转化膜的特点及应用

    所谓转化膜是指金属表面的原子层与某些介质的阴离子瓜生成的膜。转化膜主要有以下几类：
1、磷酸盐膜，其成膜过程称为磷化；
2、氧化物膜，其成膜过程称为氧化，对钢铁零件的氧化又称为“发蓝”或“发黑”；
3、金属着色膜，在金属的表面采用不同的方法得到有色膜层，如铜、锌、镍、不锈钢等的着色；
4、铬酸盐膜，其成膜过程称为铬酸盐处理，习惯上称为钝化处理。
 
 ◆ 磷化膜的性能和用途
    磷化是将金属零件浸入含有磷酸盐的溶液中进行化学处理，在零件表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜的过程。目前生产中大多采用在含有Zn、Mn、Fe、Ca的磷酸盐溶液中进行处理。黑色金属如普通碳钢、合金钢、铸铁等，有色金属如铝、镁、铜、锡、铜合金等都可进行磷化处理。
    磷化膜的颜色随着基体材料及磷化工艺的不同由暗灰到黑灰色。磷化膜的主要成分是磷酸盐和磷酸氢盐。
    磷化膜在金属的冷变形加工的制造业中能较好地改善磨擦表面的润滑性能，减少加工裂纹和表面拉伤，延长工具和模具的使用寿命。
    磷化膜在大气条件下较稳定，本身的耐蚀性并不高，但经封闭填充、浸油和涂漆处理，能提高耐蚀性。
    磷化膜具有微孔，占膜体积的1.5%。其所具有的毛细管吸附现象和强化学吸附作用决定了磷化膜对油类、漆类有良好的吸附性能，是油漆和涂料的良好底层。无论是普通油漆还是电泳漆，磷化膜在提高涂层的基体的结合力和耐蚀性方面起着有效的作用。因此随着涂料工业的发展，磷化工艺也在日益发展，特别是在汽车、船舶、机械制造、航空工业中起着重要的作用。
    磷化膜对熔融金属（锡、铝、锌）的附着力极差，可用来防止零件粘附低熔点的熔融金属。钢铁零件渗氮时，采用镀锡保护不需要渗氮的部分。为了防止锡在高温时流入渗氮面，在准备渗氮的表面可进行磷化处理。在热镀锌时，磷化膜可作保护层，在浇铸金属器件时，将钢膜作磷化处理，防止粘附。零件经磷化处理后不会影响其焊接性能。
    磷化膜具有较高的电绝缘性能。厚10um的磷酸盐膜，电阻约为5×10^7Ω，因此是不良导体。如果磷酸盐膜再经浸油或覆以漆膜，则其绝缘性将会更好。在用于制造电动机和变压器铁芯的各个铁片上，覆以一层合适的磷化膜，能遏制涡流电流的扩展，并将功率损失减至最低的程度。
    磷化膜是一种无机盐膜，本身的机械强度不高，有一定的脆性。磷化过程同时伴随着析氢，如果处理的是受力件或对氢脆敏感的材料，在处理时应同时考虑氢脆问题。
    磷化处理常用浸渍法或喷淋法，工艺操作简单，成本低，生产效率高。磷化膜形成过程伴随有铁基体的溶解。膜厚在15um以下时，对零件尺寸改变较小，磷化膜与基体金属有较好的结合强度。磷化处理对基体金属的机械性能（如硬度、弹性、韧性）影响不大。
 ◆ 氧化膜性能及用途
    钢铁材料的化学氧化是在氧化剂存在下，在一定温度的碱液中进行的。它使制品表面生成一层均匀的蓝黑到黑色的磁性氧化铁（Fe3O4)转化膜，膜层的颜色取决于零件的表面状态、材料的成分和氧化处理的工艺规范。氧化是提高钢铁材料防腐能力的一种简便而又经济的工艺技术。氧化膜的厚度一般只有0.5~1.5um，不会影响零件的精度。氧化膜具有较好的吸附性能，将膜层浸油或经期货处理，其搞蚀能力大大提高。氧化膜还具有一定的弹性和润滑性，不会产生氢脆，但耐磨性较差。钢铁的氧化常用于机械、精密仪器、仪表、武器和日用产品的防护装饰，也适用于弹簧钢、钢丝及薄钢片等零件。
 
 ◆ 金属的着色与染色
    金属的着色与染色，是指通过特定的处理方法，使金属自身表面上产生与原来不同的色调，并保持金属光泽的工艺。在金属表面上着色和染色，历史悠久，这类工艺大多是应用于金属制品的表面装饰，以改善金属外观，模仿较昂贵金属或古器具的外表。
    金属的着色可用化学法或电化学法，在金属表面产生一层有色膜或干涉膜。该膜很薄（仅25~55nm）。有时干涉膜自身几乎没有颜色，而当金属表面与膜的表面发生光反射时，形成各种不同的色彩。当膜的厚度逐步增加时，色调随之变化，一般自黄、红、蓝到绿色，直到显示膜层自身的颜色。如膜的厚度不均匀，将产生彩虹色或杂色。
    有些金属制品的着色工艺往往先经电镀，随后再经着色处理，会收到更好的效果。如钢铁制品，能常先镀铜，然后在铜层上着色，获得各种悦目的色泽。
    金属表面的着色膜层的耐蚀性和耐久性等一般较差。金属制品经着色处理后，表面要涂覆一层透明的保护膜（如油漆等），以增加制品的耐久性和使用效果。
    着色处理工艺一般应用于室内使用的装饰性产品，如灯具、工艺品、五金制品等，而不适用于恶劣环境中使用或经常受磨擦的产品。
    金属染色工艺是用染料使金属表面发色的。染料通过金属表面的大量微孔或金属表面的强烈吸附和化学反应把染色液中的无机或有机染料均匀地染到金属表面上。有时亦可用电解法使金属离子与染料共沉积而产生色彩。能用做金属表面染色的染料不多。所以金属染色时，一般都在工件表面先镀上一层能够染色的防护装饰性镀层，经钝化处理后，再进行染色。金属染色的决定因素较多，受钝化工艺、颜料、染色过程等影响。