CN108716001B - 一种汽车配件表面处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了一种汽车配件表面处理工艺，它包括以下步骤：1）抛光；2）喷淋；3）等离子表面处理；4）一次镀膜；5）二次镀膜；6）喷涂釉料；7）三次镀膜。经过上述步骤，汽车座椅、车身等材质大部分为金属板材的汽车配件的金属含量得到补充，抗压耐磨性良好，具有非常好的应用前景。

Description

一种汽车配件表面处理工艺

技术领域

本发明属于汽车零配件生产技术领域，具体讲是一种汽车配件表面处理工艺。

背景技术

汽车配件是构成汽车的零件和配件，比如有发动机配件、制动系配件、转向系配件、行走系配件、电器仪表系配件、汽车灯具、汽车座椅、车身等。这些配件中大部分为金属板材，而金属板材普遍存在着腐蚀问题。腐蚀不仅破坏汽车的外观，还直接影响汽车的使用寿命，同时带来了环境的污染，事故的发生以及材料和能源的浪费。为此，汽车配件的出厂都需经过金属表面处理，汽车常用的表面处理方式有：电化学处理（电镀和阳极氧化）；涂装（喷涂、电泳）；化学处理（磷化、钝化、发黑）；热处理（热浸镀、热喷涂、热烫印、化学热处理等）；真空法（蒸发镀、溅射镀、离子镀等）。每种处理方法都各有利弊，应用时应当综合考虑，比如材料成本、生产工序、加工时间、处理效果、环境污染等等。

CN 106000818 A公开了一种汽车配件表面处理工艺，包括喷淋除油脱脂、化学抛光、等离子表面处理、喷涂釉层、烘烤固化、二次清洗和PVD镀膜七个步骤，该方法能够除去汽车配件表面大量污染物和灰尘，同时也能除去配件表面大量机油。这样的处理方式也是现有技术中较常见的，即将汽车配件的表面清除干净而后喷涂釉层。然而， 清洗抛光也意味着对原始汽车配件表面的损坏，使得表面原始的金属含量减少，进而降低抗压耐磨性能。所以，目前缺乏补充金属含量、保持抗压耐磨性良好的汽车配件表面处理工艺。上述问题，亟待解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够补充金属含量、保持抗压耐磨性良好的汽车配件表面处理工艺。

本发明的技术解决方案如下：一种汽车配件表面处理工艺，它包括以下步骤：

1)抛光：先用砂纸进行打磨，然后投入化学抛光试剂进行化学抛光，水洗，吹干；

2)喷淋：在40~50℃温度条件下，用喷淋液向抛光后的汽车配件表面喷淋1~2min，间隔2~3min后重复喷淋，共喷淋1~3次，然后水洗；喷淋液的溶剂由体积比为（10~15）：1的水和乙醇组成，喷淋液溶质为硫酸，硫酸浓度为3~5mol/L；

3)等离子表面处理：使用真空等离子体处理设备的喷枪在距离汽车配件表面10~15mm的位置相对汽车配件匀速移动将氧气等离子束喷射至汽车配件表面，对汽车配件表面进行真空等离子体处理，所述喷枪相对汽车配件的移动速度为50~100mm/s；

4)一次镀膜：在100~150℃温度条件下，均匀喷涂纳米氧化铝，形成纳米氧化铝薄膜；

5)二次镀膜：在50~80℃温度和10~20%湿度条件下，均匀喷涂质量比为1∶（0.1~0.3）的纳米二氧化硅和粉煤灰的混合物，形成纳米二氧化硅薄膜；

6)喷涂釉料：将釉料雾化喷到二次镀膜后的汽车配件表面，120~150℃烘干，水洗，形成釉层；

7)三次镀膜：将喷涂好釉料的汽车配件表面进行PVD镀膜，即完成汽车配件的表面处理。

优选地，所述PVD镀膜的厚度为纳米氧化铝薄膜的厚度减去纳米二氧化硅薄膜的厚度。形成的每层厚度合适，相互之间没有干扰或渗透混合，即完整的保护了硬度大的配件表面，也能均匀清楚的显示釉层，最外层进一步保护汽车配件的表面。

优选地，纳米氧化铝薄膜的厚度为1.5~3μm；纳米二氧化硅薄膜的厚度为0.01~0.05μm。

优选地，釉层的厚度为10~30μm。

优选地，化学抛光试剂为物质的量之比为1∶（0.5~1）的硝酸和冰醋酸的混合液。抛光后粗糙度可达0.03 μm。化学抛光剂所用试剂浓度小，能达到与现有技术同样的除油脱脂和抛光效果。

优选地，硝酸的浓度为1~2mol/L。上述化学抛光试剂中硝酸浓度较小，抛光时比较温和，不会因局部高压喷洒损坏局部汽车配件的表面甚至内里。

优选地，所述步骤1）中砂纸粒度为200~800目。

优选地，所述步骤2）中喷淋压强为0.2~0.4MPa。

优选地，所述纳米氧化铝的粒径为0.1~100nm。

优选地，所述纳米二氧化硅的粒径为0.1~50nm。

本发明的有益效果如下：1)本发明在处理工艺的顺序上有很多创新：其一，先砂纸交错打磨的物理抛光，再使用化学抛光，快速高效，节省材料和成本；其二，先抛光，后淋洗，改变了常规的处理顺序，减少表面金属损失；其三，先喷淋抛光，而后等离子表面处理，使配件表面清洗干净后，再增强其性能；

2)将等离子表面处理工艺用于汽车配件的表面处理，除污效果增强，显著提高后期镀膜的粘合力；

3)一次镀膜喷涂纳米氧化铝能够补充金属含量，保持抗压耐磨性良好；

4)二次镀膜限定了温度和湿度，能很好地保持等离子表面处理的效果，且该条件下喷涂纳米二氧化硅薄膜分布均匀，完全覆盖汽车配件表面；

5)二次镀膜在纳米二氧化硅薄膜内添加了粉煤灰，具有增加表面的磨砂感，而且增加了粘结性，方便后续喷涂釉料，使得釉料能够快速牢固地吸附在纳米二氧化硅薄膜上，同时由于一次镀膜和喷涂釉料的条件使得粉煤灰处于易流动状态，即粉煤灰能够扩散到釉层表面，使得PVD镀膜能够与釉层长期粘合；

6)三次镀膜的厚度遵循一定关系，相互之间没有干扰或渗透混合，即完整的保护了硬度大的配件表面，也能均匀清楚的显示釉层；

7)经本发明工艺处理后的汽车配件表面硬度高、耐腐蚀、耐氧化、耐磨损，服役寿命长。

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

硫酸、乙醇、纳米氧化铝、纳米二氧化硅硝酸、冰醋酸、釉料，上述原料或试剂均通过市售采购。粉煤灰是收集煤燃烧后的废物。

以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明要求的保护范围之内。

实施例一

一种汽车配件表面处理工艺，包括以下步骤：1) 抛光：将待处理的汽车配件先用粒度为200目的砂纸进行打磨，然后投入化学抛光试剂进行化学抛光，水洗，吹干；化学抛光试剂为物质的量之比为1∶0.5的硝酸和冰醋酸的混合液，硝酸的浓度为1mol/L；

2)喷淋：在40℃温度条件下，用喷淋液向抛光后的汽车配件表面喷淋2min，间隔2min后重复喷淋，共喷淋3次，然后水洗；喷淋液的溶剂由体积比为15：1的水和乙醇组成，喷淋液溶质为硫酸，硫酸浓度为3mol/L； 喷淋压强为0.2MPa；

3)等离子表面处理：使用真空等离子体处理设备的喷枪在距离汽车配件表面10mm的位置相对汽车配件匀速移动将氧气等离子束喷射至汽车配件表面，对汽车配件表面进行真空等离子体处理，所述喷枪相对汽车配件的移动速度为100mm/s；

4)一次镀膜：在100℃温度条件下，均匀喷涂0.1nm纳米氧化铝，形成纳米氧化铝薄膜；

5)二次镀膜：在50℃温度和20%湿度条件下，均匀喷涂由质量比为1∶0.1的纳米二氧化硅和粉煤灰组成的混合物，形成纳米二氧化硅薄膜；所述纳米二氧化硅的粒径为0.1nm；

6)喷涂釉料：将釉料雾化喷到二次镀膜后的汽车配件表面，120℃烘干，水洗，形成釉层；

7)三次镀膜：将喷涂好釉料的汽车配件表面进行PVD镀膜，即完成汽车配件的表面处理。

纳米氧化铝薄膜的厚度为1.5μm；纳米二氧化硅薄膜的厚度为0.01μm；釉层的厚度为10μm；所述PVD镀膜的厚度为1.49μm。

实施例二

一种汽车配件表面处理工艺，包括以下步骤：1) 抛光：将待处理的汽车配件先用粒度为500目的砂纸进行打磨，然后投入化学抛光试剂进行化学抛光，水洗，吹干；化学抛光试剂为物质的量之比为1∶0.8的硝酸和冰醋酸的混合液，硝酸的浓度为1.5mol/L；

2)喷淋：在45℃温度条件下，用喷淋液向抛光后的汽车配件表面喷淋1.5min，间隔3min后重复喷淋，共喷淋2次，然后水洗；喷淋液的溶剂由体积比为12：1的水和乙醇组成，喷淋液溶质为硫酸，硫酸浓度为4mol/L； 喷淋压强为0.3MPa；

3)等离子表面处理：使用真空等离子体处理设备的喷枪在距离汽车配件表面12mm的位置相对汽车配件匀速移动将氧气等离子束喷射至汽车配件表面，对汽车配件表面进行真空等离子体处理，所述喷枪相对汽车配件的移动速度为80mm/s；

4)一次镀膜：在120℃温度条件下，均匀喷涂50nm纳米氧化铝，形成纳米氧化铝薄膜；

5)二次镀膜：在70℃温度和15%湿度条件下，均匀喷涂由质量比为1∶0.2的纳米二氧化硅和粉煤灰组成的混合物，形成纳米二氧化硅薄膜；所述纳米二氧化硅的粒径为30nm；

6)喷涂釉料：将釉料雾化喷到二次镀膜后的汽车配件表面，130℃烘干，水洗，形成釉层；

7)三次镀膜：将喷涂好釉料的汽车配件表面进行PVD镀膜，即完成汽车配件的表面处理。

纳米氧化铝薄膜的厚度为2μm；纳米二氧化硅薄膜的厚度为0.03μm；釉层的厚度为20μm；所述PVD镀膜的厚度为1.97μm。

实施例三

一种汽车配件表面处理工艺，包括以下步骤：1) 抛光：将待处理的汽车配件先用粒度为800目的砂纸进行打磨，然后投入化学抛光试剂进行化学抛光，水洗，吹干；化学抛光试剂为物质的量之比为1∶1的硝酸和冰醋酸的混合液，硝酸的浓度为2mol/L；

2)喷淋：在50℃温度条件下，用喷淋液向抛光后的汽车配件表面喷淋2min，间隔3min后重复喷淋，共喷淋3次，然后水洗；喷淋液的溶剂由体积比为15：1的水和乙醇组成，喷淋液溶质为硫酸，硫酸浓度为5mol/L； 喷淋压强为0.4MPa；

3)等离子表面处理：使用真空等离子体处理设备的喷枪在距离汽车配件表面15mm的位置相对汽车配件匀速移动将氧气等离子束喷射至汽车配件表面，对汽车配件表面进行真空等离子体处理，所述喷枪相对汽车配件的移动速度为100mm/s；

4)一次镀膜：在150℃温度条件下，均匀喷涂100nm纳米氧化铝，形成纳米氧化铝薄膜；

5)二次镀膜：在80℃温度和20%湿度条件下，均匀喷涂由质量比为1∶0.3的纳米二氧化硅和粉煤灰组成的混合物，形成纳米二氧化硅薄膜；所述纳米二氧化硅的粒径为50nm；

6)喷涂釉料：将釉料雾化喷到二次镀膜后的汽车配件表面， 150℃烘干，水洗，形成釉层；

7)三次镀膜：将喷涂好釉料的汽车配件表面进行PVD镀膜，即完成汽车配件的表面处理。

纳米氧化铝薄膜的厚度为3μm；纳米二氧化硅薄膜的厚度为0.05μm；釉层的厚度为30μm；所述PVD镀膜的厚度为2.95μm。

产品测试

1.经本发明汽车配件表面强化工艺得到的汽车配件，经测试，抗拉强度为7~15GPa，弹性模量为130~150 GPa，摩擦系数为0.2~0.4。对比例为没有经过一次镀膜的汽车配件，抗拉强度为7~14GPa，弹性模量为125~155 GPa，摩擦系数为0.3~0.6。说明经过一次镀膜，补充了金属含量，增加耐磨性，保持抗压耐磨性良好。

2.粘结性测试：对本发明的三次镀膜进行剥离实验，同时将二次镀膜没有添加粉煤灰的作为对比例，其他条件均相同。经测试，本发明三次镀膜的剥离强度为14~19N/mm，对比例的三次镀膜的剥离强度为6~8N/mm。说明，二次镀膜添加粉煤灰，显著提高三次镀膜的粘合力。

3.膜层的厚度对比测试：本发明中PVD镀膜的厚度为纳米氧化铝薄膜的厚度减去纳米二氧化硅薄膜的厚度，对比例中无上述关系。对比例1中PVD镀膜的厚度大于纳米氧化铝薄膜的厚度，釉层模糊不清楚；对比例2中PVD镀膜的厚度小于纳米二氧化硅薄膜的厚度，表面强度降低，抗拉强度为6~12GPa，弹性模量为110~135 GPa，摩擦系数为0.5~0.6。而本发明镀膜符合上述关系，既完整的保护了硬度大的配件表面，也能均匀清楚的显示釉层。

以上所述，仅是本发明较佳可行的实施示例，不能因此即局限本发明的权利范围，对熟悉本领域的技术人员来说，凡运用本发明的技术方案和技术构思做出的其他各种相应的改变都应属于在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车配件表面处理工艺，其特征在于，它包括以下步骤：

1)抛光：先用砂纸进行打磨，然后投入化学抛光试剂进行化学抛光，水洗，吹干；

2)喷淋：在40~50℃温度条件下，用喷淋液向抛光后的汽车配件表面喷淋1~2min，间隔2~3min后重复喷淋，共喷淋1~3次，然后水洗；喷淋液的溶剂由体积比为（10~15）：1的水和乙醇组成，喷淋液溶质为硫酸，硫酸浓度为3~5mol/L；

3)等离子表面处理：使用真空等离子体处理设备的喷枪在距离汽车配件表面10~15mm的位置相对汽车配件匀速移动将氧气等离子束喷射至汽车配件表面，对汽车配件表面进行真空等离子体处理，所述喷枪相对汽车配件的移动速度为50~100mm/s；

4)一次镀膜：在100~150℃温度条件下，均匀喷涂纳米氧化铝，形成纳米氧化铝薄膜；

5)二次镀膜：在50~80℃温度和10~20%湿度条件下，均匀喷涂质量比为1∶（0.1~0.3）的纳米二氧化硅和粉煤灰的混合物，形成纳米二氧化硅薄膜；

6)喷涂釉料：将釉料雾化喷到二次镀膜后的汽车配件表面，120~150℃烘干，水洗，形成釉层；

7）三次镀膜：将喷涂好釉料的汽车配件表面进行PVD镀膜，即完成汽车配件的表面处理。

2.根据权利要求1所述的一种汽车配件表面处理工艺，其特征在于，所述PVD镀膜的厚度为纳米氧化铝薄膜的厚度减去纳米二氧化硅薄膜的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种汽车配件表面处理工艺，其特征在于，纳米氧化铝薄膜的厚度为1.5~3μm；纳米二氧化硅薄膜的厚度为0.01~0.05μm。

4.根据权利要求1所述的一种汽车配件表面处理工艺，其特征在于，釉层的厚度为10~30μm。

5.根据权利要求1所述的一种汽车配件表面处理工艺，其特征在于，化学抛光试剂为物质的量之比为1∶（0.5~1）的硝酸和冰醋酸的混合液。

6.根据权利要求5所述的一种汽车配件表面处理工艺，其特征在于，硝酸的浓度为1~2mol/L。

7.根据权利要求1所述的一种汽车配件表面处理工艺，其特征在于，所述步骤1）中砂纸粒度为200~800目。

8.根据权利要求1所述的一种汽车配件表面处理工艺，其特征在于，所述步骤2）中喷淋压强为0.2~0.4MPa。

9.根据权利要求1所述的一种汽车配件表面处理工艺，其特征在于，所述纳米氧化铝的粒径为0.1~100nm。

10.根据权利要求1所述的一种汽车配件表面处理工艺，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为0.1~50nm。