CN109182973A - 一种防腐镀层的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种防腐镀层的制备方法，通过真空离子镀技术、喷丸技术、化学转化技术及憎水处理技术，制备出一种能够避免高强度材料产生氢脆、能够解决高强度材料与有色金属的接触腐蚀、具有不同外观颜色的防腐镀层，用于解决航空航天等武器装备零件中高强度材料的氢脆以及与有色金属接触腐蚀问题，对零件表面进行离子镀铝、喷丸、化学转化及憎水处理的方式进行表面防护，达到防护要求，制备出能够避免高强度材料产生氢脆、能够解决高强度材料与有色金属的接触腐蚀、具有不同外观颜色的防腐镀层，以解决航空航天等武器装备零件中高强度材料的氢脆以及与有色金属接触腐蚀问题。

Description

一种防腐镀层的制备方法

技术领域

本发明涉及防腐领域，具体是防护时长达到700小时以上的一种防腐镀层的制备方法。

背景技术

随着当今武器装备性能的不断提升，高强度材料及有色金属在武器装备中进行了大量应用，传统的防护技术已突显出越来越多的问题，如氢脆、镉脆、锌脆、电位差腐蚀等。

紧固件是航空产品中大量使用的通用基础件，如螺栓、螺母、螺套等，紧固件的品质对工程装备的工作性能和结构安全起到重要作用，其可靠性连接关系到装备的可靠性，也关系到工程装备总体的安全性，许多长期暴露在潮湿海洋环境中的紧固件腐蚀非常严重，而腐蚀将会导致紧固件难以拆卸，连接强度下降等问题，甚至会导致失效酿成重大事故。

电偶腐蚀也是在工程应用中最常见的腐蚀之一，随着高强度材料，铝、镁、钛等合金的大量应用，其装备在潮湿、海洋环境下工作时，其金属间会产生电位差腐蚀，从而造成零件过早失效，对工程装备整体造成不良后果，因此需在高强度材料以及消除与有色金属连续表面制备防护镀层，用以消除电偶腐蚀。

根据《稀有金属材料与工程》1991年12月，第20卷第6期，西北有色金属研究院，肖国珍等人员，关于“离子镀铝工艺研究”的介绍，文中介绍采用空心阴极离子镀设备，在Ti22合金螺栓上进行离子气相沉积铝的研究，仅进行了离子气相沉积铝过程，未进行后处理。

根据《电镀与精饰》，2016，38(12)：6-11，于艳红等在“离子气相沉积镀铝技术研究”中，介绍了一种采用电弧离子镀设备，在30CrMnSiA钢基体上进行离子气相沉积镀铝的研究，其过程包括：离子气相沉积镀铝、喷丸、铬酸盐后处理。但该文献中介绍的镀铝工艺在进行离子气相沉积镀铝时，沉积温度较高，若对高强度材料进行离子镀铝，400℃沉积温度会降低材料的硬度，而且喷丸及铬酸盐处理方式比较单一。同时，对于复杂零件也没有考虑到零件无镀铝层部位的防护处理。

发明内容

为克服现有技术中存在的沉积温度较高时会降低材料的硬度、对于复杂零件未考虑零件无镀铝层部位的防护处理的不足，本发明提出了一种防腐镀层的制备方法。

本发明的具体过程是：

步骤1，真空离子镀铝：采用真空离子镀方法，在真空压力下，利用蒸发-辉光放电，使蒸发的金属铝原子电离在电场的作用下轰击并沉积在工件上，在工件表面形成铝镀层。

所述真空离子镀铝的具体工艺参数为：真空压力为1.0～1.5Pa，靶电流为60～90A，偏压为30～100V，温度为150～250℃，时间为2.5h。

步骤2，喷丸：由于离子镀铝膜层内部会产生相连气孔，为了在工件或者试片表面得到无气孔的铝镀层，通过对工件表面的铝镀层喷玻璃珠或陶瓷珠，以压实离子镀铝镀层。

所述喷丸的具体工艺参数：玻璃珠或陶瓷珠粒度为150～200M，喷射压力为0.18～0.25MPa，喷射角度为90°，喷射2～3遍，使喷射范围完全覆盖所述铝镀层。

步骤3，化学转化处理：所述化学转化是采用浸液方式，通过化学转化溶液与铝镀层化学反应形成化合物膜层，形成的转化膜能够有效的提高工件耐蚀性及后续喷涂的结合力。离子镀铝后进行化学转化处理能够显著提高耐蚀性能。

所述的化学转化溶液采用阿诺丁溶液化学转化溶液或化成剂溶液进行化学转化处理。

所述进行化学转化处理的具体过程是，将经过喷丸处理的工件清洗后浸入所述化学转化成品溶液中，并保持该化学转化溶液配方或成品溶液LD-2502化成剂要求的化学转化时间，得到形成化合物膜层的工件；所述化合物膜层的颜色呈金黄色至棕黄色。

所述的阿诺丁溶液中，阿诺丁的含量为8～12g/L，溶液温度为25～35℃，化学转化时间为40～70s。

所述化成剂溶液中，化成剂的含量为50g/L，溶液温度为35～50℃，化学转化时间为3～5min。

步骤4，憎水处理：通过憎水处理将原本亲水的工件处理为水难于附着的工件。用于憎水处理的化学品为聚硅氧烷类高分子聚合物。具体过程是：将经过化学转化处理的工件浸入憎水液中，并保持该憎水液配方要求的憎水处理时间；得到经过憎水处理的工件。

所述憎水剂溶液中，憎水剂的含量为300mL/L，无水乙醇的含量为700mL/L。所述憎水溶液的溶液温度为15～35℃；憎水处理时间为3～5min。

至此，完成了铝涂覆层的制备。

本发明创造的目的是通过真空离子镀技术、喷丸技术、化学转化技术及憎水处理技术，对零件表面进行防护，达到防护要求，制备出能够避免高强度材料产生氢脆、能够解决高强度材料与有色金属的接触腐蚀、具有不同外观颜色的防腐镀层，以解决航空航天等武器装备零件中高强度材料的氢脆以及与有色金属接触腐蚀问题。

与现有表面处理技术相比较，由于本发明得到离子镀铝膜层在真空条件下进行，不存在氢离子渗入铝镀层或零件内部的现象，所以铝镀层不会产生脆性，零件也不会产生氢脆；进行离子镀铝时的温度为150～250℃之间，而此温度范围较高强度钢的回火温度低，高强度钢回火温度为460±20℃，所以不会影响零件本身的强度；在进行离子镀铝时，零件在真空设备内自转及公转，铝离子均匀的沉积在零件表面，所以零件铝镀层厚度均匀，不存在边缘效应；在化学转化处理时，选择配方一阿诺丁1200S进行化学转化时，膜层颜色呈金黄色至棕黄色，选择配方二LD-2502化成剂进行化学转化时，膜层颜色呈彩虹色，所以客户可以根据自己的需求，来选择不同的膜层颜色；针对具有复杂结构的零件，零件经过离子镀铝后，由于零件结构复杂，铝镀层不能够沉积到零件的深孔、盲孔、窄缝及深槽中，为了对上述零件部位进行防护，所以对零件进行憎水处理，有效的阻止了零件的亲水性，提高了铝镀层耐蚀性，同时对铝镀层不能够沉积到零件的深孔、盲孔、窄缝及深槽部位进行了防护；膜层经过中性盐雾试验，耐蚀性达到700小时以上，膜层表面及基体表面无锈点，见附图1，膜层耐腐蚀性能良好；镀铝层与有色金属接触，避免了黑色金属零件与有色金属零件直接接触，有效的避免了电偶腐蚀。

附图1中的试片经真空离子镀铝、喷丸、化学转化处理、憎水处理后，经过744h中性盐雾试验。试片经真空离子镀铝，试片上的铝膜层厚度均匀一致；经喷玻璃丸，压实了离子镀铝镀层，在试片表面得到无气孔的铝镀层；经阿诺丁1200S溶液化学转化处理，得到颜色呈金黄色至棕黄色的化合物膜层；经GF-2200憎水剂憎水处理，试片表面形成一种有优良的憎水性的透明硅氧化物薄膜层；经过744h中性盐雾试验，膜层表面及基体表面无锈点。

附图1中的试片试片经真空离子镀铝、喷丸、化学转化处理、憎水处理后，经过744h中性盐雾试验。试片经真空离子镀铝，试片上的铝膜层厚度均匀一致；经喷陶瓷丸，压实了离子镀铝镀层，在试片表面得到无气孔的铝镀层；经LD-2502化成剂化学转化处理，得到颜色呈彩虹色的化合物膜层；经GF-2200憎水剂憎水处理，试片表面形成一种有优良的憎水性的透明硅氧化物薄膜层；经过744h中性盐雾试验，膜层表面及基体表面无锈点。

附图说明

图1是试片经真空离子镀铝、喷丸、化学转化处理、憎水处理后，经过744h中性盐雾试验。

图2是试片经真空离子镀铝、喷丸、化学转化处理、憎水处理后，经过744h中性盐雾试验。

图3是本发明的流程图。

具体实施方式

本发明是一种铝镀层的制备方法，将通过8个实施例详细描述其技术方案，见附表1。

本发明的具体过程是：

步骤1，真空离子镀铝：采用真空离子镀方法，在1.0～1.5Pa真空状态下，利用蒸发-辉光放电，使蒸发的金属铝原子电离在电场的作用下轰击并沉积在零件上，在零件表面形成铝镀层。

所述真空离子镀铝的具体工艺参数：气压为1.0～1.5Pa，靶电流为60～90A，偏压为30～100V，温度为150～250℃，时间为2.5h。

步骤2，喷丸：由于离子镀铝膜层内部会产生相连气孔，为了在零件或者试片表面得到无气孔的铝镀层，通过对零件表面的铝镀层喷玻璃珠或陶瓷珠，以压实离子镀铝镀层。

所述喷丸的具体工艺参数：玻璃珠或陶瓷珠粒度为150～200M，喷射压力为0.18～0.25MPa，喷射角度为90°，喷射2～3遍，使喷射范围完全覆盖所述铝镀层。

步骤3，化学转化处理：化学转化是通过浸液方式，通过溶液与铝镀层化学反应形成化合物膜层，形成的转化膜能够有效的提高零件耐蚀性及后续喷涂的结合力。离子镀铝后进行化学转化处理能够显著提高耐蚀性能。

采用阿诺丁化学转化溶液或化成剂溶液进行化学转化处理。具体过程是：将喷丸处理的零件使用蘸有无水乙醇的脱脂棉擦洗后，用工装夹具对零件进行装夹，进行流动冷水冲洗及去离子水冲洗后，将零件浸入所述阿诺丁化学转化溶液或化成剂溶液中，并保持该阿诺丁化学转化溶液或化成剂溶液配方要求的化学转化时间。结束后，将零件取出，进行流动冷水洗及去离子水洗，之后使用压缩空气吹干零件，最后拆卸零件，在拆卸过程中需戴细纱手套。得到的膜层颜色呈金黄色至棕黄色。

本发明中，采用1200S阿诺丁溶液，或者采用LD-2502化成剂溶液。

所述阿诺丁溶液中，阿诺丁的含量为8～12g/L，溶液温度为25～35℃，化学转化时间为40～70s。

所述化成剂溶液中，化成剂的含量为50g/L，溶液温度为35～50℃，化学转化时间为3～5min。

步骤4，憎水处理：通过憎水处理将原本亲水的零件处理为水难于附着的零件。用于憎水处理的化学品为聚硅氧烷类高分子聚合物。具体过程是：将经过化学转化处理的零件浸入憎水剂溶液中，并保持该憎水剂溶液配方要求的憎水处理时间，结束后，将零件取出，自然晾干。

本实施例中，采用东莞市广氟化工科技有限公司的GF-2200憎水剂人溶液进行憎水处理。所述GF-2200憎水溶液中，憎水剂的含量为300mL/L，无水乙醇的含量为700mL/L。所述憎水溶液的溶液温度为15～35℃；憎水处理时间为3～5min。

通过憎水处理使零件仍保持通风透气的特性，同时在水压不高的情况下不容易附着水分或渗透零件。憎水处理后，零件表面形成一种透明硅氧化物薄膜层，有优良的憎水性，能够提高零件的耐蚀性能。

至此，完成了铝涂覆层的制备。

表1各实施例的工艺参数

Claims (5)

1.一种防腐镀层的制备方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，真空离子镀铝：采用真空离子镀方法，在真空压力下，利用蒸发-辉光放电，使蒸发的金属铝原子电离在电场的作用下轰击并沉积在工件上，在工件表面形成铝镀层；

步骤2，喷丸：由于离子镀铝膜层内部会产生相连气孔，为了在工件或者试片表面得到无气孔的铝镀层，通过对工件表面的铝镀层喷玻璃珠或陶瓷珠，以压实离子镀铝镀层；

所述喷丸的具体工艺参数：玻璃珠或陶瓷珠粒度为150～200M，喷射压力为0.18～0.25MPa，喷射角度为90°，喷射2～3遍，使喷射范围完全覆盖所述铝镀层；

步骤3，化学转化处理：所述化学转化是采用浸液方式，通过化学转化溶液与铝镀层化学反应形成化合物膜层，形成的转化膜能够有效的提高工件耐蚀性及后续喷涂的结合力；离子镀铝后进行化学转化处理能够显著提高耐蚀性能；

所述的化学转化溶液采用阿诺丁溶液化学转化溶液或化成剂溶液进行化学转化处理；

步骤4，憎水处理：通过憎水处理将原本亲水的工件处理为水难于附着的工件；用于憎水处理的化学品为聚硅氧烷类高分子聚合物；具体过程是：将经过化学转化处理的工件浸入憎水液中，并保持该憎水液配方要求的憎水处理时间；得到经过憎水处理的工件；

至此，完成了铝涂覆层的制备。

2.如权利要求1所述防腐镀层的制备方法，其特征在于：所述的阿诺丁溶液中，阿诺丁的含量为8～12g/L，溶液温度为25～35℃，化学转化时间为40～70s；

所述化成剂溶液中，化成剂的含量为50g/L，溶液温度为35～50℃，化学转化时间为3～5min。

3.如权利要求1所述防腐镀层的制备方法，其特征在于：所述憎水剂溶液中，憎水剂的含量为300mL/L，无水乙醇的含量为700mL/L；

所述憎水溶液的溶液温度为15～35℃；憎水处理时间为3～5min。

4.如权利要求1所述防腐镀层的制备方法，其特征在于：步骤1中所述真空离子镀铝的具体工艺参数为：真空压力为1.0～1.5Pa，靶电流为60～90A，偏压为30～100V，温度为150～250℃，时间为2.5h。

5.如权利要求1所述防腐镀层的制备方法，其特征在于：所述进行化学转化处理的具体过程是，将经过喷丸处理的工件清洗后浸入所述化学转化成品溶液中，并保持该化学转化溶液配方或化成剂溶液要求的化学转化时间，得到形成化合物膜层的工件；所述化合物膜层的颜色呈金黄色至棕黄色。