1.金属表面转化膜的概念

金属表面转化膜是指通过化学或电化学方法，使金属与特定的腐蚀液相接触，在金属表面形成一种稳定、致密、附着力良好的化合物膜层。图6-2所示为各种化学转化膜零部件。转化膜的形成方法是：将金属工件浸渍于化学处理液中，使金属表面的原子层与某些介质的阴离子发生化学或电化学反应，形成一层难溶解的化合物膜层。几乎所有的金属都可在选定的介质中通过转化处理得到不同应用目的的化学转化膜。目前应用较多的是钢铁、铝、锌、铜、镁及其合金。转化物膜层的形成可用下式表示：

mM+nA^z-=M_mA_n+nze^-

式中，M为表层的金属原子；A^z-为介质中价态为z的阴离子；e^-为电子。

图6-2 各种化学转化膜零部件

由氧化膜的形成过程反应方程式可知，氧化膜的生成必须有基体金属的直接参与，与介质中的阴离子反应生成自身转化的M_mA_n产物。氧化膜的优点主要表现在氧化膜与基体金属的结合强度较高，金属基体直接参与成膜，因而膜与基体的结合力比电镀层和化学镀层这些外加膜层大得多，但转化膜较薄，其防腐能力远不如其他镀层，通常还要有另外补充的防护措施。

2.金属表面转化膜的分类

表面转化膜几乎在所有的金属表面都能生成。各种金属的表面转化膜及其分类如下：

（1）按转化过程中是否存在外加电流来分类 按转化过程中是否存在外加电流可分为化学转化膜和电化学转化膜两类。化学转化膜不需要外加电源，而电化学氧化需要外加电源。

（2）按转化膜的主要组成物的类型来分类 按转化膜的主要组成物的类型可分为氧化物膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜和草酸盐膜。氧化物膜是金属在含有氧化剂的溶液中形成的膜层，其成膜过程称为氧化；磷酸盐膜是金属在磷酸盐溶液中形成的膜，其成膜过程称为磷化；铬酸盐膜是金属在含有铬酸或铬酸盐的溶液中形成的膜层，其成膜过程通常称为钝化。金属表面转化膜的分类见表6-1。

表6-1 金属表面转化膜的分类(www.daowen.com)

3.金属表面转化膜的主要用途

金属表面形成转化膜后，不仅使金属表面的耐蚀性、耐磨性以及外观得到了极大的改善，同时还能提高有机涂层的附着性和抗老化性，用于涂装底层。此外，有些表面转化膜还可提高金属表面的绝缘性和防爆性。表面转化膜技术广泛应用于机械、电子、仪器仪表、汽车、船舶、飞机制造及日常用品等领域中。其基本用途如下：

（1）防腐 对有一般要求的防锈零部件，如涂防锈油等，利用很薄的金属转化膜作为底层使用；对有特殊要求的防锈零部件，工件在外力作用下又不受弯曲、冲击等，金属转化膜层需均匀致密，且膜层较厚为佳。

（2）耐磨减摩 金属与金属面相互接触摩擦的部位需要用耐磨化学转化膜。例如：经磷酸盐处理得到的磷酸盐膜层具有很小的摩擦因数和良好的吸油作用，会在金属接触面间产生一缓冲层，保护基体减小磨损。

（3）涂装底层 在某些情况下，化学转化膜也可作为某些金属镀层的底层。例如：作为涂装底层的化学转化膜要求膜层致密、质地均匀、薄厚适宜、晶粒细小等。

（4）用于装饰 金属转化膜依靠自身的装饰外观或者多孔性质能够吸附各种美观的色料，常用于日常用品等的装饰上。

（5）提高涂膜与基体的结合力 金属转化膜的主要作用就是提高涂膜与基体的结合力。

（6）适用于冷成形加工 在金属表面形成磷酸盐膜后再进行塑性加工，例如进行钢管、钢丝等材料的冷拉伸，是磷酸盐膜层最新的应用领域之一。在金属表面形成转化膜后对其进行拉拔时可以减小拉伸力，从而延长模具使用寿命，减少拉拔次数，提高生产效率。

（7）电绝缘等功能性膜 在金属表面形成的磷酸盐膜层是电的不良导体，且耐热性好，在冲裁加工时可减少工具的磨损等。