CN104889188B - 一种金属表面处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属表面处理工艺，包括如下步骤：(1)将金属工件表面做细粒径抛丸处理；(2)将经步骤(1)抛丸处理后的金属工件做全表面的微加湿处理；(3)将经步骤(2)微加湿处理后的金属工件做锈化处理，使其表面形成一层均匀分布的蓬松锈化物；(4)将经步骤(3)锈化处理后的金属工件表面涂覆润滑剂完成金属表面处理；本发明的金属表面处理工艺，处理工艺简单，生产成本低，环境友好性好，润滑效果好，可替代传统的磷皂化处理工艺，满足不同金属冷挤压的需求。

Description

一种金属表面处理工艺

技术领域

本发明涉及冷挤压成型技术领域，尤其涉及一种金属表面处理工艺。

背景技术

冷挤压时，被挤压材料的变形抗力较高，其中钢的冷挤压变形抗力高达2000MPa以上。这样超高的压力，对模具的材料、结构以及加工制造工艺提出了更高的要求。近年来，随着材料科学和计算机技术的大力发展，新的模具材料层出不穷，锻造模拟数值模拟软件得到大量使用，模具的结构设计也得到了很大优化，模具的制造方法也有了很大的发展。但是除了提高模具的质量外，还必须对待成型的金属工件毛坯采取有效的表面润滑措施。冷挤压前，对金属工件毛坯进行表面润滑处理可以避免产生剧烈塑性变形的工件在很高的单位压力下与模具内壁严重刮擦，可以提高工件的表面质量和模具寿命。

几十年来，磷皂化工艺一直是解决冷挤压金属表面处理与润滑的最有效方法。磷化是将表面洁净的金属放入含有磷酸盐的稀释酸溶液中进行处理；皂化是将表面洁净的金属放入硬脂酸钠溶液中浸泡一段时间，使金属表面牢固地吸附上皂化层做润滑剂。但由于磷皂化处理工序繁多，处理时间长，磷化质量要求严格；同时，磷皂化工艺带来了严重的含磷废水排放的污染问题，因而世界各国都在寻求新的润滑方式以取代磷皂化工艺。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金属表面处理工艺，该处理工艺简单，生产成本低，环境友好性好，润滑效果好，可替代传统的磷皂化工艺。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种金属表面处理工艺，包括如下步骤：

(1)将金属工件表面做细粒径抛丸处理；

(2)将经步骤(1)抛丸处理后的金属工件做全表面的微加湿处理；

(3)将经步骤(2)微加湿处理后的金属工件做锈化处理，使其表面形成一层均匀分布的蓬松锈化物；

(4)将经步骤(3)锈化处理后的金属工件表面涂覆润滑剂完成金属表面处理。

抛丸处理是利用抛丸机中高速回转的叶轮将弹丸抛向滚筒内连续翻转的工件上，从而达到清理工件的目的，它适用于各行业中工件的清砂、除锈、去氧化皮和表面强化。其中，所述步骤(1)的细粒径抛丸处理过程为将金属工件置于抛丸机中，抛丸机中高速回转的叶轮将弹丸抛向滚筒内连续翻转的金属工件上，完成对金属工件的清理，经细粒径抛丸处理后的金属工件表面均匀分布有抛丸凹痕，所述弹丸为钢丸，所述钢丸的粒径为0.5～0.8mm。

其中，所述步骤(2)的微加湿处理过程为将金属工件放置于箱体中做水雾喷淋处理，所述放置方式为悬挂式放置和立式放置中的一种。

其中，所述步骤(3)的锈化物的厚度为0.015～0.05mm。

金属坯料冷挤压变形时，其变形程度是不同的，所要求的润滑效果也是有差异的，因此需要通过控制加湿效果和形成的锈化物层厚度形成不同厚度的润滑皮膜。经步骤(1)至步骤(3)处理后所生成的锈化物层可以提高金属的绝缘性和抗腐蚀性，并且还可以作为下一步涂料的良好底层。本步骤生成的锈化物层及下一步的润滑剂涂层在金属工件的后序加工过程中会被处理掉，所以对成型后的成品金属工件无不良影响。

经步骤(3)处理后，金属工件表面形成锈化物层，在锈化物层表面涂覆润滑剂完成润滑处理。

其中，所述润滑剂为冷挤压润滑剂。冷挤压润滑剂由动植物油、基础油、油性添加剂、极压剂、抗氧剂、表面活性剂、防锈剂、润滑增稠剂、消泡剂、高级固体润滑剂、防霉剂等组成，具有良好的油性和极压性，减摩性能良好，在工件表面形成致密的润滑保护膜，从而降低了摩擦系数，减少了动力消耗和模具的磨损，增加了加工速度，提高了产品质量和成本率，并能对难加工材料进行加工，改善了金属表面光洁度，从而克服拉毛、裂纹现象。由于冷挤压润滑剂为水溶性的，使工件的清洗变得非常方便，很容易使工件清洗干净。这样更有利于以后的工序，大大提高了表面处理的效率和质量，使涂装附着力增加。另外，冷挤压润滑剂无毒无害，对操作人员及环境无不良影响，没有发生火灾的危险。

其中，所述冷挤压润滑剂为环保型冷挤压润滑剂与水的混合物。环保型冷挤压润滑剂是指润滑剂必须满足对象的工况要求，润滑剂及其损耗产物对生态环境不造成危害，或在一定程度上为环境所容许。环保型冷挤压润滑剂常以动植物油或合成酯作为基础油。常见的环境友好润滑剂添加剂主要有：抗氧剂如胺类、苯酚及维生素等；抗磨/极压添加剂如二硫代氨基甲酸盐、亚酸盐类、S-P类化合物及硫化脂肪等；缓蚀剂如脂肪酸衍生物、胺类、咪唑啉类及三唑类等；消泡剂如聚硅氧烷类及异丁烯酸盐类等；粘度指数改进剂如聚异丁烯酰酯及天然树脂/聚合物；抗磨剂如10个碳以上的长链羧酸、胺、酰胺、亚酰胺及其衍生物等。

其中，所述环保型冷挤压润滑剂与水的混合物中环保型冷挤压润滑剂与水的重量比为1:5～10。

其中，所述步骤(1)前还包括球化退火处理。球化退火是使钢获得弥散分布于铁素体基体上的细粒状(球状)碳化物组织的工艺方法。球化退火主要的目的是由热处理使金属材料内部的层状或网状碳化物凝聚成为球状，改善金属的切削性能及加工塑性。

对退火后的珠光体大小进行评级时，根据粒状珠光体组织的颗拉大小、形状和分布的均匀性，按JB255-81技术标准中第一级别图进行评定，可分为以下六个等级：第一级为点状珠光体+部分细片状珠光体，第二级为均匀分布的点状珠光体+少量细粒状珠光体，第三级为均匀分布的细粒状珠光体，第四级为大小不均匀的粒状珠光体，第五级为粗大粒状珠光体，第六级为大小和分布不均匀的粒状珠光体+部分片状珠光体。其中，第二至第四级为合格组织，不允许有第一级欠热、第五级碳化物颗粒不均和第六级过热组织。

经所述球化退火处理后得到的球状珠光体的大小等级为第二级至第三级。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：一种金属表面处理工艺，包括如下步骤：(1)将金属工件表面做细粒径抛丸处理；(2)将经步骤(1)抛丸处理后的金属工件做全表面的微加湿处理；(3)将经步骤(2)微加湿处理后的金属工件做锈化处理，使其表面形成一层均匀分布的蓬松锈化物；(4)将经步骤(3)锈化处理后的金属工件表面涂覆润滑剂完成金属表面处理；经锈化处理后所生成的锈化物层可以提高金属的绝缘性和抗腐蚀性，并且还可以作为下一步涂料的良好底层，在锈化物层表面涂覆润滑剂完成润滑处理，经润滑处理后的金属冷挤压成型的效果良好。本发明的金属表面处理工艺，处理工艺简单，生产成本低，环境友好性好，润滑效果好，可替代传统的磷皂化处理工艺，满足不同金属冷挤压的需求。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

取20CrMo已车削加工好的结合齿圈坯料，采用球化退火处理，球化退火后做0.5mm粒径抛丸处理，再做全表面微加湿处理，加湿完成后的工件做氧化锈化处理，使其表面生成一层厚度约为0.015mm的均匀分布的蓬松的锈化物，然后对工件表面涂覆由日本帕卡濑精株式会社生产的型号为FL-E760系列的润滑剂，和水调兑的重量比为1:10，最后在冷挤压机上进行齿形冷挤压成型，所成型的齿形饱满，精度高，本发明的金属表面处理工艺完全可以替代磷皂化处理工艺。

实施例2

取20CrMnTi已车削加工好的整体式结合齿坯料，采用球化退火处理，球化退火后做0.5mm粒径抛丸处理，再做全表面微加湿处理，加湿完成后的工件做氧化锈化处理，使其表面生成一层厚度约为0.020mm的均匀分布的蓬松的锈化物，然后对工件表面涂覆由日本帕卡濑精株式会社生产的型号为FL-E760系列的润滑剂，和水调兑的重量比为1:10，最后在冷挤压机上进行齿形冷挤压整形和倒锥处理，所修整的齿形饱满，精度高，本发明的金属表面处理工艺完全可以替代磷皂化处理工艺。

实施例3

取20MnCrSH已车削加工好的变速箱输入轴坯料，采用球化退火处理，球化退火后做0.8mm粒径抛丸处理，再做全表面微加湿处理，加湿完成后的工件做氧化锈化处理，使其表面生成一层厚度约为0.040mm的均匀分布的蓬松的锈化物，然后对工件表面涂覆由日本帕卡濑精株式会社生产的型号为FL-E740系列的润滑剂，和水调兑的重量比为1:7，最后在冷挤压机上进行正挤压、缩径和镦粗工序的处理，各工序润滑良好，成型良好，挤压压力和磷皂化处理时相似，本发明的金属表面处理工艺完全可以替代磷皂化处理工艺。

通过实施例1～实施例3可以看出，经过本发明的金属表面处理工艺处理后的金属工件润滑良好，经冷挤压后成型效果良好，并可以满足不同金属冷挤压的需求。另外，本发明的金属表面处理工艺简单，生产成本低，环境友好性好。因此，本发明的金属表面处理工艺可以替代磷皂化处理工艺。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种金属表面处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将金属工件表面做细粒径抛丸处理；

(2)将经步骤(1)抛丸处理后的金属工件做全表面的微加湿处理；

(3)将经步骤(2)微加湿处理后的金属工件做锈化处理，使其表面形成一层均匀分布的蓬松锈化物；

(4)将经步骤(3)锈化处理后的金属工件表面涂覆润滑剂完成金属表面处理。

2.根据权利要求1所述的一种金属表面处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)的细粒径抛丸处理过程为将金属工件置于抛丸机中，抛丸机中高速回转的叶轮将弹丸抛向滚筒内连续翻转的金属工件上，完成对金属工件的清理，经细粒径抛丸处理后的金属工件表面均匀分布有抛丸凹痕，所述弹丸为钢丸，所述钢丸的粒径为0.5～0.8mm。

3.根据权利要求1所述的一种金属表面处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)的微加湿处理过程为将金属工件放置于箱体中做水雾喷淋处理。

4.根据权利要求3所述的一种金属表面处理工艺，其特征在于，所述放置方式为悬挂式放置和立式放置中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种金属表面处理工艺，其特征在于，所述步骤(3)中的锈化物的厚度为0.015～0.05mm。

6.根据权利要求1所述的一种金属表面处理工艺，其特征在于，所述步骤(4)中的润滑剂为冷挤压润滑剂。

7.根据权利要求6所述的一种金属表面处理工艺，其特征在于，所述冷挤压润滑剂为环保型冷挤压润滑剂与水的混合物。

8.根据权利要求7所述的一种金属表面处理工艺，其特征在于，所述环保型冷挤压润滑剂与水的混合物中环保型冷挤压润滑剂与水的重量比为1:5～10。

9.根据权利要求1所述的一种金属表面处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)之前还包括球化退火处理，经所述球化退火处理后得到的球状珠光体的大小等级为JB255-81技术标准中的第二级至第三级。