磷化是一种常见的表面处理方法,由于磷化膜所具有的良好的耐蚀、润滑、耐磨等性能,被广泛应用于各个领域。基于环保、节能的要求,近年来,人们对室温、低温磷化和磷化促进剂开展了大量的研究工作,并取得了一些可喜的成果。但对于如齿轮、活塞环、阀门等很多运动承载件的磷化,因为需要更好的耐磨性,所以普通的磷化处理已经不能满足要求。因此,无毒环保耐磨磷化的研制也是一个崭新的课题。 采用纳米材料作为复合涂层是近年来研究较多的课题,但是在磷化中的应用国内外尚无报道。本论文力图通过在磷化液中加入纳米Al₂O₃,利用纳米材料的特殊性质提高磷化膜的耐磨性。将α型纳米Al₂O₃定量的加入到磷化液中,选择合适的分散剂,在一定的温度范围内进行磷化,由于磷化膜是多孔结构,利用磷化膜的吸附性通过共沉积使纳米材料被包裹在磷化膜之中,从而达到改善磷化膜质量的目的。当纳米材料在磷化膜中达到一定的含量后,就可以提高膜的耐磨性。先进行前期探索性试验,确定所用纳米种类、分散方式、分散剂和磷化基础液等,再通过正交实验,找出最优配方,同时对这一反应规律作初步的探索。 本论文首先进行前期的探索性实验,确定纳米材料的种类、分散方式、分散剂类型、以及磷化基础液,探讨其作用和规律。通过正交实验优化出了最优配方为:ZnO 18.3g/lH₃PO₄ 26ml/l HNO₃17.6ml/l Na₂CO₃ 11g/l Mn（H₂PO₄）₂ 5g/l Ni（NO₃）₂ 1g/lCa（NO₃）₃ 2～3g/l 复合促进剂4～4.5g/l 稳定剂A 3g/l稳定剂B 1g/lα型n-Al₂O₃ 4.0g/l分散剂A 2.5g/l温度:80℃ 时间12min 通过利用X射线、扫描电镜、电子探针等测试分析发现,加入的α型n-Al₂O₃在磷化膜层中基本均匀的分布。细纱纸摩擦法测试磷化膜的耐磨性,发现加入α型n-Al₂O₃的磷化膜的耐磨性有明显的增强。最佳配方条件下磷化膜耐磨擦次数由不加α型n-Al₂O₃的70次左右提高到加纳米后的150次左右,同时也使磷化膜的摩擦系数大大减小。