一种风电主轴轴承用高耐蚀磷化液及磷化方法技术

本发明专利技术属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种风电主轴轴承用高耐蚀磷化液及磷化方法。该磷化液主要由11～16g/L氧化锌，27～39g/L磷酸，55～67g/L碳酸钙，93～128g/L硝酸，1～3g/L钼酸钠，2～4g/L间硝基苯磺酸钠，0.5～1.5g/L钨酸钠，2～4g/L的柠檬酸，0.1～0.3g/L硝酸镧制成，溶剂为水。该磷化液能够使磷化膜结晶细化，提高磷化反应的进行速度和致密度，提高磷化膜整体的耐腐蚀性。此外，该磷化液配方中不含亚硝酸钠，绿色、环保、安全。安全。

【技术实现步骤摘要】
一种风电主轴轴承用高耐蚀磷化液及磷化方法


[0001]本专利技术属于金属表面处理
，具体涉及一种风电主轴轴承用高耐蚀磷化液及磷化方法。

技术介绍

[0002]磷化是一种化学与电化学反应，磷化液与金属表面发生反应形成磷酸盐转化膜的过程，形成的转化膜称为磷化膜。磷化的主要目的是给金属提供保护，增加耐蚀性、耐磨性，或用于涂漆前表面处理，增加漆膜与金属的结合力。
[0003]风电轴承一般要求的使用寿命为15年，海上风电轴承寿命要求在25年以上。国内外风电偏航、变桨轴承防腐一般多采用喷锌、喷漆的防腐方法，形成的防腐层厚度≥300μm。风电主轴轴承在机壳内部，外部由轴承座固定，喷涂的防腐层若受到损伤，则存在异物脱落的可能，影响轴承的正常运转。因此，风电主轴轴承不宜采用传统的喷涂防腐方法。磷化形成的磷化膜具有膜层较薄，耐蚀性能较好，膜层与金属基体的结合力好等优点，较适用于风电主轴轴承的防腐处理。
[0004]授权公告号为CN 103668148 B的中国专利技术专利中温锌钙系高耐蚀性磷化液及其制备方法、授权公告号为CN 101864564 B的中国专利技术专利中的一种高耐蚀性黑色磷化工艺、授权公告号为CN 103938201 B的中国专利技术专利中一种高耐蚀性黑色磷化方法等方法，制备的磷化膜层或较厚，或无法满足风电主轴轴承的防腐要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的在于提供一种风电主轴轴承用高耐蚀磷化液，以提高磷化膜整体的耐蚀性。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种使用上述风电主轴轴承用高耐蚀磷化液的磷化方法，使磷化膜综合性能(磷化膜厚度、硫酸铜耐蚀试验、中性盐雾试验、水冷凝(湿热试验)腐蚀试验)达到防腐层使用年限≥25年的要求。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种风电主轴轴承用高耐蚀磷化液，主要由11～16g/L氧化锌，27～39g/L磷酸，55～67g/L碳酸钙，93～128g/L硝酸，1～3g/L钼酸钠，2～4g/L间硝基苯磺酸钠，0.5～1.5g/L钨酸钠，2～4g/L的柠檬酸，0.1～0.3g/L硝酸镧制成，溶剂为水。
[0009]所述磷化液通过选取和确定各组分的种类和含量，加大了反应产物(主要产物为磷酸二氢锌和硝酸钙)中硝酸钙的浓度，使磷化膜结晶细化。通过选取和确定添加剂(钼酸钠、间硝基苯磺酸钠、钨酸钠、硝酸镧)的种类和含量，其中钼酸钠在溶液中的电极电势比铁高，附着在工件表面起到微负极作用加快反应进行，减少膜重，使磷化膜薄而致密；钨酸钠在磷化液中具有较强的氧化性，是一种辅助成膜剂，通过细化晶粒，提高磷化膜的耐蚀性；间硝基苯磺酸钠在磷化液中通过去极化和封锁阳极区起到加速成膜的作用，还可以提高膜的致密性，降低膜重，减少沉淀；硝酸镧作为稀土元素加入磷化液可以促进磷化膜晶粒的形
成，加速基体铁离子的溶解，提高磷化的效率和磷化膜的均匀性。几种添加剂在磷化液中具有协同作用，提高了磷化反应的进行速度和磷化膜的致密性，使磷化膜整体的耐蚀性得以提高。此外，该磷化液配方中不含亚硝酸钠，绿色、安全、环保。
[0010]进一步地，所述磷化液游离酸度控制在9～11，总酸度控制在90～115。
[0011]本专利技术的磷化方法包括以下步骤：将清洗后的工件在60～80℃的磷化液中进行磷化处理。
[0012]进一步地，磷化处理的时间为3～8min。
[0013]该磷化方法适用范围更广，过程相对简单，操作方便，不需要磷化前表面调整过程和磷化后的封闭处理，即可达到较好的耐蚀性能。
[0014]磷化时间越长，温度越高，所生成的磷化膜越厚。当磷化膜达到一定厚度时，孔隙减少，磷化液已不能与基体接触而发生磷化反应，再延长磷化时间也不能增加磷化膜的厚度。磷化温度更不能太高，如温度过高，会导致磷化膜粗糙、多孔，耐蚀性能下降。控制磷化液的温度以及磷化处理的时间在合适的范围内，能保证在工件表面形成致密且厚度较薄的磷化膜，更适宜在风电主轴轴承上使用。
[0015]所述清洗包括除油处理、脱脂处理和水洗处理。
[0016]进一步地，所述除油处理是在15～25℃温度下用有机溶剂清洗工件，重复清洗1～2遍，用冷风吹干，除油处理是为了去除防锈油等大量油性物质。
[0017]进一步地，所述脱脂处理包括预脱脂处理和脱脂处理两个过程；所述预脱脂处理和脱脂处理所使用的清洗剂为碱性清洗剂；
[0018]更进一步地，预脱脂处理的温度为70～90℃，脱脂处理的温度为40～60℃；
[0019]更进一步地，所述预脱脂和脱脂处理时采用超声清洗。
[0020]更进一步地，所述碱性清洗剂由60～90g/L氢氧化钠，40～70g/L碳酸钠，20～60g/L磷酸三钠，5～25g/L硅酸钠制成，溶剂为水。
[0021]所述脱脂处理采用预脱脂处理和脱脂处理，预处理过程中采用较高温度的碱性清洗剂能使油脂得到更彻底的清洗，但是长时间用较高温度的碱性清洗剂会使碱性清洗剂容易粘到工件上，影响工件外观的均一性。因此，采用两次脱脂处理不仅能够对工件表面的油脂清除的更加彻底，还能保持工件外观的均一性。
[0022]在清洗过程中辅以超声清洗，能够使脱脂更高效、更彻底。
[0023]进一步地，所述水洗处理包括第一次水洗处理和第二次水洗处理。
[0024]更进一步地，所述第一次水洗的温度为40～60℃，第二次水洗的温度为5～35℃；水洗是为了洗掉工件表面残留的碱性清洗剂。
[0025]所述磷化处理后依次进行第三次水洗、高温水洗；高温水洗之后吹干。
[0026]进一步地，所述第三次水洗的温度为5～35℃，所述高温水洗的温度为70～90℃。
[0027]所述第三次水洗主要是为了洗掉磷化液，而高温水洗，能够促进工件表面的水分挥发，缩短工件的干燥过程，防止工件生锈。
具体实施方式
[0028]以下用一种风电主轴轴承材料(G20Cr2Ni4A)为例，实施磷化处理及性能评价。
[0029]一、本专利技术风电主轴轴承用高耐蚀磷化液的实施例
[0030]实施例1
[0031]本实施例的磷化液主要由以下原料制成：11g/L的氧化锌，27g/L的磷酸，55g/L的碳酸钙，93g/L的硝酸，3g/L的钼酸钠，3g/L的间硝基苯磺酸钠，0.5g/L的钨酸钠，4g/L的柠檬酸，0.3g/L的硝酸镧，溶剂为水。
[0032]该磷化液的制备方法包括以下步骤：根据需要的溶液量计算相应的重量，在反应容器中加入三分之一的水将需要量的磷酸、硝酸、间硝基苯磺酸钠、柠檬酸依次加入，搅拌溶解完毕；加入用水调成糊状的氧化锌，溶解完全完毕；再加入调成糊状的碳酸钙，溶解完全；最后加入用水溶解的钨酸钠、钼酸钠、硝酸镧，搅拌均匀，调整总酸度和游离酸度到规定数值即可。
[0033]总酸度和游离酸度根据GB/T12612
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2005《多功能钢铁表面处理液通用技术条件》进行测定，如果总酸度和游离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电主轴轴承用高耐蚀磷化液，其特征在于，主要由以下原料制成：氧化锌11～16g/L，磷酸27～39g/L，碳酸钙55～67g/L，硝酸93～128g/L，钼酸钠1～3g/L，间硝基苯磺酸钠2～4g/L，钨酸钠0.5～1.5g/L，柠檬酸2～4g/L，硝酸镧0.1～0.3g/L，溶剂为水。2.根据权利要求1所述的风电主轴轴承用高耐蚀磷化液，其特征在于，所述高耐蚀磷化液的游离酸度控制在9～11点，总酸度控制在90～115点。3.一种使用如权利要求1或2所述的风电主轴轴承用高耐蚀磷化液的磷化方法，其特征在于，包括以下步骤：将清洗后的工件在60～80℃的磷化液中进行磷化处理。4.根据权利要求3所述的磷化方法，其特征在于，所述磷化处理的时间为3～8min。5.根据权利要求3所述的磷化方法，其特征在于，所述清洗包括依次进行除油处理、脱脂处理、水洗处理。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：段欣生，孙小波，买楠楠，李媛媛，于喜梅，
申请(专利权)人：洛阳轴承研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：