CN108179372A - 一种钢材表面电弧喷涂处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢材表面电弧喷涂处理方法，包括如下步骤：（1）表面预处理、（2）电弧喷涂处理、（3）冷却处理。本发明对钢材表面的电弧喷涂处理方法进行了优化改进处理，有效提升了喷涂涂层的综合品质，以及与钢材间的结合强度特性，增强了对钢材的防护效果，极具推广应用价值。
Description
技术领域
本发明属于金属表面加工处理技术领域，具体涉及一种钢材表面电弧喷涂处理方法。
背景技术
钢材是现代人们生活中必不可少的原材料之一，在建材、机械设备、汽车制造等领域中的应用广泛。但由于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，工艺处理效果仍需进一步的改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种钢材表面电弧喷涂处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种钢材表面电弧喷涂处理方法，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先用砂纸对钢材表面进行打磨处理，完成后用压缩空气将打磨碎屑吹去后备用；
b.将操作a处理后的钢材放入到化学除油液中浸泡处理10~15min，完成后取出用去离子水冲洗一遍后备用；
c.将操作b处理后的钢材放入到干燥箱内进行干燥处理，完成后取出备用；
（2）电弧喷涂处理：
对步骤（1）处理后的钢材表面进行电弧喷涂处理，期间控制电弧喷涂的电压为30~33V，同时进行微波辐照处理，喷涂完成后取出备用，电弧喷涂处理时所用的喷涂粉末材料如下重量份的物质组成：35~40份镍铬粉、16~20份硼铁粉、2~3份钼粉、3~5份硅锆铁粉、10~14份铝粉、8~10份镁粉、6~8份钛粉、3~5份锰铁粉、5~7份碳纳米管、3~6份石榴石粉；
（3）冷却处理：
将步骤（2）处理后的钢材放入到变温箱内进行冷却处理，期间控制冷却的降温速度为50~55℃/min，待钢材冷却至室温后取出即可。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的砂纸打磨处理具体是先用300目砂纸进行打磨，然后用500目砂纸进行打磨，最后用800目砂纸进行打磨。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的化学除油液为丙酮，浸泡处理时加热保持化学除油液的温度为35~40℃。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的干燥处理时保持干燥箱内的温度为80~85℃。
进一步的，步骤（2）中所述的电弧喷涂处理时控制电流为113~118A，喷气的压力为0.6~0.7MPa，喷涂的角度为90°。
进一步的，步骤（2）中所述的微波辐照处理的功率为700~800W。
本发明对钢材的表面处理方法进行了特殊的改进处理，在电弧喷涂处理过程中，独特配制了一种喷涂粉末材料，其中添加的碳纳米管增强了涂层各处组织间的结合能力，并能对电弧处理时产生的有害气体成分进行吸附，提升了钢材材料的绿色安全性，添加的石榴石粉在高温条件下形成硬度较高的莫来石相组织，提高了涂层整体的硬度，本喷涂粉末材料具有较好的结合强度、耐冲击强度、硬度等特性，提升了对钢材的防护效果；在喷涂处理过程中还进行了微波辐照处理，利用微波的高能振动特性，促进了涂层晶粒的细化，进一步提升了涂层与钢材间的结合强力和涂层的力学等品质。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明对钢材表面的电弧喷涂处理方法进行了优化改进处理，有效提升了喷涂涂层的综合品质，以及与钢材间的结合强度特性，增强了对钢材的防护效果，极具推广应用价值。
具体实施方式
实施例1
一种钢材表面电弧喷涂处理方法，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先用砂纸对钢材表面进行打磨处理，完成后用压缩空气将打磨碎屑吹去后备用；
b.将操作a处理后的钢材放入到化学除油液中浸泡处理10min，完成后取出用去离子水冲洗一遍后备用；
c.将操作b处理后的钢材放入到干燥箱内进行干燥处理，完成后取出备用；
（2）电弧喷涂处理：
对步骤（1）处理后的钢材表面进行电弧喷涂处理，期间控制电弧喷涂的电压为30V，同时进行微波辐照处理，喷涂完成后取出备用，电弧喷涂处理时所用的喷涂粉末材料如下重量份的物质组成：35份镍铬粉、16份硼铁粉、2份钼粉、3份硅锆铁粉、10份铝粉、8份镁粉、6份钛粉、3份锰铁粉、5份碳纳米管、3份石榴石粉；
（3）冷却处理：
将步骤（2）处理后的钢材放入到变温箱内进行冷却处理，期间控制冷却的降温速度为50℃/min，待钢材冷却至室温后取出即可。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的砂纸打磨处理具体是先用300目砂纸进行打磨，然后用500目砂纸进行打磨，最后用800目砂纸进行打磨。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的化学除油液为丙酮，浸泡处理时加热保持化学除油液的温度为35℃。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的干燥处理时保持干燥箱内的温度为80℃。
进一步的，步骤（2）中所述的电弧喷涂处理时控制电流为113A，喷气的压力为0.6MPa，喷涂的角度为90°。
进一步的，步骤（2）中所述的微波辐照处理的功率为700W。
实施例2
一种钢材表面电弧喷涂处理方法，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先用砂纸对钢材表面进行打磨处理，完成后用压缩空气将打磨碎屑吹去后备用；
b.将操作a处理后的钢材放入到化学除油液中浸泡处理13min，完成后取出用去离子水冲洗一遍后备用；
c.将操作b处理后的钢材放入到干燥箱内进行干燥处理，完成后取出备用；
（2）电弧喷涂处理：
对步骤（1）处理后的钢材表面进行电弧喷涂处理，期间控制电弧喷涂的电压为32V，同时进行微波辐照处理，喷涂完成后取出备用，电弧喷涂处理时所用的喷涂粉末材料如下重量份的物质组成：37份镍铬粉、18份硼铁粉、2.5份钼粉、4份硅锆铁粉、12份铝粉、9份镁粉、7份钛粉、4份锰铁粉、6份碳纳米管、5份石榴石粉；
（3）冷却处理：
将步骤（2）处理后的钢材放入到变温箱内进行冷却处理，期间控制冷却的降温速度为53℃/min，待钢材冷却至室温后取出即可。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的砂纸打磨处理具体是先用300目砂纸进行打磨，然后用500目砂纸进行打磨，最后用800目砂纸进行打磨。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的化学除油液为丙酮，浸泡处理时加热保持化学除油液的温度为38℃。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的干燥处理时保持干燥箱内的温度为83℃。
进一步的，步骤（2）中所述的电弧喷涂处理时控制电流为115A，喷气的压力为0.65MPa，喷涂的角度为90°。
进一步的，步骤（2）中所述的微波辐照处理的功率为750W。
实施例3
一种钢材表面电弧喷涂处理方法，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先用砂纸对钢材表面进行打磨处理，完成后用压缩空气将打磨碎屑吹去后备用；
b.将操作a处理后的钢材放入到化学除油液中浸泡处理15min，完成后取出用去离子水冲洗一遍后备用；
c.将操作b处理后的钢材放入到干燥箱内进行干燥处理，完成后取出备用；
（2）电弧喷涂处理：
对步骤（1）处理后的钢材表面进行电弧喷涂处理，期间控制电弧喷涂的电压为33V，同时进行微波辐照处理，喷涂完成后取出备用，电弧喷涂处理时所用的喷涂粉末材料如下重量份的物质组成：40份镍铬粉、20份硼铁粉、3份钼粉、5份硅锆铁粉、14份铝粉、10份镁粉、8份钛粉、5份锰铁粉、7份碳纳米管、6份石榴石粉；
（3）冷却处理：
将步骤（2）处理后的钢材放入到变温箱内进行冷却处理，期间控制冷却的降温速度为55℃/min，待钢材冷却至室温后取出即可。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的砂纸打磨处理具体是先用300目砂纸进行打磨，然后用500目砂纸进行打磨，最后用800目砂纸进行打磨。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的化学除油液为丙酮，浸泡处理时加热保持化学除油液的温度为40℃。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的干燥处理时保持干燥箱内的温度为85℃。
进一步的，步骤（2）中所述的电弧喷涂处理时控制电流为118A，喷气的压力为0.7MPa，喷涂的角度为90°。
进一步的，步骤（2）中所述的微波辐照处理的功率为800W。
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）电弧喷涂处理中喷涂粉末材料中的碳纳米管和石榴石粉成分，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，省去步骤（2）电弧喷涂处理中的微波辐照处理操作，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（2）电弧喷涂处理中喷涂粉末材料中的碳纳米管和石榴石粉成分和微波辐照处理操作，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有常见的钢材表面电弧喷涂处理方法。
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、对照组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（mm3） | 疲劳寿命（次） | 涂层结合力（MPa） | |
| 实施例2 | 228 | 17954 | 33.6 |
| 对比实施例1 | 365 | 15836 | 29.5 |
| 对比实施例2 | 384 | 15379 | 28.4 |
| 对比实施例3 | 496 | 14158 | 25.5 |
| 对照组 | 523 | 13822 | 24.7 |
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，本发明处理方法能有效的提升电弧喷涂的处理质量，提高了对钢材的防护效果，极具推广应用价值。
Claims (6)
1.一种钢材表面电弧喷涂处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先用砂纸对钢材表面进行打磨处理，完成后用压缩空气将打磨碎屑吹去后备用；
b.将操作a处理后的钢材放入到化学除油液中浸泡处理10~15min，完成后取出用去离子水冲洗一遍后备用；
c.将操作b处理后的钢材放入到干燥箱内进行干燥处理，完成后取出备用；
（2）电弧喷涂处理：
对步骤（1）处理后的钢材表面进行电弧喷涂处理，期间控制电弧喷涂的电压为30~33V，同时进行微波辐照处理，喷涂完成后取出备用，电弧喷涂处理时所用的喷涂粉末材料如下重量份的物质组成：35~40份镍铬粉、16~20份硼铁粉、2~3份钼粉、3~5份硅锆铁粉、10~14份铝粉、8~10份镁粉、6~8份钛粉、3~5份锰铁粉、5~7份碳纳米管、3~6份石榴石粉；
（3）冷却处理：
将步骤（2）处理后的钢材放入到变温箱内进行冷却处理，期间控制冷却的降温速度为50~55℃/min，待钢材冷却至室温后取出即可。
2.根据权利要求1所述的一种钢材表面电弧喷涂处理方法，其特征在于，步骤（1）操作a中所述的砂纸打磨处理具体是先用300目砂纸进行打磨，然后用500目砂纸进行打磨，最后用800目砂纸进行打磨。
3.根据权利要求1所述的一种钢材表面电弧喷涂处理方法，其特征在于，步骤（1）操作b中所述的化学除油液为丙酮，浸泡处理时加热保持化学除油液的温度为35~40℃。
4.根据权利要求1所述的一种钢材表面电弧喷涂处理方法，其特征在于，步骤（1）操作c中所述的干燥处理时保持干燥箱内的温度为80~85℃。
5.根据权利要求1所述的一种钢材表面电弧喷涂处理方法，其特征在于，步骤（2）中所述的电弧喷涂处理时控制电流为113~118A，喷气的压力为0.6~0.7MPa，喷涂的角度为90°。
6.根据权利要求1所述的一种钢材表面电弧喷涂处理方法，其特征在于，步骤（2）中所述的微波辐照处理的功率为700~800W。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109130362A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-01-04 | 张家港市沐和新材料技术开发有限公司 | 一种高强度微晶玻璃-金属复合材料 |
| CN109290723A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-02-01 | 南通理工学院 | 一种钢结构型材焊接用间距调整工作架 |
| CN111826543A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-27 | 安徽省赛威输送设备有限公司 | 一种提高螺旋输送机螺旋叶片强度的加工工艺 |
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|---|---|---|---|---|
| CN103266318A (zh) * | 2013-06-17 | 2013-08-28 | 铜陵学院 | 一种基于熔点差异的激光熔覆多层涂层一步强化加工方法 |
| CN106801209A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-06-06 | 马鞍山蓝科再制造技术有限公司 | 一种提升防尘盖耐腐蚀性的纳米热喷涂工艺工艺 |
| CN107419212A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-12-01 | 马鞍山蓝科再制造技术有限公司 | 一种汽车底盘零部件的表面处理方法 |
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2017
- 2017-12-11 CN CN201711310096.1A patent/CN108179372A/zh active Pending
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