磷化膜可以提高钢铁表面的摩擦磨损性能和耐蚀性,延长其使用寿命。作为减磨耐磨作用,常使用膜重较大的锰系磷化膜。为提高核主泵紧固件表面的摩擦磨损性能,同时使其兼具一定的耐蚀性,可通过在其表面进行锰系磷化处理。本文采用不同磷化工艺在40NiCrMo7钢表面制备了高温锰系磷化膜,运用扫描电子显微镜(配有能谱仪)对其进行组织形貌、成分进行检测分析;用褪膜法对膜重进行检测;用X-射线衍射仪对锰系磷化膜层相结构进行检测并对成膜机理进行分析。通过NaCl浸渍和硫酸铜点滴实验对其耐腐蚀性能进行分析;通过MFT-4000型多功能材料表面性能测试仪,在有无润滑条件下,对40Ni CrMo7钢基材及其表面磷化膜进行摩擦磨损性能评价,并分析法相载荷对磷化膜摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:影响磷化膜组织性能的三个重要因素有:磷化液浓度、磷化处理时间和磷化处理温度。随着磷化液浓度的增高,成膜的表面形貌发生改变,磷化结晶晶粒尺寸明显增大。而磷化膜表面的结晶形态与膜重会直接影响其对润滑脂的储存能力,进而影响其摩擦磨损性能。适当的磷化温度及磷化处理时间的增加均有利于获得质量优良的磷化膜,但超过某个限度,反而使结晶晶粒变得粗大而疏松多孔,降低摩擦磨损性能。磷化膜主要相结构为Mn3(PO4)2·3H2O和(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O。磷化膜膜层生成过程为:电离、水解、氧化还原、结晶四个过程。最优工艺下制备的锰系磷化膜结晶均匀细密,在往复磨损过程中,摩擦系数均低于其他工艺,经浸油润滑后,摩擦系数降低了62.70%,耐磨性优于其他工艺。随法向载荷从3N增加到10N,磷化膜磨损表面因温度升高而软化,塑性变形增大,抗剪切强度降低,片状剥落形成磨屑,充当第三相粒子加速系统的磨粒磨损,导致摩擦系数呈先缓慢下降后急剧上升的趋势,在载荷为7N时,磷化膜失效。