié)品細(xì)致、均勻，耐蝕性符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，耐磨及減性優(yōu)于該廠原工藝處理的磷化膜。

　　5結(jié)論

　　該磷化工藝是針對(duì)活塞環(huán)這一特殊零件研制的，能同時(shí)磷化鑄鐵環(huán)和鋼帶環(huán)。磷化槽液配制簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便，磷化膜呈黑色，結(jié)品細(xì)致、均勻、致密性好。由于錳離了的加入，磷化膜的耐蝕性，結(jié)合力以及耐磨減摩性能有較大的改善。

---

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自：http://www.jinnzone.com/huagonglw/24070.html