T/SDMI 0041-2025 工业机器人关节轴承锰系磷化处理技术要求

　　ICS 25.220.20

　　CCS A29

　　团 体 标 准

　　T/SDMI 0041—2025

　　工业机器人关节轴承锰系磷化处理 技术要求

　　Spherical Plain Bearing Technical requirement for Manganese Phosphating Treatment of Industrial Robot Joint Bearings

　　2025-12-01发布 2025-12-01实施

　　山东省机械工业协会发布

　　T/SDMI 0041—2025

　　前 言

　　本文件按照GB/T1.1—2020《 标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

　　起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由山东省机械工业协会提出并归口。

　　本文件起草单位：山东福马轴承有限公司、山东洛轴所轴承研究院、河南科技大学、济南大学、四 川特讯机电检测有限公司、齐鲁工业大学、临清市轴承协会、山东金利液压科技有限公司、德州宇力液 压有限公司、无锡市双达轴承有限公司、山东森吉轴承科技有限公司、丽水市金正轴承制造有限公司

　　本文件主要起草人：王彦章、段富宣、王强、王燕霜、石勇、牛金涛、王洪林、张峰、徐荣敬、王 妍、都清为、李其双、杨盛磊、董传福

　　工

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　　工业机器人关节轴承锰系磷化处理技术要求

　　1 范 围

　　本文件规定了工业机器人关节轴承锰系磷化处理的工艺规范、技术要求、试验方法、检验规则。 本文件适用于采用GCr15、GCr15SiMn 同等性能材质的工业机器人关节轴承的锰系磷化处理。

　　2规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件，不注明日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于

　　本文件。

　　GB/T 4956磁性基体上非磁性覆盖层覆盖层厚度测量磁性法

　　GB/T 6462金属和氧化物覆盖层厚度测量显微镜法

　　GB/T 9286 色漆和清漆漆膜的划格试验

　　GB/T 10125 人造气氛腐蚀试验盐雾试验

　　GB/T 11376 金属及其他无机覆盖层金属的磷化膜

　　3 术语和定义

　　GB/T 11376界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3. 1

　　工业机器人关节轴承 Industrial robot joint bearing

　　用于工业机器人关节部位，可承受多方向载荷(径向、轴向、倾覆力矩),具有高刚性、高精度和 长寿命的轴承。

　　3.2

　　锰系磷化膜Manganese phosphating film

　　以锰的磷酸盐为主要成分的化学转化膜，通过磷酸锰盐溶液与金属表面反应形成，具备耐磨、耐腐 蚀及减摩抗磨特性。

　　3.3

　　膜层厚度Film thickness

　　是指锰系磷化膜在关节轴承表面的垂直厚度。

　　3.4

　　表调Table tone

　　通过表面调整剂改善金属表面状态，促进磷化膜均匀成核的预处理工艺。

　　3.5

　　结合力binding force

　　磷化膜与关节轴承基体间的界面附着强度。

　　4工艺规范

　　4.1 表面预处理要求关节轴承表面粗糙度 Ra 值应不大于1.6μm, 以确保磷化膜与基体的有效结合。

　　4.2工艺流程至少应包括：除油/除锈→水洗→表调→磷化→水洗→干燥/涂油防锈。

　　1

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　　4.3磷化前处理工艺

　　4.3.1关节轴承在磷化处理前应进行彻底的除油、除锈和表面活化处理，确保表面无油污、锈迹、氧化 皮和其他污染附着物。

　　4.3.2 除锈/除油工艺参数应符合表1规定。

　　表1 除锈/除油工艺参数

　　项 目

　　工艺方法

　　控制要点

　　除锈

　　光饰机光饰

　　120目～240目棕刚玉多形状研磨块

　　除油

　　清洗机清洗(预脱脂)

　　水+5%金属脱脂剂

　　4.3.3 水洗工艺参数应符合表2规定。

　　表 2 水洗工艺参数

　　步骤

　　项 目

　　控制要点

　　1

　　水洗(主脱脂))

　　水+5%金属脱脂剂;

　　温度50℃±5℃;时间10min±5min

　　2

　　水漂洗1

　　去除脱脂剂残留

　　3

　　水漂洗2

　　4.3.4表面调整处理工艺参数应符合表3规定。

　　表3 表面调整处理工艺参数

　　项 目

　　标准范围

　　控制要点

　　锰系表面调

　　整剂

　　0.5%～0.6%

　　按调整剂说明书配制

　　酸碱度

　　Ph8～pH10

　　PH值试纸测试

　　温度

　　40℃~60℃

　　采用不锈钢盘管加热，波动±2℃,避免胶体钛絮凝

　　处理时间

　　0.5min～2min

　　复杂工件(如带孔带槽轴承)延长至1.5min~2min, 确保活性晶核均匀吸附

　　搅拌强度

　　0.5m³/min~1.0m³/min

　　采用316不锈钢螺旋桨式搅拌器，避免死角，悬浮液 浊度保持在300 NTU～500NTU

　　补加频率

　　每处理50m²补加1kg

　　每日检测表调液电导率(应≤500μS/cm),每周至少

　　更换1/3槽液

　　4.3.5磷化工艺参数应符合表4规定。

　　2

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　　表 4 磷化工艺参数

　　项 目

　　控制范围

　　工艺说明

　　锰离子浓度

　　2.0g/L～4.0g/L

　　采用锰盐溶液调控，确保成膜核心物质浓度

　　磷酸根离子浓度

　　20g/L～30g/L

　　维持磷化反应所需酸性环境

　　游离酸度

　　11～15点(滴定法)

　　反映溶液中游离磷酸的浓度

　　总酸度

　　55～75点(滴定法)

　　反映溶液中总酸含量及成膜能力

　　酸比

　　推荐5～6

　　一

　　促进剂

　　1.0g/L～3.0g/L

　　加速反应并控制膜层结晶形态，可优化成膜质量与效

　　率

　　磷化温度

　　90℃~98℃

　　需通过温控系统精确控制

　　磷化时间

　　3min~10min

　　2Hm～5μm膜厚

　　8min~20min

　　≥5Hm膜厚

　　4.3.6 后处理工艺参数应符合表5规定。

　　表 5 后处理工艺参数

　　步骤

　　项 目

　　控制要点

　　1

　　去离子水冲洗

　　时间5min,温度25℃±5℃。

　　2

　　油清洗

　　采用清洗油，常温;清洗机网带速度1.5m/min±0.5m/min

　　3

　　烘干

　　热风烘干，温度50℃~60℃

　　4

　　涂油防锈

　　防锈油雾化喷涂

　　5技术要求

　　5. 1膜层性能

　　5.1.1外观质量

　　膜层应均匀、致密，呈灰黑色或深灰色，不得有裂纹、剥落、疏松、锈迹等缺陷;允许轻微颜色差 异，但同一批次产品外观应保持一致性。

　　5.1.2 膜层厚度

　　一般要求：3μm~15μm;

　　精密部件产品(轻型机械手等):2μm～5μm, 确保装配精度;

　　大间隙部件产品(重型搬运机器人等):5μm～20μm, 强化耐磨性能。

　　5.1.3膜层质量

　　一般要求：2g/m²~10g/m²;

　　精密部件产品(轻型机械手等):2g/m²~5g/m²;

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　　大间隙部件产品(重型搬运机器人等):5g/m²~10g/m²;

　　5. 1.4硬度

　　磷化膜的显微硬度应不低于300HV。

　　5. 1.5耐磨性

　　采用摩擦磨损试验机进行测试，在载荷200g、转速300r/min 、 循环次数680次的条件下，磨损体 积应不大于0.5mm³。

　　5.1.6摩擦系数

　　在边界润滑条件下≤0.15,动态载荷下≤0.20。

　　5.1.7耐腐蚀性

　　耐腐蚀性应符合表6规定。

　　表 6 耐腐蚀性要求

　　试验项目

　　测试方法

　　判定标准

　　中性盐雾试验

　　GB/T 10125,72h

　　表面无红锈(Fe锈蚀)出现

　　硫酸铜点滴试验

　　3%硫酸铜溶液，室温点滴

　　变色时间≥180s

　　5.1.8结合力

　　采用划格法进行测试，按照GB/T 9286的规定，附着力等级应达到0级或1级(无膜层脱落或脱落

　　面积≤5%)。

　　6试验方法

　　6. 1外观检验

　　采用目视检测，光照强度≥3001x, 观察距离30cm~50cm, 逐件观察磷化膜的颜色、均匀性和表面

　　缺 陷 。

　　6.2膜层厚度测定

　　6.2.1磁性测厚法：依据GB/T 4956,在工件表面选取5个以上测点，取算术平均值。

　　6.2.2金相法：必要时采用GB/T 6462金相显微镜法，测量膜层截面厚度。

　　6.3膜层质量测定

　　采用称重法，使用精度不低于0.1mg天平，将已知面积的轴承零件在磷化前后分别称重，两者的质 量差即为磷化膜的质量。

　　6.4硬度测试

　　使用维氏显微硬度计，在膜层表面选取3个有效测点，剔除异常值后取平均值。

　　6.5耐磨性测试

　　参照GB/T12444-2006 标准方法，采用销-盘摩擦副测试，记录磨损体积。

　　6.6摩擦系数测试：模拟关节轴承工况，使用摩擦磨损试验机测试不同载荷下的摩擦系数。

　　6.7耐腐蚀性测试

　　6.7.1盐雾试验

　　按 照GB/T 10125的规定进行中性盐雾试验，试样需暴露于盐雾箱内72h后观察锈蚀情况。

　　6.7.2硫酸铜点滴试验

　　在室温下，取3%硫酸铜溶液滴于膜层表面，秒表记录溶液颜色由蓝变绿的时间。

　　6.8结合力测试

　　按照GB/T 9286的规定进行划格试验方法，评估附着力等级。

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　　7 检验规则

　　7.1 过程检验

　　每批次磷化件需检验以下项目：

　　——外观质量(100%全检);

　　— — 膜层厚度(每批抽检≥5件，每件测5点);

　　——结合力(每批抽检≥3件，每件做1处划格试验);

　　——显微硬度(每批抽检≥2件，每件测3点)。

　　判定规则：若有任一指标不合格，需对该批次产品进行返工处理，重新检验合格后方可进入下道工

　　序 。

　　7.2型式检验

　　7.2.1型式检验应在下列情况下进行：

　　一新产品投产或老产品转产时;

　　-原材料或工艺发生重大变化时;

　　一正常生产每半年一次;

　　一出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时;

　　-国家质量监督机构提出型式检验要求时。

　　7.2.2型式检验项目包括本文件规定的全部技术要求。

　　7.3抽样方法

　　过程检验和型式检验的抽样方法应按照工艺文件规定或国家相关现行标准的规定进行;用户要求时 应按技术协议的约定进行。

　　7.4判定规则

　　7.4.1 过程检验中，若有一项指标不符合要求时，则该批产品为不合格品。

　　7.4.2型式检验中，若有一项指标不符合要求时，则应加倍抽样进行复检。复检后仍有一项指标不符合 要求时，则判定该批产品为不合格品。

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