CN115980111A

CN115980111A - 一种磷化膜膜重的检测方法

Info

Publication number: CN115980111A
Application number: CN202211665522.4A
Authority: CN
Inventors: 蔡宁; 姚士聪; 颜晨曦; 王利杰; 张健; 郝玉林; 龙袁; 曹建平
Original assignee: Shougang Group Co Ltd
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2022-12-23
Filing date: 2022-12-23
Publication date: 2023-04-18

Abstract

本申请涉及金属材料分析领域，尤其涉及一种磷化膜膜重的检测方法；所述方法包括：对试样表面的磷化膜层进行X射线荧光分析，得到磷元素的膜重数据；根据所述试样的材质和磷化液的成份，确定磷化膜的分子式，进而确定磷元素膜重计算磷化膜膜重的转换系数；根据所述磷元素膜重数据与所述转换系数，得到磷化膜的膜重；操作上仅需要对试样的磷化膜进行X射线荧光分析一步操作就能实现对磷化膜膜重的测量，操作更为简便且不产生废液，实现了磷化膜膜重的简便且无害化测量。

Description

一种磷化膜膜重的检测方法

技术领域

本申请涉及金属材料分析领域，尤其涉及一种磷化膜膜重的检测方法。

背景技术

磷化处理在工业上应用非常广泛，尤其是汽车行业，磷化处理作为涂漆前处理的重要工艺。磷化膜具有多孔性，涂料可以渗入到这些孔隙中，从而显著提高了涂层和钢板的结合力。此外，磷化膜能将金属表面由优良导体转变为不良导体，进而抑制了金属表面微电池的形成，有效阻碍了涂层的腐蚀，可成倍提高涂层的耐蚀性和耐水性。因此磷化膜的晶粒尺寸、膜重、孔隙率是影响后续汽车板耐腐蚀性能的重要参数。

按照国家标准GB/T 9792《金属材料上的转化膜单位面积膜质量的测定重量法》中规定，在磷化膜测试膜重的过程中，常常需要配置高价的含Cr溶液，并且去除磷化膜的温度较高，同时需要多个测试步骤，整个测定周期长，同时针对不同磷化膜还需配置不同的退膜溶液，整体的测试方法费时费力，还易产生大量的有害废液；因此如何提供一种简便且无害的磷化膜膜重的检测方法，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种磷化膜膜重的检测方法，以解决现有技术中检测磷化膜膜重的方法复杂且容易产生有害废液的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种磷化膜膜重的检测方法，所述方法包括：

对试样表面的磷化膜层进行X射线荧光分析，得到磷元素的膜重数据和磷化膜层的成分；

根据所述试样的材质和形成磷化膜层的磷化液成分，确定磷化膜的分子式；

根据所述磷化膜的分子式，确定磷元素膜重与磷化膜膜重的转换系数；

根据所述磷元素的膜重数据与所述转换系数，得到磷化膜的膜重；

其中，所述磷元素膜重的转换系数包括8.0％～13.7％。

可选的，所述根据所述磷化膜的分子式，确定磷元素膜重与磷化膜膜重的转换系数，具体包括：

根据所述磷化膜的分子式或所述磷化膜层的成分，确定磷元素膜重与磷化膜膜重的转换系数。

可选的，所述磷化膜的分子式包括Zn₃(PO₄)·4H₂O、Zn₂Fe(PO₄)·4H₂O、Zn₂Ni(PO₄)·4H₂O和Zn₂Mn(PO₄)·4H₂O中的至少一种。

可选的，所述转换系数为9.2％。

可选的，所述试样的基板为镀锌板。

可选的，所述磷化膜层的厚度为0.5μm～2μm。

可选的，所述试样表面的磷化膜层的磷化时间t满足为0s＜t≤150s。

可选的，所述试样为圆形板或者正方形板。

可选的，所述圆形板的直径D满足30mm<D<50mm。

可选的，所述正方形板的边长L满足33mm<L<38mm。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的一种磷化膜膜重的检测方法，通过X射线荧光分析直接确定试样中磷元素的膜重，再确定转换系数，并根据测定的磷元素膜重数据和转换系数，直接就能计算得到磷化膜膜重；相比GB/T 9792所记载的标准内容，仅需要对试样的磷化膜进行X射线荧光分析一步操作就能实现对磷化膜膜重的测量，无需高价的Cr溶液且操作更为简便，实现了磷化膜膜重的简便且无害化检测。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的检测方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的传统检测方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的DX56-1镀锌钢板的磷化膜形貌图；

图4为本申请实施例提供的检测方法和标准检测方法的结果对比图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本申请的创造性思维为：

目前国家标准GB/T 9792《金属材料上的转化膜单位面积膜质量的测定重量法》中规定了磷酸锌膜、磷酸锰膜、磷酸铁膜的膜质量测定方法。步骤包括：计算试样表面积、试样称重、配置磷化膜溶解溶液、在一定的温度下浸泡试样5-15分钟去除磷化膜、清洗、干燥、称重，最后计算获得单位面积试样上的膜重；常用的几种磷化膜测试条件如表1所示。

表1

由表1可知，磷化膜在测试膜重过程通常需要配置高价Cr、氢氧化钠或者含有胺盐的溶液，这些溶液要么含有巨毒元素，要么含有强碱等强腐蚀性，对环境和操作人员安全带来危害。并且，去除磷化膜的温度需高达75℃，整体的测试步骤多且周期长，而且针对不同磷化膜还需要配置不同溶样溶液，不仅费时费力还会产生大量有害废液。

因此如何提供一种简便且无害的磷化膜膜重的检测方法，是目前亟需解决的技术问题。

X射线荧光光谱可以进行元素含量分析，在铁矿石成份分析、碳酸盐矿石成份分析等方面均有相关报道，但是却没有检索到用X射线荧光技术分析磷化膜膜重的研究。本申请通过实验检测发现，X射线荧光光谱可以测试分析钢板表面磷化膜中磷元素的含量(膜重、厚度等)，同时利用磷酸盐的分子式可以计算出磷元素在磷化膜中的重量百分数，然后再通过计算获得磷化膜的膜重。但是，在实验测试过程中发现，磷酸盐中磷元素的实际测量重量百分数与磷酸盐分子式计算获得的理论值(如元素P在Zn₃(PO₄)₂·4H₂O重量百分数为13.5％。)之间有一定的偏差。因此，本申请通过实验获得了磷元素在实际磷化膜中含量，并且结合X射线荧光分析技术可以简便的测量磷化膜的膜重。

如图1所示，本申请实施例提供一种磷化膜膜重的检测方法，所述方法包括：

S1.对试样表面的磷化膜层进行X射线荧光分析，得到磷元素的膜重数据和磷化膜层的成分；

S2.根据所述试样的材质和形成磷化膜层的磷化液成分，确定磷化膜的分子式；

S3.根据所述磷化膜的分子式，确定磷元素膜重与磷化膜膜重的转换系数；

S4.根据所述磷元素的膜重数据与所述转换系数，得到磷化膜的膜重；

其中，所述磷元素膜重的转换系数包括8.0％～13.7％。

本申请实施例中，控制磷元素膜重的转换系数，可以保证

在一些可选的实施方式中，

所述根据所述磷化膜的分子式，确定磷元素膜重与磷化膜膜重的转换系数，具体包括：

本申请实施例中，明确磷元素膜重的转换系数所需要确定的具体步骤，从而能够推导出符合预期目标的磷化膜的转换系数。

在一些可选的实施方式中，所述磷化膜的分子式包括Zn₃(PO₄)·4H₂O、Zn₂Fe(PO₄)·4H₂O、Zn₂Ni(PO₄)·4H₂O和Zn₂Mn(PO₄)·4H₂O中的至少一种。

本申请实施例中，通过明确磷化膜的分子式，能明确方法所针对的磷化膜的具体成分组成，方便后续转换系数的确定，

在一些可选的实施方式中，所述转换系数为9.2％。

本申请实施例中，控制转换系统具体的参数，能明确磷元素的膜重和磷化膜膜重之间的转换关系，方便后续对磷化膜的膜重的测定。

在一些可选的实施方式中，所述试样的基板为镀锌板。

本申请实施例中，控制具体的试样的组成的积极效果是通过具体的基板材质，能明确磷化膜具体的转换系数，方便后续对磷化膜的膜重的测定。

在一些可选的实施方式中，所述磷化膜层的厚度为0.5μm～2μm。

本申请实施例中，控制磷化膜层的厚度为0.5μm～2μm的积极效果是在该厚度范围内，能保证磷化膜的厚度符合磷化工艺要求，从而能保证后续的磷化膜的膜重数据的准确。

在一些可选的实施方式中，所述试样表面的磷化膜层的磷化时间t满足为0s＜t≤150s。

本申请实施例中，控制磷化膜层的磷化时间的积极效果是保证磷化膜层的厚度和元素组成符合预期，方便X射线荧光分析检测出数据，使得检测的结果更准确。

在一些可选的实施方式中，所述试样为圆形板或者正方形板。

本申请实施例中，明确试样的形状能使得试样符合X射线荧光分析光谱仪的检测要求。

在一些可选的实施方式中，所述圆形板的直径D满足30mm<D<50mm。

本申请实施例中，通过限定具体的圆形板规格，能保证试样能够试样表面的磷化膜层符合X射线荧光分析光谱仪的要求，保证X射线荧光分析的准确性。

在一些可选的实施方式中，所述正方形板的边长L满足33mm<L<38mm。

本申请实施例中，通过限定具体的圆形板规格，能保证试样能够试样表面的磷化膜层符合X射线荧光分析光谱仪的检测要求，保证X射线荧光分析的准确性。

下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。

实施例1

如图2所示，一种磷化膜膜重的检测方法，方法包括：

以DX56-1镀锌钢板成品为例，采用上海汉高表面技术有限公司低温三元锌系磷化液Bonderite 6005磷化液磷化120s，获得的磷化膜形貌如图3所示。

S1.将上述样品切取Φ45mm的圆盘，清洗干净，便于后续测量；

S2.对试样表面的磷化膜层进行X射线荧光分析，得到磷元素膜重数据和磷化膜层的成分；

S3.根据镀锌板试样和形成磷化膜层的磷化液成分，确定磷化膜的分子式为Zn₃(PO₄)·4H₂O，进而确定该磷化膜中P元素重量百分含量为13.5％；

S4.根据所述磷元素膜重及转换系数，计算获得磷化膜膜重；

磷化膜层的厚度约为1μm。

实施例2

将实施例1和实施例2进行对比，实施例2和实施例1的区别在于：

待DX56-1镀锌钢板表面磷化10s后，采用实施例1中的方法进行检测

其中，试样为正方形板，正方形板的边长L＝35mm。

实施例3

将实施例3和实施例1进行对比，实施例3和实施例1的区别在于：

待DX56-1镀锌钢板表面磷化20s后，采用实施例1中的方法进行检测。

其中，试样为圆形，直径D＝40mm。

实施例4

将实施例4和实施例1进行对比，实施例4和实施例1的区别在于：

待DX56-1镀锌钢板表面磷化30s后，采用实施例1中的方法进行检测。

其中，试样为圆形，直径D＝35mm。

实施例5

将实施例5和实施例1进行对比，实施例5和实施例1的区别在于：

待DX56-1镀锌钢板表面磷化60s后，采用实施例1中的方法进行检测。

其中，试样为圆形，直径D＝45mm。

实施例6

将实施例6和实施例1进行对比，实施例6和实施例1的区别在于：

待DX56-1镀锌钢板表面磷化90s后，采用实施例1中的方法进行检测。

其中，试样为圆形，直径D＝45mm。

对比例1

将对比例1和实施例1进行对比，对比例1和实施例1的区别在于：

如图2所示，采用GB/T 9792《金属材料上的转化膜单位面积膜质量的测定重量法》中规定的方法测试磷化膜膜重。

对比例2

将对比例2和实施例2进行对比，对比例2和实施例2的区别在于：

采用GB/T 9792《金属材料上的转化膜单位面积膜质量的测定重量法》中规定的方法测试磷化膜膜重。

对比例3

将对比例3和实施例3进行对比，对比例3和实施例3的区别在于：

对比例4

将对比例4和实施例4进行对比，对比例4和实施例4的区别在于：

对比例5

将对比例5和实施例5进行对比，对比例5和实施例5的区别在于：

对比例6

将对比例6和实施例6进行对比，对比例6和实施例6的区别在于：

Claims

1.一种磷化膜膜重的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

其中，所述磷元素膜重的转换系数包括8.0％～13.7％。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述磷化膜的分子式，确定磷元素膜重与磷化膜膜重的转换系数，具体包括：

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述磷化膜的分子式包括：Zn₃(PO₄)·4H₂O、Zn₂Fe(PO₄)·4H₂O、Zn₂Ni(PO₄)·4H₂O和Zn₂Mn(PO₄)·4H₂O中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述转换系数为9.2％。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述试样的基板为镀锌板。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述磷化膜层的厚度为0.5μm～2μm。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述试样表面的磷化膜层的磷化时间t满足为0s＜t≤150s。

8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述试样为圆形板或者正方形板。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述圆形板的直径D满足30mm<D<50mm。

10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述正方形板的边长L满足33mm<L<38mm。