傳統(tǒng)的55CrSi彈簧鋼線材拉拔前的表面處理工藝為間歇式硫酸或鹽酸酸洗，以去除鋼絲表面的氧化鐵皮，而后進(jìn)行中溫或高溫磷化，此工藝優(yōu)點(diǎn)為技術(shù)成熟、質(zhì)量穩(wěn)定易控，缺點(diǎn)為中溫或高溫磷化工序帶來的廢水（沖洗水）和廢渣（磷化渣），不易達(dá)標(biāo)處理。采用電解磷化技術(shù)替代傳統(tǒng)磷化技術(shù)刻不容緩。但電解磷化是一項(xiàng)正在發(fā)展的新技術(shù)，仍不成熟，存在諸多不確定性因素。
實(shí)驗(yàn)材料為寶鋼生產(chǎn)的φ5.5mm 55CrSi熱軋線材，其抗拉強(qiáng)度為1 070 MPa，斷面收縮率為61%，表面無全脫碳，部分脫碳深度最大為0.04 mm，φ5.5 mm 55CrSi線材金相組織為索氏體+珠光體+點(diǎn)、條、塊狀鐵素體。
將φ5.5 mm 55CrSi熱軋線材經(jīng)拋丸去除氧化鐵皮拉拔到φ5.0 mm 后，截成待測(cè)的試驗(yàn)樣品，在實(shí)驗(yàn)室采用直流電源和手動(dòng)操作的方式模擬工業(yè)化生產(chǎn)過程，極板采用片狀鈦板，研究電解磷化時(shí)電流、時(shí)間、鋼絲相對(duì)溶液移動(dòng)速率、擦拭與磷化膜的關(guān)系，磷化膜的顏色采用肉眼觀察，磷化膜和基體結(jié)合力采用橡皮擦拭的方法檢測(cè)。
實(shí)驗(yàn)過程中，鋼絲移動(dòng)速率7 cm/s，磷化時(shí)間60 s，電流1.5 A。實(shí)驗(yàn)過程中，電流1.5 A，磷化時(shí)間為先磷化2 s取出擦拭后再磷化5 s。電流過小，鋼絲磷化膜陰陽面明顯，過大則產(chǎn)生較多灰分；在一定的電流下，較短時(shí)間內(nèi)鋼絲電解磷化膜層會(huì)出現(xiàn)較明顯的陰陽面，隨時(shí)間增長，陰陽面色差有所減小，但時(shí)間過長則會(huì)導(dǎo)致膜層浮灰較多；鋼絲相對(duì)溶液的移動(dòng)速率對(duì)電解磷化存在顯著的影響，鋼絲相對(duì)移動(dòng)速率越快，電解磷化膜層越薄電解磷化效率越低，鋼絲相對(duì)移動(dòng)速率越快，電解磷化膜層陰陽面色差越嚴(yán)重；鋼絲不間斷連續(xù)電解磷化膜層結(jié)合力較差，使用橡皮擦拭表面后，表面色澤由灰黑色變?yōu)楣饬辽?，鋼絲采用“磷化+擦拭+磷化”的方式，磷化膜厚度增加較快，比相同條件下連續(xù)磷化膜層厚度至少多一倍，磷化電流效率成倍增加，鋼絲采用“磷化+擦拭+磷化”的方式形成的磷化膜，使用橡皮擦拭，未發(fā)現(xiàn)變化，說明其磷化膜結(jié)合力較好。
磷化2 s時(shí)，鋼絲表面磷化膜形貌為較平整的金屬表面上彌散分布著短棒狀晶粒，基體存在裸露，短棒狀晶粒磷鋅比為1︰14.86，遠(yuǎn)大于磷酸鋅中磷鋅比(1︰3.05)，說明其晶粒中金屬鋅含量非常高；磷化7 s時(shí)，鋼絲表面磷化膜形貌為較平整的金屬表面上短棒狀晶粒長大后實(shí)現(xiàn)全覆蓋，長大后棒狀晶粒呈交錯(cuò)分布，其磷鋅比為1︰2.69，組分基本接近磷酸鋅；磷化12 s時(shí)，鋼絲表面磷化膜形貌為較平整的金屬表面上棒狀晶粒進(jìn)一步長大，長大后棒狀晶粒仍呈交錯(cuò)分布，其磷鋅比為1︰3.09，組分非常接近磷酸鋅。此外，經(jīng)過2～12 s電解磷化后，鋼絲表面溝壑洼坑處磷化效果很差，無法形成完整磷化膜。由此說明，電解磷化膜晶粒隨磷化時(shí)間的延續(xù)，存在從無到有、從小到大的成長過程；電解磷化膜底層晶粒以金屬鋅的組分為主，隨著磷化時(shí)間的延長，晶粒組分變?yōu)榱姿徜\；隨磷化時(shí)間的延長，膜層逐漸覆蓋鋼絲表面，但在鋼絲表面溝壑洼坑處會(huì)有少量氣孔存在。
通過55CrSi彈簧鋼絲電解磷化工藝的研究，可得出以下結(jié)論。電解磷化膜存在陰陽面現(xiàn)象，這點(diǎn)和傳統(tǒng)的中溫或高溫磷化膜顏色均勻一致存在明顯差異；連續(xù)電解磷化時(shí)磷化膜結(jié)合力差；采用“磷化+擦拭+磷化”的方式磷化，磷化膜厚度增加較快，比相同條件下連續(xù)磷化膜層厚度至少多一倍，且磷化膜結(jié)合力好；電解磷化時(shí)，不管是連續(xù)還是“磷化+擦拭+磷化”的方式，磷化時(shí)間越長，膜層越厚。電解磷化膜形貌為棒狀晶粒呈交錯(cuò)分布，其磷鋅比為1︰3.09，組分非常接近磷酸鋅，但在鋼絲表面溝壑洼坑處無法形成完整膜層，會(huì)有少量氣孔存在。
來源：金屬制品行業(yè)
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