CN107488843A - 一种镀锌不锈钢的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镀锌不锈钢的表面处理方法,包括如下步骤:(1)表面预处理、(2)钝化处理、(3)清洗干燥处理、(4)等离子体处理。本发明通过对镀锌不锈钢表面处理工艺的优化,明显改善了镀锌不锈钢的表面组织结构和特性,提升了其耐腐、耐磨、耐温等特性,有效延长了其使用寿命,具有很好的推广价值。
Description
技术领域
本发明属于金属加工处理技术领域,具体涉及一种镀锌不锈钢的表面处理方法。
背景技术
不锈钢是现代人们生活中常见的必不可少的材料之一,其在汽车、机械、建材等领域应用广泛。而不锈钢自身的耐腐等特性不佳,现多通过镀锌等工艺镀层处理后来增强不锈钢的表面特性,但为了进一步提升其使用特性,多还经过钝化等二次表面处理来改善。在对二次处理后的不锈钢材料进行使用和微观组织分析发现,因镀层的存在,钝化处理后的不锈钢表面会形成双膜层钝化结构,一层是紧靠基体的内层,另一层是外层,其中内层结构相对致密,外层具有较多微孔,内层存在结合力不强的问题,外层存在腐蚀物质易渗入的问题,也就造成了不锈钢性能缺陷的问题,亟需进行改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种镀锌不锈钢的表面处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种镀锌不锈钢的表面处理方法,包括如下步骤:
(1)表面预处理:
a.将待处理的镀锌不锈钢放入到化学除油剂中进行去油脱脂处理,完成后取出用去离子水冲洗一遍后备用;
b.将操作a处理后的镀锌不锈钢先放入到盐酸溶液中浸泡处理3~5min,取出后再放入到氢氧化钠溶液中浸泡处理5~7min,最后取出用去离子水冲洗一遍后备用;
(2)钝化处理:
将步骤(1)处理后的镀锌不锈钢浸入到钝化液中进行钝化处理,期间加热保持钝化液的温度为65~70℃,钝化处理5~10min后取出备用;
(3)清洗干燥处理:
用去离子水对步骤(2)处理后的镀锌不锈钢冲洗一遍后,再将其放入到干燥室内进行干燥处理,40~50min后取出备用;
(4)等离子体处理:
将步骤(3)处理后的镀锌不锈钢预热至120~140℃后,再对其进行等离子体处理,期间控制等离子喷头移动的速度为18~20m/min,等离子体处理器在镀锌不锈钢表面上的输出能量密度为1.0~1.2×103 mW/cm2,处理完成后取出即可。在等离子体处理前,先将镀锌不锈钢预热至120~140℃,此处理能有效的避免直接进行等离子体处理对钝化后的镀锌不锈钢表面膜层的损害,弱不进行预热处理操作,钝化后的内、外膜层间易发生错位、分裂等不良现象,进而会影响整体的使用品质。
进一步的,步骤(1)操作b中所述的盐酸溶液中盐酸的质量分数为5~7%,所述的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为4~6%。
进一步的,步骤(2)中所述的钝化液中各成分及其对应的含量为:柠檬酸 10~15g/L、酒石酸 15~25g/L、硝酸铈 8~13 g/L、硝酸镧 4~8g/L、硼酸 2~7g/L、磷酸 1~5g/L、纳米二氧化钛 30~35g/L、硅烷偶联剂15~20g/L,余量为水。在钝化液中添加了硅烷偶联剂成分,其能有效的改善纳米二氧化钛的表面特性,提升其在镀锌不锈钢表层的附着相容性,又能为等离子体处理时外层钝化膜与纳米二氧化钛间产生化学键连接奠定物质基础。
进一步的,步骤(3)中所述的干燥处理时的温度控制为80~85℃。
进一步的,步骤(4)中所述的等离子体处理时控制环境压力为1.3~1.5MPa。在等离子体处理时增强了周围的压力,能增强双层钝化膜对镀锌不锈钢基体的裹覆,利于等离子体处理效果的增强。
本发明对现有镀锌不锈钢处理方法的缺陷进行了针对性的改进处理,有效改善了镀锌不锈钢的综合品质,其中先对镀锌不锈钢进行了正常的钝化处理操作,完成后又特殊进行了一次等离子体处理操作,经过钝化处理后的镀锌不锈钢表层形成双膜层钝化结构,此时利用恰当强度的等离子体进行处理,利用其能量辐射特性提升了内层膜与不锈钢基材的结合强度,同时因钝化液中添加了纳米二氧化钛成分,钝化后纳米二氧化钛主要填充于外层膜上,此时经过等离子体处理,外层钝化膜与纳米二氧化钛产生大量的化学键连接,增强了纳米二氧化钛的填充使用特性,改善了外层钝化膜存在微孔较多,易被腐蚀物质渗入的问题,从而提升了钝化处理的效果。
本发明相比现有技术具有以下优点:
本发明通过对镀锌不锈钢表面处理工艺的优化,明显改善了镀锌不锈钢的表面组织结构和特性,提升了其耐腐、耐磨、耐温等特性,有效延长了其使用寿命,具有很好的推广价值。
具体实施方式
实施例1
一种镀锌不锈钢的表面处理方法,包括如下步骤:
(1)表面预处理:
a.将待处理的镀锌不锈钢放入到化学除油剂中进行去油脱脂处理,完成后取出用去离子水冲洗一遍后备用;
b.将操作a处理后的镀锌不锈钢先放入到盐酸溶液中浸泡处理3min,取出后再放入到氢氧化钠溶液中浸泡处理5min,最后取出用去离子水冲洗一遍后备用;
(2)钝化处理:
将步骤(1)处理后的镀锌不锈钢浸入到钝化液中进行钝化处理,期间加热保持钝化液的温度为65℃,钝化处理5min后取出备用;
(3)清洗干燥处理:
用去离子水对步骤(2)处理后的镀锌不锈钢冲洗一遍后,再将其放入到干燥室内进行干燥处理,40min后取出备用;
(4)等离子体处理:
将步骤(3)处理后的镀锌不锈钢预热至120℃后,再对其进行等离子体处理,期间控制等离子喷头移动的速度为18m/min,等离子体处理器在镀锌不锈钢表面上的输出能量密度为1.0×103 mW/cm2,处理完成后取出即可。
进一步的,步骤(1)操作b中所述的盐酸溶液中盐酸的质量分数为5%,所述的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为4%。
进一步的,步骤(2)中所述的钝化液中各成分及其对应的含量为:柠檬酸 10g/L、酒石酸 15g/L、硝酸铈 8g/L、硝酸镧 4g/L、硼酸 2g/L、磷酸 1g/L、纳米二氧化钛 30g/L、硅烷偶联剂15g/L,余量为水。
进一步的,步骤(3)中所述的干燥处理时的温度控制为80℃。
进一步的,步骤(4)中所述的等离子体处理时控制环境压力为1.3MPa。
实施例2
一种镀锌不锈钢的表面处理方法,包括如下步骤:
(1)表面预处理:
a.将待处理的镀锌不锈钢放入到化学除油剂中进行去油脱脂处理,完成后取出用去离子水冲洗一遍后备用;
b.将操作a处理后的镀锌不锈钢先放入到盐酸溶液中浸泡处理4min,取出后再放入到氢氧化钠溶液中浸泡处理6min,最后取出用去离子水冲洗一遍后备用;
(2)钝化处理:
将步骤(1)处理后的镀锌不锈钢浸入到钝化液中进行钝化处理,期间加热保持钝化液的温度为68℃,钝化处理7min后取出备用;
(3)清洗干燥处理:
用去离子水对步骤(2)处理后的镀锌不锈钢冲洗一遍后,再将其放入到干燥室内进行干燥处理,45min后取出备用;
(4)等离子体处理:
将步骤(3)处理后的镀锌不锈钢预热至130℃后,再对其进行等离子体处理,期间控制等离子喷头移动的速度为19m/min,等离子体处理器在镀锌不锈钢表面上的输出能量密度为1.1×103 mW/cm2,处理完成后取出即可。
进一步的,步骤(1)操作b中所述的盐酸溶液中盐酸的质量分数为6%,所述的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为5%。
进一步的,步骤(2)中所述的钝化液中各成分及其对应的含量为:柠檬酸 12g/L、酒石酸 20g/L、硝酸铈 10 g/L、硝酸镧 6g/L、硼酸 5g/L、磷酸 4g/L、纳米二氧化钛 33g/L、硅烷偶联剂18g/L,余量为水。
进一步的,步骤(3)中所述的干燥处理时的温度控制为83℃。
进一步的,步骤(4)中所述的等离子体处理时控制环境压力为1.4MPa。
实施例3
一种镀锌不锈钢的表面处理方法,包括如下步骤:
(1)表面预处理:
a.将待处理的镀锌不锈钢放入到化学除油剂中进行去油脱脂处理,完成后取出用去离子水冲洗一遍后备用;
b.将操作a处理后的镀锌不锈钢先放入到盐酸溶液中浸泡处理5min,取出后再放入到氢氧化钠溶液中浸泡处理7min,最后取出用去离子水冲洗一遍后备用;
(2)钝化处理:
将步骤(1)处理后的镀锌不锈钢浸入到钝化液中进行钝化处理,期间加热保持钝化液的温度为70℃,钝化处理10min后取出备用;
(3)清洗干燥处理:
用去离子水对步骤(2)处理后的镀锌不锈钢冲洗一遍后,再将其放入到干燥室内进行干燥处理,50min后取出备用;
(4)等离子体处理:
将步骤(3)处理后的镀锌不锈钢预热至140℃后,再对其进行等离子体处理,期间控制等离子喷头移动的速度为20m/min,等离子体处理器在镀锌不锈钢表面上的输出能量密度为1.2×103 mW/cm2,处理完成后取出即可。
进一步的,步骤(1)操作b中所述的盐酸溶液中盐酸的质量分数为7%,所述的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为6%。
进一步的,步骤(2)中所述的钝化液中各成分及其对应的含量为:柠檬酸 15g/L、酒石酸 25g/L、硝酸铈 13 g/L、硝酸镧8g/L、硼酸 7g/L、磷酸 5g/L、纳米二氧化钛35g/L、硅烷偶联剂20g/L,余量为水。
进一步的,步骤(3)中所述的干燥处理时的温度控制为85℃。
进一步的,步骤(4)中所述的等离子体处理时控制环境压力为1.5MPa。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比,省去步骤(2)钝化处理中钝化液中的纳米二氧化钛成分,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(4)等离子体处理中,省去对镀锌不锈钢的预热处理,直接对其进行等离子体处理,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,省去步骤(4)等离子体处理的整个操作,除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有镀锌不锈钢的表面钝化处理方法。
为了对比本发明效果,选用304号不锈钢(表面经过相同工艺镀锌处理,镀锌层厚度为65±2μm)作为实验对象,然后分别用上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组所述的方法进行表面处理,完成后对处理后的不锈钢进行性能测试,具体对比数据如下表1所示:
表1
中性盐雾试验 | 耐黑变 | 腐蚀电流密度(μA/cm2) | |
实施例2 | <0.5% | 轻微 | 2.857 |
对比实施例1 | <3% | 明显 | 2.486 |
对比实施例2 | <2% | 明显 | 2.504 |
对比实施例3 | >5% | 明显 | 2.155 |
对照组 | >5% | 明显 | 2.013 |
注:上表1中所述的中性盐雾试验是按照 GB/T10125-1997 进行中性盐雾试验,将时间调整为188h,观察其表面白蚀面积,用以评价钝化膜的耐蚀性能;所述的耐黑变是将对应试件置于恒温恒湿箱内,在70℃×80% 相对湿度条件下进行耐黑变试验,检测钝化膜耐黑变性能的试件挂于湿热试验箱中的自动旋转架上,自动旋转架按相同的间隔时间进行正转和反转。
由上表1可以看出,本发明处理方法能有效的改善镀锌不锈钢的表面性能,明显增强了其耐腐特性,使用寿命可延长30%以上,极具推广使用价值。
Claims (5)
1.一种镀锌不锈钢的表面处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)表面预处理:
a.将待处理的镀锌不锈钢放入到化学除油剂中进行去油脱脂处理,完成后取出用去离子水冲洗一遍后备用;
b.将操作a处理后的镀锌不锈钢先放入到盐酸溶液中浸泡处理3~5min,取出后再放入到氢氧化钠溶液中浸泡处理5~7min,最后取出用去离子水冲洗一遍后备用;
(2)钝化处理:
将步骤(1)处理后的镀锌不锈钢浸入到钝化液中进行钝化处理,期间加热保持钝化液的温度为65~70℃,钝化处理5~10min后取出备用;
(3)清洗干燥处理:
用去离子水对步骤(2)处理后的镀锌不锈钢冲洗一遍后,再将其放入到干燥室内进行干燥处理,40~50min后取出备用;
(4)等离子体处理:
将步骤(3)处理后的镀锌不锈钢预热至120~140℃后,再对其进行等离子体处理,期间控制等离子喷头移动的速度为18~20m/min,等离子体处理器在镀锌不锈钢表面上的输出能量密度为1.0~1.2×103 mW/cm2,处理完成后取出即可。
2.根据权利要求1所述的一种镀锌不锈钢的表面处理方法,其特征在于,步骤(1)操作b中所述的盐酸溶液中盐酸的质量分数为5~7%,所述的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为4~6%。
3.根据权利要求1所述的一种镀锌不锈钢的表面处理方法,其特征在于,步骤(2)中所述的钝化液中各成分及其对应的含量为:柠檬酸 10~15g/L、酒石酸 15~25g/L、硝酸铈 8~13 g/L、硝酸镧 4~8g/L、硼酸 2~7g/L、磷酸 1~5g/L、纳米二氧化钛 30~35g/L、硅烷偶联剂15~20g/L,余量为水。
4.根据权利要求1所述的一种镀锌不锈钢的表面处理方法,其特征在于,步骤(3)中所述的干燥处理时的温度控制为80~85℃。
5.根据权利要求1所述的一种镀锌不锈钢的表面处理方法,其特征在于,步骤(4)中所述的等离子体处理时控制环境压力为1.3~1.5MPa。
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