一种适应超高强度钢板料热冲压的复合磷酸盐膜溶液配方的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磷酸盐溶液配方领域，该溶液特别是适应于超高强度钢板料毛坯热冲压前进行的磷化工艺，需要通过复合磷酸盐溶液对超高强度钢板料毛坯进行表面处理，获得一层能耐高温的复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐膜用于提高模具寿命。
【背景技术】
[0002]目前，通过磷化液对金属表面进行处理的应用非常广泛，二十世纪初期由于工具钢和金属表面磷化技术的发明，实现了黑色金属的挤压，黑色金属的挤压首先应用于军工，最典型的产品是子弹壳，二十世纪五十年代黑色金属的挤压开始应用于民用，目前在汽车零部件制造领域得到广泛的应用。在工件表面形成磷酸盐薄膜的工艺作为实现黑色金属的挤压的关键技术得到了很好的应用。其中对金属表面进行磷化用于挤压行业的需求量很大，随着热冲压技术的发展，对黑色金属板料毛坯进行磷化，然后进行热冲压成形能够提高模具寿命和工件表面质量。
[0003]对于适应于黑色金属热冲压的磷化液，要求通过磷化液磷化，在工件表面形成磷酸盐薄膜，薄膜厚度一般为10-15 μ m，摩擦系数为0.05左右。所形成的磷酸盐薄膜，由细小片状结晶组织组成。要求这种膜层相当软、耐热、呈多孔状，对润滑剂具有很强的吸附作用，并有一定塑性，能随工件一起塑性变形。因此，磷化层的作用是模具与工件之间的隔离垫层，减少了表面摩擦，提高了模具寿命。但是由于通过传统的磷化液制备的磷化层通常适用于冷挤压当工作温度高于200° C时磷化层通常开始分解。近年来，出现的热冲压成形技术，能够在成形的同时实现对板料的淬火热处理，提高材料的成形性能，大大扩展了高强度超高强度钢在汽车零件的应用范围，对于超高强度热冲压，一般温度稍低于超高强度再结晶温度，如钢的热冲压一般在900° C以上，这时磷化层遭到破坏，在冲压过程中不能得到满意的润滑，极大降低了模具的寿命。
[0004]因此，基于上述目的，本发明提供的一种超高强度钢进行热冲压，需要通过复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐溶液对超高强度钢板料毛坯进行表面处理，获得一层能耐高温的复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐膜，采用该方法形成的复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐膜能够耐高温，在板料毛坯过程中复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐膜附着工件能力强，能够大大提高模具寿命，具有十分重要的工业应用价值。
【发明内容】
[0005]本发明专利的目的是:针对热冲压磷化层分解的技术不足，提供表面复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐膜附着能力强、耐高温不分解，生产成本低廉、无污染排放、可在常规热冲压条件下组织生产的一种适应于超高强度钢热冲压的表面处理方法，较传统的磷酸锌盐薄膜能够耐高温、稳定性好的特点。
[0006]本发明专利的技术方案是:本发明是一种适应于超高强度钢热冲压的复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐表面处理方法，如下: 本发明所适应于超高强度钢热冲压的复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐溶液，首先通过氧化铁Fe2O3,氢氧化锂L1H.H2O,氢氧化锂L1H.H2O,磷酸二氢钱(NH4) 2ΗΡ04，碳源C合成磷酸亚铁锂，其质量配比为:(159.68):(65.88):(115.03):(254.11):(12)，发生反应如下: L1H.H2O=(加热 50-150°C) Li0H+H20 (NH4) 2ΗΡ04=(加热 50-210°C ) 2 (NH) 3+Η3Ρ04 Li0H+H3P04=(加热 50-210°C) LiH2P04+H20 2LiH2P04+Fe203+C=(加热 480-900°C ) 2LiFeP04+2H20+C0
包括硫酸钙0&304超细粉末，磷酸亚铁锂超细粉末LiFePO 4，磷酸H3POjP蒸馏水H 20，其质量配比为:(40-60):(10-30):(5-10): (808-912)。
[0007]本发明产生的复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐是LiFePOjP CaSO4的一层盐薄膜，能适应于超高强度钢热冲压。
[0008]本发明所述的用于超高强度钢板料毛坯热冲压的复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐表面处理的方法:
第一步:将下料后的板料毛坯进行球化退火处理，加热温度应低于该材料再结晶温度50° C以下保温3-4小时；
第二步:通过喷丸机将板料毛坯进行喷丸处理15Min，去掉板料毛坯表面细小的毛刺，强化表面质量；
第三步:进行酸洗，采用2%的硫酸溶液进行酸洗；
第四步:将待处理的板料毛坯件放入55° -60° C的复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐溶液中处理5-1OMin ；
第五步:进行加热除氢工艺，减少氢脆的危害。
[0009]第六步:进行皂化工艺，进一步增强板料毛坯坯料与模具之间润滑。
[0010]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
(I)适用于超高强度钢热冲压:获得的磷化层成分为复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐，一般在1200° C以上才分解，能够耐高温不分解，满足了超高强度钢热冲压的要求。
[0011](2)成本低廉:采用的原材料均为基本化工产品，价格低廉，满足大规模工业应用使用要求。
[0012](3)操作简便:本发明在不进行大的改动条件下，可以使用传统的磷化皂化工艺装备，操作简便可靠。
[0013](4)磷化时间短、效果好:坯料采用钙盐覆膜后，膜层软、耐热、呈多孔状，对润滑剂具有很强的吸附作用，并有一定塑性，磷化时间短、效果好。
【具体实施方式】
[0014]下面给出本发明的最佳实施例:
将下料后的板料毛坯进行球化退火处理，加热温度应低于该材料再结晶温度50° C以下保温3-4小时；通过喷丸机将板料毛坯进行喷丸处理15Min，去掉板料毛坯表面细小的毛刺，强化表面质量；进行酸洗，采用2%的硫酸溶液进行酸洗；根据发明给出化学成分比例，配置一种适应于超高强度钢热冲压的复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐表面处理液:首先通过氧化铁Fe2O3,氢氧化锂L1H.H2O,氢氧化锂L1H.H2O,磷酸二氢钱(NH4) 2ΗΡ04，碳源C合成磷酸亚铁锂，其次将包括硫酸钙0&304超细粉末，磷酸亚铁锂超细粉末LiFePO 4，磷酸H3PO4,和蒸馏水H2O,其质量配比为:(40-60): (10-30): (5-10): (808-912)。在本实施例中，其质量配比可以选择以下任意一种:40:10:5:808 ；60:30:10:912 ；45:15:8:830 ;50:20:9:880。将待处理的热冲压板料毛坯件放入55° -60° C的复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐溶液中处理5-1OMin ;进行加热除氢工艺，减少氢脆的危害。进行皂化工艺，进一步增强板料毛坯坯料与模具之间润滑。
【主权项】
1.一种适应超高强度钢板料热冲压的复合磷酸盐膜溶液配方，其特征是首先通过氧化铁Fe2O3,氢氧化锂L1H.H2O,氢氧化锂L1H.H2O,磷酸二氢钱(NH4) 2ΗΡ04，碳源C合成磷酸亚铁锂，然后将包括硫酸钙0&304超细粉末，磷酸亚铁锂超细粉末LiFePO 4，磷酸氏?04和蒸馏水H2O合成复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐是LiFePOjP CaSO 4的一层盐薄膜: Ca)磷酸亚铁锂由氧化铁Fe2O3，氢氧化锂L1H.H2O,氢氧化锂L1H.H2O,磷酸二氢铵(NH4)2HPO4，碳源 C 合成; (b)超高强度度钢热冲压的复合磷酸亚铁锂-磷酸钙盐溶液各成分配比:硫酸钙CaSO4超细粉末，磷酸亚铁锂超细粉末LiFePO4，磷酸H3PO4和蒸馏水H2O,其质量配比为:40-60):(10-30):(5-10):(808-912)； (C)所述适应超高强度度钢板料热冲压的复合磷酸盐膜溶液配方生产的是一种复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐的一层盐薄膜，该成分能耐1200° C的高温，能适应于超高强度度钢板料热冲压。
【专利摘要】本发明涉及一种磷酸盐溶液配方领域，该溶液特别是适应于超高强度钢板料毛坯热冲压前进行的磷化工艺，需要通过复合磷酸盐溶液对超高强度钢板料毛坯进行表面处理，获得一层能耐高温的复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐膜用于提高模具寿命。根据发明给出化学成分比例，配置一种适应于超高强度钢板料热冲压的复合磷酸亚铁锂-硫酸钙盐表面处理液：首先通过氧化铁Fe2O3，氢氧化锂LiOH·H2O，氢氧化锂LiOH·H2O，磷酸二氢铵（NH4)2HPO4，碳源C合成磷酸亚铁锂，其次将硫酸钙CaSO4超细粉末，磷酸亚铁锂超细粉末LiFePO4，磷酸H3PO4，和蒸馏水H2O，按其质量配比为：（40-60）：（10-30）：（5-10）：（808-912）。将待处理的超高强度钢毛坯件放入55°-60°C的磷化溶液，毛坯可获得一种深灰色的磷化膜。最后对毛坯进行加热除氢工艺，减少氢脆的危害。进行皂化工艺，进一步增强热冲压板料与模具之间润滑。
【IPC分类】C23C22/07, C23C22/78
【公开号】CN105002485
【申请号】CN201510517726
【发明人】徐淑波, 赵中魁, 张元彬, 翟同广, 任国成, 林晓娟
【申请人】山东建筑大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年8月22日