CN107419212B - 一种汽车底盘零部件的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车底盘零部件的表面处理方法，包括如下步骤：（1）工件清洗处理、（2）喷砂处理、（3）喷涂处理。本发明对底盘零部件的表面处理工艺进行了合理的优化改进，增强了喷涂涂层与工件表面的结合强度，同时又降低了加工时产生的应力，最终处理后的工件表面耐磨耐腐性能增强，疲劳强度高，综合使用品质好。
Description
技术领域
本发明属于汽车加工制造领域，具体涉及一种汽车底盘零部件的表面处理方法。
背景技术
汽车是现代人们家庭中常见的交通工具之一，随着社会的发展汽车的销量在不断攀升。汽车是由大量的零部件组合装配而成，其中包括底盘零部件，底盘零部件又包括底盘架体、支撑件、固定件、连接件等，上述零部件多由钢材制成，但钢材本身耐腐耐蚀特性差，需要经过表面处理加工后才能使用。对于钢材表面的处理方法较多，喷涂技术是其中之一，而电弧喷涂又是现在较为热门的喷涂技术，其喷涂质量相对稳定，成本低，安全性好，生产的效率高。但电弧喷涂是依靠熔融的金属微粒互相堆叠在工件表面，其相互堆叠结合处在外力的作用下会产生一定间隙，同时涂层内易残留应力，与工件基体的咬合结合能力仍不高等。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种汽车底盘零部件的表面处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种汽车底盘零部件的表面处理方法，包括如下步骤：
（1）工件清洗处理：
先将待加工的工件放入40~50℃的温水中浸泡处理15~20min，完成后取出放入脱脂液中浸泡清洗处理20~25min，最后取出备用；
（2）喷砂处理：
对步骤（1）处理后的工件进行干燥处理后，再将其放入到无氧氮气保护环境中进行喷砂处理，喷砂前先将工件的温度加热至350~370℃，喷砂时控制喷砂的压力为1.8~2.0MPa，喷砂完成后将工件的温度加热升至390~410℃，然后用压缩氮气对其表面进行喷吹处理；
（3）喷涂处理：
对步骤（2）处理后的工件进行电弧喷涂处理，此时将工件的温度加热升至450~460℃，然后进行电弧喷涂处理，期间控制电弧喷涂的电压为32~34V，电流为110~125A，喷气的压力为0.7~0.8MPa，喷涂的角度为90°，喷涂完成后进行冷却处理，将冷却处理分为两个阶段，第一阶段是将工件从电弧喷涂完成后冷却至300~305℃，此期间控制冷却的速度为62~67℃/min，同时施加超声波辐照处理操作，第二阶段是将工件从300~305℃冷却至常温，此期间控制冷却的速度为20~25℃/min，完成后将工件取出即可。
进一步的，步骤（1）中所述的脱脂液为丙酮。
进一步的，步骤（2）中所述的喷砂处理的喷砂介质为棕刚玉砂，其粒度为10#。
进一步的，步骤（3）中所述的电弧喷涂处理时控制喷涂的距离为95~110mm，控制喷涂涂层的厚度为0.2~0.4mm。
进一步的，步骤（3）中所述的电弧喷涂时所用的喷涂介质是由Ni粉、Ti粉、CrB2粉、纳米二氧化硅粉按照质量比9~11：1.5~2.5：2~3：0.4~0.7混合组成。
进一步的，步骤（3）中所述的超声波辐照处理时声波的频率控制为66~70kHz。
电弧喷涂是一种将金属等颗粒成分熔融后喷涂在工件表面的处理工艺，其利用金属喷涂涂层对工件进行防腐等性能保护，而在喷涂处理前需要对工件表面进行预处理，常见的方式是喷砂处理，喷砂处理的目的是为了对工件表面进行粗化，形成大量孔径不等的凹坑，有利于后续喷涂处理时金属微粒与工件表面的咬合，喷砂完成后还需要进行砂粒清除处理，通常采用压缩的空气等介质进行鼓吹，但单纯采用此方式的去除效果不好，残留的砂粒容易引起应力的集中，且会影响涂层的结合，此外喷砂处理会不可避免的使得工件表面残存应力，一定程度影响后续的喷涂处理，加上喷涂处理时带来的应力问题，最终制得的涂层的性能仍可进一步提升。对此，本发明对处理工艺进行了特殊的改进处理，在喷砂处理时先将工件预热到350~370℃，然后进行喷砂处理，此时工件表面的硬度有所下降，喷砂处理的效率提升，同时也降低了应力，接着进行压缩氮气去除砂子杂质操作，又将工件加热到390~410℃，升温后工件表面在热胀冷缩的作用下，嵌合在工件表面的砂子与工件之间会形成一定的间隙，利于砂子被鼓吹排出，降低了砂子杂质对后续喷涂处理的影响，同时升温处理又能减弱喷砂带来的表面应力问题，进一步改善了工件的表面特性，接着进行电弧喷涂处理，熔融的金属微粒冲击堆叠在工件表面，喷涂完成后本发明对其冷却处理进行了改进，在冷却的第一阶段，控制适宜的较快的冷却速度，能增强热胀冷却的程度，促使工件表面以及涂层间结构进行快速缩合，在涂层与工件表面的界面处，增强了喷砂处理后的工件表面凹坑对金属涂层颗粒的裹覆咬合，在涂层内部，增强了金属涂层颗粒间的结合程度，减弱或消除了间隙的数量，期间又施加了超声波处理，能促进涂层内气体杂质的排出，同时又匀化减弱了组织间的应力程度，改善了整体的品质特性。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明对底盘零部件的表面处理工艺进行了合理的优化改进，增强了喷涂涂层与工件表面的结合强度，同时又降低了加工时产生的应力，最终处理后的工件表面耐磨耐腐性能增强，疲劳强度高，综合使用品质好。
具体实施方式
实施例1
一种汽车底盘零部件的表面处理方法，包括如下步骤：
（1）工件清洗处理：
先将待加工的工件放入40℃的温水中浸泡处理15min，完成后取出放入脱脂液中浸泡清洗处理20min，最后取出备用；
（2）喷砂处理：
对步骤（1）处理后的工件进行干燥处理后，再将其放入到无氧氮气保护环境中进行喷砂处理，喷砂前先将工件的温度加热至350℃，喷砂时控制喷砂的压力为1.8MPa，喷砂完成后将工件的温度加热升至390℃，然后用压缩氮气对其表面进行喷吹处理；
（3）喷涂处理：
对步骤（2）处理后的工件进行电弧喷涂处理，此时将工件的温度加热升至450℃，然后进行电弧喷涂处理，期间控制电弧喷涂的电压为32V，电流为110A，喷气的压力为0.7MPa，喷涂的角度为90°，喷涂完成后进行冷却处理，将冷却处理分为两个阶段，第一阶段是将工件从电弧喷涂完成后冷却至300℃，此期间控制冷却的速度为62℃/min，同时施加超声波辐照处理操作，第二阶段是将工件从300℃冷却至常温，此期间控制冷却的速度为20℃/min，完成后将工件取出即可。
进一步的，步骤（1）中所述的脱脂液为丙酮。
进一步的，步骤（2）中所述的喷砂处理的喷砂介质为棕刚玉砂，其粒度为10#。
进一步的，步骤（3）中所述的电弧喷涂处理时控制喷涂的距离为95mm，控制喷涂涂层的厚度为0.2mm。
进一步的，步骤（3）中所述的电弧喷涂时所用的喷涂介质是由Ni粉、Ti粉、CrB2粉、纳米二氧化硅粉按照质量比9：1.5：2：0.4混合组成。
进一步的，步骤（3）中所述的超声波辐照处理时声波的频率控制为66kHz。
实施例2
一种汽车底盘零部件的表面处理方法，包括如下步骤：
（1）工件清洗处理：
先将待加工的工件放入45℃的温水中浸泡处理18min，完成后取出放入脱脂液中浸泡清洗处理23min，最后取出备用；
（2）喷砂处理：
对步骤（1）处理后的工件进行干燥处理后，再将其放入到无氧氮气保护环境中进行喷砂处理，喷砂前先将工件的温度加热至360℃，喷砂时控制喷砂的压力为1.9MPa，喷砂完成后将工件的温度加热升至400℃，然后用压缩氮气对其表面进行喷吹处理；
（3）喷涂处理：
对步骤（2）处理后的工件进行电弧喷涂处理，此时将工件的温度加热升至455℃，然后进行电弧喷涂处理，期间控制电弧喷涂的电压为33V，电流为120A，喷气的压力为0.75MPa，喷涂的角度为90°，喷涂完成后进行冷却处理，将冷却处理分为两个阶段，第一阶段是将工件从电弧喷涂完成后冷却至303℃，此期间控制冷却的速度为65℃/min，同时施加超声波辐照处理操作，第二阶段是将工件从303℃冷却至常温，此期间控制冷却的速度为22℃/min，完成后将工件取出即可。
进一步的，步骤（1）中所述的脱脂液为丙酮。
进一步的，步骤（2）中所述的喷砂处理的喷砂介质为棕刚玉砂，其粒度为10#。
进一步的，步骤（3）中所述的电弧喷涂处理时控制喷涂的距离为105mm，控制喷涂涂层的厚度为0.3mm。
进一步的，步骤（3）中所述的电弧喷涂时所用的喷涂介质是由Ni粉、Ti粉、CrB2粉、纳米二氧化硅粉按照质量比10：2：2.5：0.6混合组成。
进一步的，步骤（3）中所述的超声波辐照处理时声波的频率控制为68kHz。
实施例3
一种汽车底盘零部件的表面处理方法，包括如下步骤：
（1）工件清洗处理：
先将待加工的工件放入50℃的温水中浸泡处理20min，完成后取出放入脱脂液中浸泡清洗处理25min，最后取出备用；
（2）喷砂处理：
对步骤（1）处理后的工件进行干燥处理后，再将其放入到无氧氮气保护环境中进行喷砂处理，喷砂前先将工件的温度加热至370℃，喷砂时控制喷砂的压力为2.0MPa，喷砂完成后将工件的温度加热升至410℃，然后用压缩氮气对其表面进行喷吹处理；
（3）喷涂处理：
对步骤（2）处理后的工件进行电弧喷涂处理，此时将工件的温度加热升至460℃，然后进行电弧喷涂处理，期间控制电弧喷涂的电压为34V，电流为125A，喷气的压力为0.8MPa，喷涂的角度为90°，喷涂完成后进行冷却处理，将冷却处理分为两个阶段，第一阶段是将工件从电弧喷涂完成后冷却至305℃，此期间控制冷却的速度为67℃/min，同时施加超声波辐照处理操作，第二阶段是将工件从305℃冷却至常温，此期间控制冷却的速度为25℃/min，完成后将工件取出即可。
进一步的，步骤（1）中所述的脱脂液为丙酮。
进一步的，步骤（2）中所述的喷砂处理的喷砂介质为棕刚玉砂，其粒度为10#。
进一步的，步骤（3）中所述的电弧喷涂处理时控制喷涂的距离为110mm，控制喷涂涂层的厚度为0.4mm。
进一步的，步骤（3）中所述的电弧喷涂时所用的喷涂介质是由Ni粉、Ti粉、CrB2粉、纳米二氧化硅粉按照质量比11：2.5：3：0.7混合组成。
进一步的，步骤（3）中所述的超声波辐照处理时声波的频率控制为70kHz。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，在步骤（2）喷砂处理中，省去喷砂完成后将工件的温度加热升至400℃的操作，直接用压缩氮气对喷砂后的工件表面进行喷吹处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（3）喷涂处理中，控制第一阶段的降温速度与第二阶段的降温速度相同，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，在步骤（2）喷砂处理中，省去喷砂完成后将工件的温度加热升至400℃的操作，直接用压缩氮气对喷砂后的工件表面进行喷吹处理，且在步骤（3）喷涂处理中，控制第一阶段的降温速度与第二阶段的降温速度相同，除此外的方法步骤均相同。
为了对比本发明效果，选用40Cr中碳合金钢板材作为实验对象，分别用上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3所述的方法进行表面处理，完成后对处理后的试样进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
| 体积磨损（mm<sup>3</sup>） | 疲劳寿命（次） | |
| 实施例2 | 265 | 14324 |
| 对比实施例1 | 358 | 13105 |
| 对比实施例2 | 537 | 11676 |
| 对比实施例3 | 652 | 10887 |
注：上表1中所述的体积磨损是采用SRV摩擦磨损试验机进行微动磨损实验结果，期间控制实验的温度为25℃；所述的疲劳寿命是表征疲劳强度的参数，参照GB/T3075-2008进行实验，具体加载的载荷力为±22kN，实验的温度为25℃。
由上表1可以看出，本发明方法能有效的提升工件表面的处理效果，改善了涂层与工件基体的结合特性，同时又减弱了加工产生的应力副作用，提升了工件的疲劳强度和使用寿命，处理效果较好。
Claims (6)
1.一种汽车底盘零部件的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）工件清洗处理：
先将待加工的工件放入40~50℃的温水中浸泡处理15~20min，完成后取出放入脱脂液中浸泡清洗处理20~25min，最后取出备用；
（2）喷砂处理：
对步骤（1）处理后的工件进行干燥处理后，再将其放入到无氧氮气保护环境中进行喷砂处理，喷砂前先将工件的温度加热至350~370℃，喷砂时控制喷砂的压力为1.8~2.0MPa，喷砂完成后将工件的温度加热升至390~410℃，然后用压缩氮气对其表面进行喷吹处理；
（3）喷涂处理：
对步骤（2）处理后的工件进行电弧喷涂处理，此时将工件的温度加热升至450~460℃，然后进行电弧喷涂处理，期间控制电弧喷涂的电压为32~34V，电流为110~125A，喷气的压力为0.7~0.8MPa，喷涂的角度为90°，喷涂完成后进行冷却处理，将冷却处理分为两个阶段，第一阶段是将工件从电弧喷涂完成后冷却至300~305℃，此期间控制冷却的速度为62~67℃/min，同时施加超声波辐照处理操作，第二阶段是将工件从300~305℃冷却至常温，此期间控制冷却的速度为20~25℃/min，完成后将工件取出即可。
2.根据权利要求1所述的一种汽车底盘零部件的表面处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述的脱脂液为丙酮。
3.根据权利要求1所述的一种汽车底盘零部件的表面处理方法，其特征在于，步骤（2）中所述的喷砂处理的喷砂介质为棕刚玉砂，其粒度为10#。
4.根据权利要求1所述的一种汽车底盘零部件的表面处理方法，其特征在于，步骤（3）中所述的电弧喷涂处理时控制喷涂的距离为95~110mm，控制喷涂涂层的厚度为0.2~0.4mm。
5.根据权利要求1所述的一种汽车底盘零部件的表面处理方法，其特征在于，步骤（3）中所述的电弧喷涂时所用的喷涂介质是由Ni粉、Ti粉、CrB2粉、纳米二氧化硅粉按照质量比9~11：1.5~2.5：2~3：0.4~0.7混合组成。
6.根据权利要求1所述的一种汽车底盘零部件的表面处理方法，其特征在于，步骤（3）中所述的超声波辐照处理时声波的频率控制为66~70kHz。
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