CN108165930A - 一种金属的表面处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种金属的表面处理工艺，涉及金属表面处理技术领域，包括以下步骤：(1)对金属表面进行喷丸处理，喷丸结束后用砂纸打磨，再放入清洗剂中进行超声清洗，晾干；(2)对金属表面进行喷砂处理，喷砂处理后对金属基体进行PVD镀膜，镀膜层由以下重量份的组分构成：WC 45‑65％、TiC 5‑15％、HfC 4‑12％、NbC 3‑6％、其余为Co；(3)在镀膜层表面喷涂防护涂层，先喷涂一层，经过加热固化处理后再喷涂下一层，一共喷涂三层，待第三层加热固化处理结束后即可得到成品，本发明可以有效提升金属基体与镀膜层之间的结合力，延长其使用寿命，而且金属的机械强度、硬度、耐腐蚀性和耐磨性能都有所提高。

Description

一种金属的表面处理工艺
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种金属的表面处理工艺。
背景技术
金属材料在工程实际应用过程中会受到各种载荷的作用，这种长期的载荷作用将会导致其发生失效。失效通常发生于其表面，因此，表面强化是延长其使用寿命的重要手段。为了增强金属材料表面的力学性能和耐腐蚀性能，需要对金属材料表面进行表面处理。现有的技术中对金属表面进行镀膜是表面处理常用手段之一，由于镀膜层与金属基体表面的界面性能存在着的显著差异，常常会因为镀膜层与金属基体层之间的结合力不能克服两者之间结合面的机械性能、耐磨损性能等存在的梯度差异而导致镀膜层脱落或硬度降低，导致金属材料使用寿命降低。因此，为解决上述问题，需要提供一种新的技术方案。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种金属的表面处理工艺，可以有效提升金属基体与镀膜层之间的结合力，延长其使用寿命，而且金属的机械强度、硬度、耐腐蚀性和耐磨性能都有所提高。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种金属的表面处理工艺，包括以下步骤：
(1)对金属表面进行喷丸处理，喷丸结束后用砂纸打磨，再放入清洗剂中进行超声清洗，晾干；
(2)对金属表面进行喷砂处理，喷砂处理后对金属基体进行PVD镀膜，镀膜层由以下重量份的组分构成：WC 45-65％、TiC 5-15％、HfC4-12％、NbC 3-6％、其余为Co；
(3)在镀膜层表面喷涂防护涂层，先喷涂一层，经过加热固化处理后再喷涂下一层，一共喷涂三层，待第三层加热固化处理结束后即可得到成品。
优选地，所述步骤(1)中喷丸的种类为钢丸、铸铁丸和陶瓷丸中的任意一种。
优选地，所述步骤(1)中的清洗剂由以下百分比的成分组成：三乙醇胺3-5％、蓖麻油4-10％、酒石酸3-7％、邻苯二甲酸二丁酯5-15％、硬脂酸20-30％、有机硅消泡剂1-5％、碳酸钠3-6％、其余为水。
优选地，所述步骤(2)中喷砂的种类为金刚砂、铁砂和精制石英砂中的任意一种。
优选地，所述步骤(2)中镀膜层的厚度为0.5-1μm。
优选地，所述步骤(3)中防护涂层由以下重量份的组分构成：水性聚氨酯树脂20-40％、环氧树脂10-20％、聚四氟乙烯4-12％、聚苯硫醚3-8％、四甲氧基硅烷2-5％、硅烷偶联剂0.3-0.8％、有机锡类催干剂0.01-0.08％、其余为水。
优选地，所述步骤(3)中加热固化处理的温度为70-80℃。
(三)有益效果
本发明提供了一种金属的表面处理工艺，具有以下有益效果：
喷砂处理后，在金属基体表面形成毛糙的表面，表面积大幅度增加，此时再进行PVD镀膜，镀膜层与金属基体之间的结合力大大增加，两者结合的更加牢固，更不容易脱落，镀膜层中的Co可以作为粘结相既可以提升WC、TiC、HfC、NbC相互之间的粘合，也可以在镀膜层与金属基体之间起到粘结作用，而且Co还可以提升金属材料的抗弯强度及冲击韧性，特别是疲劳强度得到提高，WC、TiC、HfC、NbC相互之间可以生成类质同晶固溶混合物，具有硬度高、机械强度大、耐腐蚀、耐磨损的优点，镀膜在金属基体表面可以有效提升其使用寿命。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种金属的表面处理工艺，包括以下步骤：
(1)对金属表面进行喷丸处理，喷丸的种类为钢丸，喷丸结束后用砂纸打磨，再放入清洗剂中进行超声清洗，晾干，清洗剂由以下百分比的成分组成：三乙醇胺3％、蓖麻油4％、酒石酸3％、邻苯二甲酸二丁酯5％、硬脂酸20％、有机硅消泡剂1％、碳酸钠3％、其余为水；
(2)对金属表面进行喷砂处理，喷砂的种类为金刚砂，喷砂处理后对金属基体进行PVD镀膜，镀膜层的厚度为0.5μm，镀膜层由以下重量份的组分构成：WC 45％、TiC 5％、HfC4％、NbC 3％、其余为Co；
(3)在镀膜层表面喷涂防护涂层，先喷涂一层，经过加热固化处理后再喷涂下一层，一共喷涂三层，待第三层加热固化处理结束后即可得到成品，加热固化处理的温度为70℃，防护涂层由以下重量份的组分构成：水性聚氨酯树脂20％、环氧树脂10％、聚四氟乙烯4％、聚苯硫醚3％、四甲氧基硅烷2％、硅烷偶联剂0.3％、有机锡类催干剂0.01％、其余为水。
实施例2：
一种金属的表面处理工艺，包括以下步骤：
(1)对金属表面进行喷丸处理，喷丸的种类为铸铁丸，喷丸结束后用砂纸打磨，再放入清洗剂中进行超声清洗，晾干，清洗剂由以下百分比的成分组成：三乙醇胺5％、蓖麻油10％、酒石酸7％、邻苯二甲酸二丁酯15％、硬脂酸30％、有机硅消泡剂5％、碳酸钠6％、其余为水；
(2)对金属表面进行喷砂处理，喷砂的种类为铁砂，喷砂处理后对金属基体进行PVD镀膜，镀膜层的厚度为1μm，镀膜层由以下重量份的组分构成：WC 65％、TiC 15％、HfC12％、NbC 6％、其余为Co；
(3)在镀膜层表面喷涂防护涂层，先喷涂一层，经过加热固化处理后再喷涂下一层，一共喷涂三层，待第三层加热固化处理结束后即可得到成品，加热固化处理的温度为80℃，防护涂层由以下重量份的组分构成：水性聚氨酯树脂40％、环氧树脂20％、聚四氟乙烯12％、聚苯硫醚8％、四甲氧基硅烷5％、硅烷偶联剂0.8％、有机锡类催干剂0.08％、其余为水。
实施例3：
一种金属的表面处理工艺，包括以下步骤：
(1)对金属表面进行喷丸处理，喷丸的种类为陶瓷丸，喷丸结束后用砂纸打磨，再放入清洗剂中进行超声清洗，晾干，清洗剂由以下百分比的成分组成：三乙醇胺4％、蓖麻油8％、酒石酸5％、邻苯二甲酸二丁酯10％、硬脂酸25％、有机硅消泡剂4％、碳酸钠4％、其余为水；
(2)对金属表面进行喷砂处理，喷砂的种类为精制石英砂，喷砂处理后对金属基体进行PVD镀膜，镀膜层的厚度为0.8μm，镀膜层由以下重量份的组分构成：WC 50％、TiC10％、HfC 8％、NbC 5％、其余为Co；
(3)在镀膜层表面喷涂防护涂层，先喷涂一层，经过加热固化处理后再喷涂下一层，一共喷涂三层，待第三层加热固化处理结束后即可得到成品，加热固化处理的温度为75℃，防护涂层由以下重量份的组分构成：水性聚氨酯树脂30％、环氧树脂15％、聚四氟乙烯8％、聚苯硫醚5％、四甲氧基硅烷3％、硅烷偶联剂0.5％、有机锡类催干剂0.05％、其余为水。
实施例4：
一种金属的表面处理工艺，包括以下步骤：
(1)对金属表面进行喷丸处理，喷丸的种类为钢丸，喷丸结束后用砂纸打磨，再放入清洗剂中进行超声清洗，晾干，清洗剂由以下百分比的成分组成：三乙醇胺5％、蓖麻油4％、酒石酸5％、邻苯二甲酸二丁酯10％、硬脂酸20％、有机硅消泡剂5％、碳酸钠4％、其余为水；
(2)对金属表面进行喷砂处理，喷砂的种类为铁砂，喷砂处理后对金属基体进行PVD镀膜，镀膜层的厚度为1μm，镀膜层由以下重量份的组分构成：WC 65％、TiC 10％、HfC8％、NbC 4％、其余为Co；
(3)在镀膜层表面喷涂防护涂层，先喷涂一层，经过加热固化处理后再喷涂下一层，一共喷涂三层，待第三层加热固化处理结束后即可得到成品，加热固化处理的温度为80℃，防护涂层由以下重量份的组分构成：水性聚氨酯树脂35％、环氧树脂10％、聚四氟乙烯12％、聚苯硫醚4％、四甲氧基硅烷3％、硅烷偶联剂0.5％、有机锡类催干剂0.08％、其余为水。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种金属的表面处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对金属表面进行喷丸处理，喷丸结束后用砂纸打磨，再放入清洗剂中进行超声清洗，晾干；
(2)对金属表面进行喷砂处理，喷砂处理后对金属基体进行PVD镀膜，镀膜层由以下重量份的组分构成：WC 45-65％、TiC 5-15％、HfC 4-12％、NbC 3-6％、其余为Co；
(3)在镀膜层表面喷涂防护涂层，先喷涂一层，经过加热固化处理后再喷涂下一层，一共喷涂三层，待第三层加热固化处理结束后即可得到成品。
2.如权利要求1所述的金属的表面处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)中喷丸的种类为钢丸、铸铁丸和陶瓷丸中的任意一种。
3.如权利要求1所述的金属的表面处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)中的清洗剂由以下百分比的成分组成：三乙醇胺3-5％、蓖麻油4-10％、酒石酸3-7％、邻苯二甲酸二丁酯5-15％、硬脂酸20-30％、有机硅消泡剂1-5％、碳酸钠3-6％、其余为水。
4.如权利要求1所述的金属的表面处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)中喷砂的种类为金刚砂、铁砂和精制石英砂中的任意一种。
5.如权利要求1所述的金属的表面处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)中镀膜层的厚度为0.5-1μm。
6.如权利要求1所述的金属的表面处理工艺，其特征在于，所述步骤(3)中防护涂层由以下重量份的组分构成：水性聚氨酯树脂20-40％、环氧树脂10-20％、聚四氟乙烯4-12％、聚苯硫醚3-8％、四甲氧基硅烷2-5％、硅烷偶联剂0.3-0.8％、有机锡类催干剂0.01-0.08％、其余为水。
7.如权利要求1所述的金属的表面处理工艺，其特征在于，所述步骤(3)中加热固化处理的温度为70-80℃。
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