CN101831684B - Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所公开的是一种Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法，以其方法步骤依次包括，对表面清洁后的Q235钢制件微弧氧化处理，表面清洁处理，电泳漆涂装处理，涂装后清洁烘干处理为主要特征，具有工艺性能良好，生产成本较低，制成品质量好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法，属于金属材料表面处理技术。
背景技术
Q235钢因其高强度、高韧性、容易加工、成本低等优点，而成为汽车、航空、国防等领域用量最大的一类金属材料。但其最大的缺点就是易锈蚀和磨损，这不仅造成巨大的经济损失，而且限制了其在工业领域中的应用。
目前对此类钢铁表面处理常用的方法有：磷化处理，化学转化膜处理，电镀处理等。所述处理方法，不仅成本较高，且对环境污染严重，对人体健康有害。
微弧氧化/电泳涂装复合处理工艺是近些年来发展起来的对铝、镁等金属及其合金表面复合处理的工艺。到目前为止，微弧氧化/电泳涂装复合处理技术仅限于在铝、镁等金属及其合金表面的防腐处理上。虽然此处理复合技术在铝、镁等金属及其合金表面处理取得了一定的进展，复合处理后的铝、镁等金属及其合金表面性能方面也达到了一定的要求。但目前在Q235钢表面微弧氧化/电泳涂装复合处理未见有报道。中国专利CN200510010012.3虽将微弧氧化技术应用于钢铁表面的处理，但其微弧氧化的电解液配方复杂，成本较高，且工艺复杂，量产可能较小。
发明内容
本发明旨在提供一种工艺性能良好，生产成本较低的Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法，以有效提高Q235钢表面耐腐蚀性能，扩大Q235钢在前述领域内的大量应用。
本发明实现其目的的技术方案是：
一种Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法，包括微弧氧化处理，其创新点在于，该方法的步骤依次包括：
a、对Q235钢制件表面作微弧氧化处理，所述微弧氧化处理是将经预处理后清洁的Q235钢制件，放入电解槽内的铝酸盐处理液中，以其为阳极，以不锈钢制件为阴极，在所述阴、阳极之间施加一定电压，使被处理Q235钢制件表面与处理液界面上产生微电弧发电，由所产生的微弧对被处理Q235钢制件表面进行微弧氧化处理形成陶瓷层；
b、对经a步骤被微弧氧化处理的被处理件Q235钢制件表面进行清洁处理，然后晾干后放入干燥容器中备用；
c、将经b步骤处理的Q235钢制件，放入环氧阴极电泳漆中浸润和搅动，起动电源并调节至电泳电压，实施电泳漆涂装；
d、电泳涂装结束后，即用高压水喷洗Q235钢制件，待洗除表面浮漆后，用吹风吹干并经烘干处理，即得制成品。
由以上所给出的技术方案可以明了，本发明将表面微弧氧化处理形成基体金属氧化陶瓷层，与电泳涂装处理复合在一起，其所获得的防腐蚀耐磨保护层，由于是由陶瓷层和电泳漆层复合构成，因而其防腐蚀和耐磨性能得到叠加，有效提高了本发明的实用价值；且本发明的加工步骤连续进行，方法简便易控，工艺性能良好，生产成本较低，从而实现了本发明的目的。
本发明的进一步创新点在于：
所述Q235钢制件的清洁预处理，是先采用400号～1200号水砂纸打磨，再采用由NaOH 15～40g/L，Na2CO35～30g/L，1～5滴(合0.05～0.2mL)OP乳化剂配制成的碱洗液除油脱脂5～15min；再采用由重量百分含量为H2SO43～15％，HCl 1～2％配制成的酸活化液活化3～15min。由所给出的这一技术方案可见，其碱洗液和酸活化液的碱和酸的浓度都比较低，在工业生产上可以重复使用，这不但其碱洗、活化的生产成本低，而且对环境的污染也是很小的。
所述铝酸盐处理液的组分及各组分单位体积的重量含量是，铝酸钠5～25g/L，磷酸二氢钠0.5～5g/L，钨酸钠0～10g/L，硅酸钠0～5g/L。这是本发明所优选的，但不局限于此。例如采用钾盐或钙盐也都是可以的。由这一技术方案可以明了，由于所述铝酸盐处理液的各组分的含量都相对偏低，因而其生产成本比较低。在工业生产中，可通过所述处理液的现场化学分析，而添加所需铝酸钠等物质，实现所述处理液的重复连续应用。
所述微弧氧化处理的工艺参数是：电流模式为脉冲直流，电流密度在1～5A/dm2范围内，频率在50～172.45HZ范围内，处理时间在10～80min范围内，被处理Q235钢制件微弧氧化陶瓷层的厚度在1～20μm范围内。这一技术方案，是通过若干次实验结果的分析而遴选的最佳方案。
所述Q235钢制件的阴极电泳漆的涂装步骤是，将经微弧氧化处理好的Q235钢制件，放入搅拌均匀的环氧阴极电泳漆中，浸润3～20s时间，并使Q235钢制件在阴极电泳漆中来回搅动5～10s，起动电源并缓慢调节至电泳电压，实施电泳涂装。所述浸润油漆时间是0秒和搅动时间是0秒，即将被加工件放入所述电泳漆中，直接实施电泳漆粘着涂装也是可以的，但其涂装质量可能会差一点。
所述电泳漆是HED-5000环氧型阴极电泳漆，其电泳条件包括，电压在100～200V范围内，PH值在5.5～6.5范围内，处理温度在20～35℃范围内，电泳时间在20～150s范围内，烘干温度在160～180℃范围内，烘干时间在20～30min范围内。但不局限于此，尤其是HED-5000环氧型阴极电泳漆，可由其它牌号的环氧型阴极电泳漆所替代。例如HED-2000或HED-6000环氧型阴极电泳漆等等。
上述技术方案得以实施后，本发明所具有的防腐蚀耐磨性能好，工艺简单易控，量产性高，生产成本低，工艺效率高，对环境和人体基本无害等特点，是显而易见的，为Q235钢在工农业生产上更加广泛的应用提供了基础条件。
附图说明
图1是本发明一种具体实施方式的工艺流程简示图。
具体实施方式
参读附图1，提供以下实施例：
实施例1：
Q235钢前处理方法是，将采用400号～1200号水砂纸依次打磨，再采用20g/L NaOH，15g/L Na2CO3，1滴OP-10乳化剂配制成的碱洗液除油、脱脂5min，再采用3％H2SO4，7％HCL配制成的活化液活化10min，然后在35℃的特定比例铝酸盐电解液中微弧氧化10min，终止电压170V，频率172Hz，基值时间2.99，电流密度3A/dm2。
所述特定比例铝酸盐电解液组成为(单位体积内的重量含量)：
微弧氧化后的Q235钢用自来水和蒸馏水清洗，在放入超声波清洗器中清洗8min后，转入pH值为5.90的HED-5000大红色环氧阴极电泳漆中浸润3s，搅动5s，电泳电压缓慢调节至100V，调节至100V稳定电压用时5s，电泳135s，烘干时间30min，烘干温度170℃。
电泳漆层附着力：0级
电泳漆层铜乙酸腐蚀时间：958h
膜层质量：大红色，色泽均匀光滑。
实施例2、
Q235钢前处理方法是，将采用400号～1200号水砂纸依次打磨，采用15g/LNaOH，25g/L Na2CO3，4滴OP-10乳化剂配制成的碱洗液除油、脱脂5min，再采用8％H2SO4，12％HCL配制成的活化液活化13min，然后在25℃的特定比例铝酸盐电解液中微弧氧化30min，终止电压207V，频率172Hz，基值时间2.99，电流密度2A/dm2。
所述特定比例铝酸盐电解液组成为(单位体积内的重量含量)：
微弧氧化后的Q235钢用自来水和蒸馏水清洗，放入超声波清洗器中清洗8min后，转入pH值为5.90的HED-5000天蓝色环氧阴极电泳漆中浸润10s，搅动8s，电泳电压缓慢调节至160V，调节至160V稳定电压用时10s，电泳135s，烘干时间30min，烘干温度170℃。
电泳漆层附着力：0级
电泳漆层铜乙酸腐蚀时间：958h
膜层质量：天蓝色，色泽均匀光滑。
实施例3、
Q235钢前处理方法是将采用400号～1200号水砂纸依次打磨，采用30g/LNaOH，20g/L Na2CO3，2滴OP-10乳化剂配制成的碱洗液除油、脱脂10min，再采用6.5％H2SO4，8％HCL配制成的活化液活化10min，然后在25℃的特定比例铝酸盐电解液中微弧氧化60min，终止电压246V，频率172Hz，基值时间2.99，电流密度1.5A/dm2。
所述特定比例铝酸盐电解液组成为(单位体积内的重量含量)：
微弧氧化后的Q235钢用自来水和蒸馏水清洗，放入超声波清洗器中清洗8min后，转入pH值为5.90的HED-5000紫色环氧阴极电泳漆中浸润20s，搅动10s，电泳电压缓慢调节至200V，调节至200V稳定电压用时13s，电泳160s，烘干时间30min，烘干温度170℃。
电泳漆层附着力：0级
电泳漆层铜乙酸腐蚀时间：958h
膜层质量：紫色，色泽均匀光滑。
在以上所描述的3个实施例中，所述碱洗液组分含量，是单位体积内的重量含量，而所述酸洗活化液组分含量，是重量百分含量(％)。而所述电泳漆，也可以是HED-2000或HED-6000环氧阴极电泳漆。
由以上所描述的3个实施例可见，本发明是十分成功的。
Claims (6)
1.一种Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法，包括微弧氧化处理，其特征在于，该方法的步骤依次包括：
a、对Q235钢制件表面作微弧氧化处理，所述微弧氧化处理是将经预处理后清洁的Q235钢制件，放入电解槽内的铝酸盐处理液中，以其为阳极，以不锈钢制件为阴极，在所述阴、阳极之间施加一定电压，使被处理Q235钢制件表面与处理液界面上产生微电弧放电，由所产生的微弧对被处理Q235钢制件表面进行微弧氧化处理形成陶瓷层；
b、对经a步骤被微弧氧化处理的被处理件Q235钢制件表面进行清洁处理，然后晾干后放入干燥容器中备用；
c、将经b步骤处理的Q235钢制件，放入环氧阴极电泳漆中浸润和搅动，起动电源并调节至电泳电压，实施电泳漆涂装；
d、电泳涂装结束后，即用高压水喷洗Q235钢制件，待洗除表面浮漆后，用吹风吹干并经烘干处理，即得制成品。
2.根据权利要求1所述的Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法，其特征在于，所述Q235钢制件的清洁预处理，是先采用400号～1200号水砂纸打磨，再采用由NaOH 15～40g/L，Na2CO35～30g/L，1～5滴OP乳化剂配制成的碱洗液除油脱脂5～15min；再采用由重量百分含量为H2SO43～15％，HCl 1～2％配制成的酸活化液活化3～15min。
3.根据权利要求1所述的Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法，其特征在于，所述铝酸盐处理液的组分及各组分单位体积的重量含量是，铝酸钠5～25g/L，磷酸二氢钠0.5～5g/L，钨酸钠0～10g/L，硅酸钠0～5g/L。
4.根据权利要求1所述的Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法，其特征在于，所述微弧氧化处理的工艺参数是：电流模式为脉冲直流，电流密度在1～5A/dm2范围内，频率在50～172.45HZ范围内，处理时间在10～80min范围内，被处理Q235钢制件微弧氧化陶瓷层的厚度在1～20μm范围内。
5.根据权利要求1所述的Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法，所述Q235钢制件的阴极电泳漆的涂装步骤是，将经微弧氧化处理好的Q235钢制件，放入搅拌均匀的阴极电泳漆中，浸润3～20s时间，并使Q235钢制件在阴极电泳漆中来回搅动5～10s，起动电源并缓慢调节至电泳电压，实施电泳涂装。
6.根据权利要求5所述的Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法，其特征在于，所述电泳漆是HED-5000环氧型阴极电泳漆，其电泳条件包括，电压在100～200V范围内，PH值在5.5～6.5范围内，处理温度在20～35℃范围内，电泳时间在20～150s范围内，烘干温度在160～180℃范围内，烘干时间在20～30min范围内。
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