一种高强度钢和硬铝合金组合体喷淋磷化工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高强度钢和硬铝合金组合体喷淋磷化工艺，经处理后的高强度钢和硬铝合金组合体，按照工艺流程，在按比例配制好的喷淋磷化槽液中进行喷淋磷化处理，所述喷淋磷化液组分为：Zn

A spray phosphating process for the combination of high strength steel and duralumin alloy

【技术实现步骤摘要】
一种高强度钢和硬铝合金组合体喷淋磷化工艺
本专利技术涉及材料与应用化工工艺技术类领域，具体涉及一种高强度钢和硬铝合金组合体喷淋磷化工艺。
技术介绍
磷化按照施工方式的不同分为浸磷、刷磷和喷磷，适合于自动化生产的喷淋磷化工艺应用越来越广泛。磷化涂装前处理的重要工序，其目的是提高基体材料的钝性及涂层的附着力和耐蚀性，但绝大多数只适用于低碳钢或低强度合金钢，且喷淋磷化液中都含有“一类环保限制元素镍”，由于武器装备的某些特殊性，要求合金钢和铝合金通过不同方式组合为一体而实现某种功能。某智能装备的主体采用高破片率高强度合金钢，其抗拉强度高达1800Mpa，由于其组织的特殊性，喷淋磷化成膜更加困难，几乎没有适应的喷淋磷化工艺，其构成附件为硬铝合金，铝的磷化工艺源于美国，称为Alodine，此法应用很广泛但含有一类环保限制元素铬，后来人们研制出了不含铬的磷化液，但多适用于纯铝或防锈铝，对硬铝或超硬铝合金磷化效果差，而同时适用于高强度合金钢和铝合金组合体的喷淋磷化的环保型工艺几乎没有。对喷淋磷化技术而言，由于成膜机理较其他磷化工艺更加复杂，不仅要考虑材质组分、机械性能及材料组织（如钢的索氏体、屈氏体、马氏体，铝合金的固溶相、偏析元素等）在介质中的稳定程度，以便选择成膜加速组分；还应研究与其相匹配的工艺参数与设备参数，诸如各组分的比例、游离酸、总酸度及两者的酸比、温度、泵压、流量、雾化密度等，只有这些因素相互匹配，才能获得满意的磷化膜层，而对高强度钢和铝合金组合体要想同时获得理想的磷化膜层，难度更大。武器装备常用30CrMnSiA、50SiMnVB、58SiMn等高破片率合金钢，为满足产品战术性能指标要求，通常需要经特殊热处理来提高其机械性能，由于处理的组织变化和机械性能提高但给磷化带来困难。研究与试验表明，当这些合金材料在一般状态下就比此状态下的低碳钢难以喷淋磷化成膜，当其洛氏硬度大于32HRC时，磷化成膜变得困难，而为了满足弹体高破片的特殊性能，其抗拉强度通常要求大于1350MPa（硬度≥42HRC），此种状态下这些材料的喷磷成膜就十分困难。铝合金和钢的喷磷工艺有较大区别，同时铝合金反应溶解出的Al3+对磷化液有毒化作用，必须消除去才可保证磷化质量，由此可见，高强度合金钢和铝合金组合体的喷淋磷化工艺非常复杂，需要考虑很多因素才能同时获得两者都满意的磷化膜层。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种高强度钢和硬铝合金组合体喷淋磷化工艺，解决某智能产品的高强度合金钢和硬铝合金构成的组合弹体，难以同槽、同步喷淋磷化成膜，造成产品异金属表面成膜质量差异大，致使防腐水平下降，从而影响产品的战术性能指标及贮存周期的问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高强度钢和硬铝合金组合体喷淋磷化工艺，包括步骤如下：步骤（1）：对高强度合金钢试样进行热处理，通过淬火、回火工序，获得了硬度为40～48HRC，对铝合金进行固熔和时效处理；步骤（2）：将高强度合金钢和铝合金组合体制作成规格为150X80X15的试样若干件，并进行编号、分组；步骤（3）：将步骤（2）中获得的钢铝组合工件经脱脂、表调处理后，按照工艺流程，在按比例配制好的喷淋磷化槽液中进行喷淋磷化处理，所述喷淋磷化液组分为：Zn2+：4000PPm～6000PPm、Mn2+：500PPm～800PPm、Fe2+：400PPm～600PPm、MoO42-：300PPm～500PPm、NO3-：9000PPm～15000PPm、PO43-：12000PPm～18000PPm、SO42-：400PPm～700PPm、复合加速剂900PPm～1500PPm、复合促进剂300PPm～600PPm、余量为水，其中PPm为百万分之一，是质量比；同时喷淋磷化槽液配制时，需要调整喷淋磷化槽液的游离酸、总酸度及酸比，并控制温度、泵压、喷咀喷雾密度及喷淋时间；步骤（4）：所述高强度钢和硬铝合金组合体经喷淋磷化后，获得高强度钢膜层颜色呈浅灰至深灰色，硬铝合金磷化膜层为浅灰色。进一步的，所述步骤（3）中工艺流程为：钢铝组合工件表面清擦→装保护装置→上辅具→上悬挂链→喷淋预脱脂→喷淋脱脂→喷淋热水洗→喷淋冷水洗→喷淋表调→喷淋磷化→喷淋冷水洗→喷淋热水洗→吹水→清擦→烘干→强制冷却→磷化膜检测→静电喷底漆→补底漆→流平静电喷面漆→补面漆→流平→油漆烘干→强制冷却→罩光或消光处理→下料→去保护装置→涂层质量检测→后防护处理→包装。进一步的，所述步骤（3）中，所述喷淋磷化槽液的游离酸（Fa)：0.8点～1.6点，总酸度(Ta)：18点～26点，控制Ta/Fa=12～30，复合促进剂2～3ml/L，槽液温度：40℃～48℃，泵表压：0.04MPa～0.09MPa，喷咀喷雾密度130～190L/m2·min，喷淋时间3min～6min。进一步的，所述复合加速剂为氟硅酸盐和钴盐，复合促进剂为亚硝酸盐和硝基胍。进一步的，所述复合加速剂中氟硅酸盐和钴盐比例为2:1；复合促进剂为亚硝酸盐和硝基胍比例3:1。本专利技术是为解决某智能产品的高强度合金钢和硬铝合金构成的组合弹体，难以同槽、同步喷淋磷化成膜，造成产品异金属表面成膜质量差异大致使防腐水平下降，从而影响产品的战术性能指标及贮存周期而进行研究、专利技术的。通过对两种材质钢热处理后的状态、化学成份、机械性能（硬度、抗拉强度）分析，研究、探讨了异金属喷磷成膜机理，经过大量正交试验获得了适合高强度钢和硬铝合金同步喷磷成膜的工艺配方与施工参数，使得这一制约某智能产品定型与生产的瓶颈工艺技术得以攻克并成功应用于批量生产。实际应用结果表明：该工艺技术不仅适应于洛氏硬度高于40HRC的高强度合金钢和硬铝、超硬合金材料组合体的喷磷处理；而对于单一的低强度（或低硬度）的合金钢或铝型材更易喷磷成膜，且膜层综合质量远优于普通磷化工艺获得的膜层质量。通过大量正交试验获得的工艺配方与工艺参数并经生产考核，高强度钢和铝合金两种材料的膜层性能指标满足产品图纸要求，本专利技术的有益效果如下：1）本专利技术属中低温、低浓度、低渣，使用温度低，节能；不含铬、镍一类环保限制元素，属环境友好型喷淋磷化工艺技术；2）成功解决高硬度合金和铝合金组合体的难以同槽、同步喷磷成膜问题，对普通碳钢及镀锌层等材料更易成膜。至今已成功处理高硬度合金钢弹体数万余发，大幅提升了武器装备异金属组合体的表面处理质量，同时获得了可观的经济效益可观和巨大的社会效益，也促进了军工行业表面技术水平的提高；3）经本专利技术工艺喷淋磷化后的产品，高强度钢膜层颜色呈浅灰至深灰色，硬铝合金磷化膜层为浅灰色；a.膜重为2g/m～4g/m,硫酸铜点滴试验在40秒以上；铝合金磷化膜重不低于1.2～3g/m2,耐蚀性点滴试验大于25s；b.盐雾试验：按GB1771进行盐雾试验测试，喷涂5403系列军品专用油漆，盐雾试验达96h以上，涂层不起泡、不脱落；喷涂弹用涂料TH06-81、TH04-81系列油漆经192h盐雾后涂层不起泡、不脱落；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度钢和硬铝合金组合体喷淋磷化工艺，其特征在于，包括步骤如下：/n步骤（1）：对高强度合金钢试样进行热处理，通过淬火、回火工序，获得了硬度为40～48HRC，对铝合金进行固熔和时效处理；/n步骤（2）：将高强度合金钢和铝合金组合体制作成规格为150X80X15的试样若干件，并进行编号、分组；/n步骤（3）：将步骤（2）中获得的钢铝组合工件经脱脂、表调处理后，按照工艺流程，在按比例配制好的喷淋磷化槽液中进行喷淋磷化处理，所述喷淋磷化液组分为：Zn

【技术特征摘要】
1.一种高强度钢和硬铝合金组合体喷淋磷化工艺，其特征在于，包括步骤如下：
步骤（1）：对高强度合金钢试样进行热处理，通过淬火、回火工序，获得了硬度为40～48HRC，对铝合金进行固熔和时效处理；
步骤（2）：将高强度合金钢和铝合金组合体制作成规格为150X80X15的试样若干件，并进行编号、分组；
步骤（3）：将步骤（2）中获得的钢铝组合工件经脱脂、表调处理后，按照工艺流程，在按比例配制好的喷淋磷化槽液中进行喷淋磷化处理，所述喷淋磷化液组分为：Zn2+：4000PPm～6000PPm、Mn2+：500PPm～800PPm、Fe2+：400PPm～600PPm、MoO42-：300PPm～500PPm、NO3-：9000PPm～15000PPm、PO43-：12000PPm～18000PPm、SO42-：400PPm～700PPm、复合加速剂900PPm～1500PPm、复合促进剂300PPm～600PPm、余量为水，其中PPm为百万分之一，是质量比；同时喷淋磷化槽液配制时，需要调整喷淋磷化槽液的游离酸、总酸度及酸比，并控制温度、泵压、喷咀喷雾密度及喷淋时间；
步骤（4）：所述高强度钢和硬铝合金组合体经喷淋磷化后，获得高强度钢膜层颜色呈浅灰至深灰色，硬铝合金磷化膜层为浅灰色。


2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞留洋，白新燕，杨有才，杨成，
申请(专利权)人：河南北方红阳机电有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41