工件磷化后再渗氮可以吗

李双喜

有一批工件，材料为27SiMn的套筒，内孔直径为70mm，磷化后工件表面硬度偏低，不耐磨，想再增加下离子渗氮，请问前面的磷化对后续的渗氮有影响吗？影响有多大？望有这方面经验的专家不吝赐教！谢谢

wang453

看看下面这个磷化原理，你还觉得磷化后还能氮化不？
基本原理
　　磷化过程包括化学与电化学反应。不同磷化体系、不同其材的磷化反应机理比较复杂。虽然科学家在这方面已做过大量的研究，但至今未完全弄清楚。在很早以前，曾以一个化学反应方程式简单表述磷化成膜机理：
　　8Fe+5Me(H2PO4)2+8H2O+H3PO4 Me2Fe(PO4)2·4H2O(膜)+Me3(PO4)·4H2O(膜)+7FeHPO4(沉渣)+8H2↑
　　Me为Mn、Zn 等，Machu等认为，钢铁在含有磷酸及磷酸二氢盐的高温溶液中浸泡，将形成以磷酸盐沉淀物组成的晶粒状磷化膜，并产生磷酸一氢铁沉渣和氢气。这个机理解释比较粗糙，不能完整地解释成膜过程。随着对磷化研究逐步深入，当今，各学者比较赞同的观点是磷化成膜过程主要是由如下4个步聚组成：
　　① 酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度降低
　　Fe – 2e→ Fe2+
　　2H2－+2e→2[H] (1)
　　H2
　　② 促进剂（氧化剂）加速
　　[O]+[H] → [R]+H2O
　　Fe2++[O] → Fe3++[R]
　　式中[O]为促进剂（氧化剂），[R]为还原产物，由于促进剂氧化掉第一步反应所产生的氢原子，加快了反应（1）的速度，进一步导致金属表面H+浓度急剧下降。同时也将溶液中的Fe2+氧化成为Fe3+。
　　③ 磷酸根的多级离解
　　H3PO4 H2PO4－+H+ HPO42－+2H+ PO43－+3H－ （3）
　　由于金属表面的H+浓度急剧下降，导致磷酸根各级离解平衡向右移动，最终为PO43-。
　　④ 磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜
　　当金属表面离解出的PO43－与溶液中（金属界面）的金属离子（如Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+）达到溶度积常数Ksp时，就会形成磷酸盐沉淀
　　Zn2++Fe2++PO43－+H2O→Zn2Fe(PO4)2·4H2O↓ （4）
　　3Zn2++2PO43－+4H2O=Zn3(PO4)2·4H2O↓ （5）
　　磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化晶核，晶核继续长大成为磷化晶粒，无数个晶粒紧密堆集形而上学成磷化膜。
　　磷酸盐沉淀的副反应将形成磷化沉渣
　　Fe3++PO43－=FePO4 （6）
　　以上机理不仅可解释锌系、锰系、锌钙系磷化成膜过程，还可指导磷化配方与磷化工艺的设计。从以上机理可以看出：适当的氧化剂可提高反应（2）的速度；较低的H+浓度可使磷酸根离解反应（3）的离解平衡更易向右移动离解出PO43-；金属表面如存在活性点面结合时，可使沉淀反应（4）（5）不需太大的过饱和即可形成磷酸盐沉淀晶核；磷化沉渣的产生取决于反应（1）与反应（2），溶液H+浓度高，促进剂强均使沉渣增多。相应，在实际磷化配方与工艺实施中表面为：适当较强的促进剂（氧化剂）；较高的酸比（相对较低的游离酸，即H+浓度）；使金属表面调整到具备活性点均能提高磷化反应速度，能在较低温度下快速成膜。因此在低温快速磷化配方设计时一般遵循上述机理，选择强促进剂、高酸比、表面调整工序等。
　　关于磷化沉渣。因为磷化沉渣主要是FePO4,要相减少沉渣量就必须降低Fe3+的产生量，即通过两个方法：降低磷化液的H+浓度（低游离酸度）减少Fe2+氧化成为Fe3+。
　　锌材与铝材磷化机理基本与上相同。锌材的磷化速度较快，磷化膜只有磷酸锌盐单一组成，并且沉渣很少。铝材磷化一般要加入较多的氟化合物，使之形成AlF3、 AlF63-，铝材磷化步聚与上述机理基本相同。

孤鸿踏雪

    既然要氮化，何必要磷化？

    如果已经磷化，现在要氮化，那么在氮化前必须进行喷砂或酸洗，将磷化膜去除干净！

李双喜

孤鸿踏雪 发表于 2012-8-23 18:27
既然要氮化，何必要磷化？

    如果已经磷化，现在要氮化，那么在氮化前必须进行喷砂或酸洗，将磷化 ...

首先选择的是磷化，磷化后发现硬度低，不耐用，所以想用渗氮以改善其性能，谢谢指导。

孤鸿踏雪

李双喜 发表于 2012-8-24 09:21
首先选择的是磷化，磷化后发现硬度低，不耐用，所以想用渗氮以改善其性能，谢谢指导。

     磷化是表面精饰及防护处理，本就没有强硬化效果，谁出的馊主意？

     而氮化有耐蚀渗氮和强化渗氮，耐蚀渗氮以获得耐腐蚀性强的表面为目的，同时表面也可获得一定的硬度和耐磨性，强化渗氮则以获得高硬度、高耐磨性为目的，同时表面也具有一定的耐蚀性

李双喜

孤鸿踏雪 发表于 2012-8-24 09:26
磷化是表面精饰及防护处理，本就没有强硬化效果，谁出的馊主意？

     而氮化有耐蚀渗氮和强化渗 ...

这种产品他们本来就是要求耐腐蚀，只是没有考虑到磨损这么快，产品不耐用，才改的离子渗氮，昨天渗氮结果出来了，没有磷化的和磷化过的产品表面硬度用便携式硬度计测试都在310-340HVHLD，因为我们使用的是D探头，所以渗氮后硬度应在460-540HV之间。二者之间没有什么差别。我想其原因应和不锈钢为什么适合离子氮化一样，表面的磷化膜根本经不起高速离子的轰击，很快就被破坏了，不影响N离子的渗入，个人想法。

孤鸿踏雪

李双喜 发表于 2012-8-28 15:52
这种产品他们本来就是要求耐腐蚀，只是没有考虑到磨损这么快，产品不耐用，才改的离子渗氮，昨天渗氮结果 ...

    “表面硬度用便携式硬度计测试都在310-340HVHLD”

    又一个用便携式里氏硬度计检测覆盖层硬度的，真是不可思议！你认为检测的结果真实、可靠吗？

yuhuai1204

个人愚见：磷化后表面有一层氧化膜，对氮化是有影响的，氮化前必须保证零件表面清洁度

李双喜

孤鸿踏雪 发表于 2012-8-28 15:58
“表面硬度用便携式硬度计测试都在310-340HVHLD”

    又一个用便携式里氏硬度计检测覆盖层硬度的 ...

便携式硬度计测试覆盖层硬度散差是比台式的大，受表面粗糙度影响很大，其测量值是渗层厚度和表面硬度的综合反映。如果工件表面不是很粗糙，硬度计每天又都校准的话。对于大件表面硬度检测还是可以的；还有就是对于薄壁件不准，别的使用起来还是很方便的。

李双喜

孤鸿踏雪 发表于 2012-8-28 15:58
“表面硬度用便携式硬度计测试都在310-340HVHLD”

    又一个用便携式里氏硬度计检测覆盖层硬度的 ...

听你的语气，你认为便携式的打出来的结果很不可靠，说出你遇到的情况，你的理由

李双喜

yuhuai1204 发表于 2012-8-29 08:40
个人愚见：磷化后表面有一层氧化膜，对氮化是有影响的，氮化前必须保证零件表面清洁度

对气体渗氮肯定有影响，对离子渗氮我认为没啥影响，或影响不大

孤鸿踏雪

李双喜 发表于 2012-8-29 16:24
听你的语气，你认为便携式的打出来的结果很不可靠，说出你遇到的情况，你的理由

    我无须说明理由！你只要拿一个渗氮试样先后用维氏硬度和便携式里氏硬度计对照检测一下，就清楚结果是怎么样的了

李双喜

孤鸿踏雪 发表于 2012-8-29 16:27
我无须说明理由！你只要拿一个渗氮试样先后用维氏硬度和便携式里氏硬度计对照检测一下，就清楚结果是 ...

太小的试样不行，我是说工件一定壁厚可以。试样这么小谁会拿便携式硬度计测

孤鸿踏雪

李双喜 发表于 2012-8-29 17:05
太小的试样不行，我是说工件可以。试样这么小谁会拿便携式硬度计测

    没有人拿便携式里氏硬度计去检测试样，这个当然！

    但是否可以检测一下，看看结果，再与台式维氏硬度计检测的结果做个对比？

李双喜

我刚才说了，用便携式硬度计测试一定壁厚的工件，其结果还是有一定的可靠度。我前面说的也是测试的丝套，没有什么不可思议的啊

两湖两广两河山

    磷化膜有一定的耐磨性，但主要体现在磨合的初期阶段（跑合期），尤其是锰磷酸盐膜，细密的层片状结构在零件的磨合接触表面产生滑移而减磨，磷化膜孔隙的储油也对润滑有益。
    如果已经磷化处理过了，再进行氮化，对氮化效果应该没有影响，因为磷酸盐膜是水解产物，在稍高的温度下即分解了，且其中的Mn、Zn、P等元素的残留含量低，不至于影响N的渗入。

孤鸿踏雪

李双喜 发表于 2012-8-28 15:52
这种产品他们本来就是要求耐腐蚀，只是没有考虑到磨损这么快，产品不耐用，才改的离子渗氮，昨天渗氮结果 ...

    我在此奉劝你，不要使用便携式里氏硬度计检测覆盖层硬度。

    如果执意要这样做，其后果有两个：1. 掩耳盗铃，自欺欺人（不合格产品误判为合格产品）；2. 自掘陷阱往里跳（合格产品判为不合格产品）！

kero543

孤鸿踏雪 发表于 2012-8-30 14:02
我在此奉劝你，不要使用便携式里氏硬度计检测覆盖层硬度。

    如果执意要这样做，其后果有两个： ...

复议杨工的忠言，里氏硬度计受材料机体硬度的影响极大，其所检测出的数值并非真正的硬度值，而且每一人的手持方式总有差异，其检测值只能做为参考值，不能作为检验报告的正式数据，以及工艺有所更动的来源依据！

slgxm

酸洗下有保证吧，又不能小多少！你离子氮化有略有膨胀的吧，对整体尺寸又没影响！ 有磷化膜也做离子氮化，对设备有没有影响啊？
里氏硬度的争议？ 看看国标，行标里面，硬度有里氏的值么，有多少？  再看看洛氏，维氏，布氏你就懂了

李双喜

那大家说你们大件是怎么检测的，大件能搬到台式硬度计上？有些人可能说检查试样，那试样就能完全代替工件吗？