CN109338291B - 一种带ip黑硬膜的金属件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法，包括如下步骤：SS1.对金属基材进行前处理；S2.在前处理后的金属基材表面沉积IP黑硬膜，所述IP黑硬膜由碳化钨和铬组成，其中，以所述IP黑硬膜重量为基准，所述碳化钨的含量为40‑50wt%；所述IP黑硬膜厚度为3‑4μm，所述IP黑硬膜的颜色为IP黑。本发明的金属件带有IP黑硬膜，IP黑硬膜的硬度高、韧性好、具有黑色金属光泽，IP黑颜色纯正，大大提高了金属件的外观品质具，膜层的结合力高，提升了产品的品质。

Description

一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法
技术领域
本发明涉及了金属表面处理技术领域，特别是涉及了一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法。
背景技术
因常用金属的表面硬度均较低，致使常用金属制品不耐磨、易刮花，极大地影响其使用性能。如日常生活或生产中常用到的不锈钢，其表面硬度小于或等于300HV，耐磨性能较差，致使其在使用1-2个月后表面磨损、刮花现象极为严重。为了改善常用金属制品的耐磨及防刮花性能，通常会对这些金属制品进行表面加硬处理，如传统的水溶液电镀硬铬技术，真空离子硬化技术及真空镀硬质陶瓷膜(TiN、TiCN、TiAlN及CrN等)技术。
传统水溶液镀硬铬工艺可制备表面硬度为600-900HV的硬铬镀层，可在一定程度上提高金属制品的耐磨及防刮花性能，但其电流效率低(最高电流效率仅30％)、毒性大(六价铬为高致癌物)、对环境污染严重。
离子硬化技术是在真空条件下将氮、碳原子扩渗入工件表面，实现不锈钢表面硬化的目的。通过该方法形成的镀层表面硬度可达900-1200HV，镀层厚度为10-50μm。离子硬化技术虽可极大地提高不锈钢的表面硬度及耐磨性能，但会改变金属原有的表面形貌，且二次加工难度大，加工成本高，成品率低。
真空镀硬质陶瓷膜技术，如真空镀TiN、TiCN、TiAlN及CrN等硬质陶瓷膜，其表面维氏硬度均大于或等于2400HV，但作为硬质陶瓷膜其韧性均不理想，且缺乏金属光泽。
为克服现有技术中不锈钢表面硬质镀层硬度低、韧性差且缺乏金属光泽的问题，CN105586575A提供了一种金属件，包括金属基底及附着于所述金属基底表面的镀层；所述镀层由硅和铬组成，其中，以所述镀层重量为基准，硅的含量为3-5wt％；所述镀层厚度为2.5-5μm。其提供的金属件表面的镀层具有极高的硬度，并且韧性好不易剥落；同时，该镀层具有金属光泽。但是该镀层显示的颜色不是IP黑，无法满足消费者的需求。
发明内容
为了弥补已有技术的缺陷，本发明提供一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法，包括如下步骤：
S1.对金属基材进行前处理；
S2.在前处理后的金属基材表面沉积IP黑硬膜，所述IP黑硬膜由碳化钨和铬组成，其中，以所述IP黑硬膜重量为基准，所述碳化钨的含量为40-50wt%；所述IP黑硬膜厚度为3-4μm，所述IP黑硬膜的颜色为IP黑。
本发明中，金属基材表面的IP黑硬膜为由碳化钨和铬组成的测控溅射层，并且，该IP黑硬膜中碳化钨的含量为40-50wt%，且厚度为3-4μm。本发明的发明人经过大量实验发现，当IP黑硬膜的厚度及碳化钨含量在上述范围内时，该IP黑硬膜具有优异的硬度和韧性，并且具有金属光泽，IP黑颜色纯正。
随着IP黑硬膜中碳化钨含量的增加，IP黑硬膜的表面维氏硬度明显上升。当IP黑硬膜中碳化钨的含量达到45wt%左右时，IP黑硬膜的表面维氏硬度达到2450HV，而再进一步提高IP黑硬膜中碳化钨的含量时，IP黑硬膜的表面维氏硬度增加不大，此时，IP黑硬膜金属光泽变差且韧性变差，镀层“过脆”，易出现剥膜现象。
当IP黑硬膜中碳化钨含量一定时，IP黑硬膜的厚度成为影响其表面维氏硬度、耐磨性能、结合力及外观色泽的另一重要因素。IP黑硬膜厚度过薄，可缩短镀膜时间，但IP黑硬膜密度不够，致使IP黑硬膜硬度偏低；IP黑硬膜厚度偏厚，IP黑硬膜易发蒙及剥膜，表面金属光泽和韧性较差。
本发明中，本领域技术人员应该理解的，上述IP黑硬膜由碳化钨和铬组成，此时，该IP黑硬膜能可能含有或不含合理范围内的杂质元素，由于上述可能存在的杂质元素含量微乎其微，因此，本发明中，对上述杂质元素的含量忽略不计。
进一步地，对金属基材进行前处理的具体操作为：
（1）将金属基材放入除蜡液中进行除蜡处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；
（2）将金属基材放入工业除油剂中进行除油处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；
（3）将金属基材浸泡于在抛光液中进行化学抛光处理，处理温度为40-60℃，处理时间为5-8min；
（4）对化学抛光后的金属基材进行清洗；
（5）把金属基材放进电解液中进行电解抛光，所述电解抛光的工艺参数为：抛光温度：30-35℃，电压：7-9V，电流密度：6-7A/dm2，抛光时间为6-7min；
（6）将经过电解抛光后的金属基材浸泡在水中，超声20-30min，然后转移至乙醇溶液中，继续超声10-30min，在50-80℃下烘干。
目前，常用的抛光处理有机械抛光、化学抛光和电解抛光。机械抛光操作简单、抛光的平整度高，但机械抛光需要多工位的机械抛光装置以及动力，材料摩擦损耗大，手工或自动操作需要大量人工及设备费用，其处理效率较低，而且机械抛光只能处理规则的工件，对异形件及含空腔样件很难处理。同时，处理后表面存在加工硬化层与内应力，耐腐蚀性能也相对比较差等缺点。化学抛光是靠化学试剂对样品表面凹凸不平区域的选择性溶解作用消除磨痕，侵蚀整平的一种方法，其操作简单，能耗低，不需要借助机械设备，现场适应度高。化学抛光的样品处理后表面抛光效果较差，局部呈现哑光状态，难以达到平整光亮的效果，并且化学抛光普遍时间较长，处理效率偏低。电解抛光也称电抛光，是利用阳极在电解池中所产生的电化学溶解现象，使阳极上的微观凸起部分发生选择性溶解以形成平滑表面的方法，它是一个复杂的阳极氧化过程，伴随着工件表面的溶解和氧化，但又不同于阳极氧化。电解抛光因其具有高效率、高精度、速度快、劳动强度小的优势，并且形成的表面无加工硬化层、耐蚀、耐磨、反射率高等一系列优点而得到广泛的应用，同时电解抛光处理，针对复杂及异型件适用范围广，处理效率高。但电解抛光的成本较高，不能达到精密抛光的效果，而且存在一些用电的安全隐患。
因不锈钢硬度大，如何提高抛光效率成为一大难题；与此同时，不锈钢主要成分为Fe/Cr合金、并含有Ni、Si、Mn等各种金属半金属微量元素，各元素物理性质及反应活性差异均较大，抛光后不锈钢表面容易存在颗粒残留、料纹、针孔、橘皮等各种缺陷，尤其是料纹和橘皮缺陷控制难度较大。本发明同时采用化学抛光和电解抛光，合理调控化学抛光和电解抛光中的工艺参数，使其实现优势互补，可以改善金属基材表面质量、减少过腐蚀的发生，提高金属基材表面的平整度和光亮度，使IP黑硬膜更加致密，有效提高IP黑硬膜和金属基材的结合强度。
进一步地，所述电解液由以下重量份的组分制成：硫酸10-20份、草酸25-35份、酒石酸8-15份、乳酸15-20份、改性纳米硅藻土1-2份、硅溶胶1-3份、羟乙基脲3-5份、硫脲0.6-0.8份、水100-125份。
进一步地，所述改性纳米硅藻土的制备方法为：将纳米硅藻土浸入到改性液中，加热搅拌处理1-2h后取出，干燥粉碎后而成；所述的改性液中各物质的重量百分比为：0.2-0.5%氯化铁、0.2-0.3%苯甲酸钠、0.3-0.6%己内酰胺、1~1.5%硅烷偶联剂，余量为水。
传统的电解液，选用磷酸为基础，加入适量硫酸，再加入一些添加剂作为不锈钢制品电解抛光液，但是该电解液中含有磷，抛光废液需特殊处理后才能排放，这就增加了成本。而且。现有的电解抛光技术中存在着对温度要求较高，通常在90℃以上进行，以保证电解抛光的质量，无疑也提高了生产的成本
本发明的电解液中包含了硫酸、草酸、酒石酸、和乳酸，发明人在实践中发现，电解液中单独使用草酸和硫酸配伍会出现抛光亮度不够的缺陷，而将草酸、乳酸与硫酸、酒石酸混合使用则能克服抛光亮度不够的缺陷，但是酸液与不锈钢反应产生的薄膜对提升不锈钢的耐腐蚀性的效果较为有限，对此，在电解液中添加了改性纳米硅藻土，其中纳米硅藻土经过了改性液改性处理，增强了纳米硅藻土与不锈钢表面分子交联能力，改善了其表面电荷特性，最终制得的改性纳米硅藻土能有效的填充于电解处理时不可避免产生的坑中，提升了膜层的致密性、耐腐性。
本发明的电解液中添加了硅溶胶，通过硅溶胶和酒石酸的协同作用对金属基材有较大的亲和力及润湿性，可以修复金属基材表面的凹痕及不平整部分，从而提高抛光亮度。
本发明的电解液中添加了羟乙基脲和硫脲能有效的提升电解抛光的速度，使得不锈钢表面气泡易于脱附，提升抛光后不锈钢表面的平整光洁度；
本发明的电解液可以实现常温下有效的抛光，抛光效果好，抛光后的金属基材表面平整，色泽光亮，且该电解液中无磷等无害元素，对环境无污染。
优选地，所述硫酸的浓度为98％；所述硅溶胶的粒径大小为10-20nm，其pH为4-5。
进一步地，所述抛光液由以下重量份的组分制成：硝酸铁0.5-1份、过硫酸铵2-3份、钼酸钠1-1.5份、硫酸5-6份、纤维素醚1-3份、聚天冬氨酸0.3-0.8份、柠檬酸0.5-0.8份、十二烷基苯磺酸钠0.5-1.5份、氯化钠0.02-0.08份、去离子水60-75份。
本发明中的抛光液中含有硝酸铁、过硫酸铵和钼酸钠，几者复合作用可以提高抛光质量，抑制金属基材表面出现斑点、纹路等现象；金属抛光中最常见的缓蚀剂为苯并三唑（BTA），但是发明人在实践中发现，若在本发明的抛光液中选用苯并三唑会明显降低抛光速度，发明人经过大量实验发现，以聚天冬氨酸和柠檬酸作为缓蚀剂与其它组分配伍不仅可以有效提高抛光速度，而且可以有效控制抛光后不锈钢表面的橘皮缺陷；本发明的抛光液中，通过柠檬酸和十二烷基苯磺酸钠的协同作用能增加金属表面的活性，提高抛光效果，增加该抛光液的使用效果；由于在抛光液中加入了氯化钠，使得本发明提供的抛光液具备了良好的光亮的效果。
本发明通过科学选材、优化配方、全面提升了抛光液的性能，其成分不包含有毒的硝酸，避免了抛光时会产生大量的NOx等有害气体，避免污染 环境，保证操作人员身体健康。
进一步地，还包括在IP黑硬膜上涂覆透明漆。
进一步地，所述透明漆由以下重量份的组分制成：丙烯酸树脂35-45份、石墨烯-改性环氧树脂25-30份、助剂1-3份、溶剂25-35份、固化剂1-5份、氧化铝0.5-2份、碳化硅0.8-1.2份。
进一步地，所述的助剂选自流平剂、分散剂、消泡剂、催干剂、防沉剂及遮味剂中的一种或多种混合。
进一步地，所述石墨烯-改性环氧树脂的制备方法为：将18-25份硅烷偶联剂加适量去离子水稀释成硅烷偶联剂水分散液；将该水分散液加入60-70份改性环氧树脂中均匀混合形成混合溶液；将2-3份氧化石墨烯加入上述混合溶液，即得。
需要说明的是，本发明对改性环氧树脂的制备方法不作特别限定，可以采用现有技术中已知的水性改性环氧树脂即可。
所述固化剂优选为聚酰胺类固化剂。
本发明中，硅烷偶联剂将IP黑硬膜和清漆连接，同时，氧化石墨烯表面富含官能基团，使得IP黑硬膜和清漆之间具有良好的结合力。
本发明中，氧化石墨烯是碳原子紧密堆积而成的单层二维蜂窝状晶格结构，有极大的比表面积，具有小尺寸效应，可填充到涂料孔隙中阻止和延缓腐蚀性小分子介质进入金属基材，对小分子产生良好的物理阻隔作用，从而大大提高金属件的耐腐蚀性；本发明中石墨烯-改性环氧树脂与氧化铝复配对基材的耐腐蚀性能具有协同增效作用。
本发明在IP黑硬膜上涂覆透明漆，并对透明漆的配方进行合理优化，不仅可以提高产品的耐磨性、耐腐蚀性，延长了产品的使用寿命，而且IP黑硬膜的金属光泽不发生变化。
进一步地，所述金属基材为不锈钢。
进一步地，所述IP黑硬膜的色度系坐标LAB值为：L值为33-36；A值为0.3-0.7；B值为1-1.5。如本领域技术人员所知晓的，上述色度系坐标LAB源自Lab色彩模型，其由亮度（L）和有关色彩的a，b三个要素组成。L为明度值，表示亮度；a为红度值，表示从洋红色至绿色的范围；b为黄度值，表示从黄色至蓝色的范围。
进一步地，上述在前处理后的金属基材表面沉积IP黑硬膜的制备方法，包括：
S1、将金属基材固定于磁控溅射离子镀膜机的镀膜室内，其中，靶材为由碳化钨和铬组成的复合靶；
S2、以氩气为工作气体，进行磁控溅射，在金属基底表面形成由碳化钨和铬组成的厚度为3-4μm的IP黑硬膜；所述IP黑硬膜中，所述碳化钨的含量为40-50wt%。
进一步地，所述步骤S2中，包括先将镀膜室抽至本底真空度为4-6×10-3Pa，然后通入氩气，然后保持在真空度为0.12-1.2Pa的条件下进行磁控溅射。
本发明中，将铬靶及碳化钨靶作为磁控溅射离子镀的孪生靶并与中频电源相连，在中频反应溅射过程中，当靶上所加的电压处在负半周期时，靶表面被正离子轰击溅射。当靶上所加的电压处在正半周期时，等离子体中的电子加速飞向靶表面，将靶表面沉积化合物层累积的正电荷中和，从而抑制了打弧现象的发生。同时，可以理解的，当靶作为阳极时，金属基底作为阴极，而当金属基底作为阴极时，靶则作为阳极。即，靶与金属基底周期性轮流作为阴极和阳极，抑制了靶表面打弧，并消除了普通直流反应溅射，使溅射过程得以稳定进行，从而在金属基底表面形成高硬度的IP黑硬膜，且IP黑硬膜中碳化钨的含量为40wt%。
同时，调整磁控溅射时间等条件，以保证在金属基底表面形成的IP黑硬膜厚度为3-4μm。
本发明具有如下有益效果：
本发明的金属件带有IP黑硬膜，IP黑硬膜的硬度高、韧性好、具有黑色金属光泽，IP黑颜色纯正，大大提高了金属件的外观品质具，膜层的结合力高，提升了产品的品质。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例1
一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法，包括如下步骤：
S1.对金属基材进行前处理；所述金属基材为不锈钢；
S2.在前处理后的金属基材表面沉积IP黑硬膜，所述IP黑硬膜由碳化钨和铬组成，其中，以所述IP黑硬膜重量为基准，所述碳化钨的含量为40wt%；所述IP黑硬膜厚度为3.5μm，所述IP黑硬膜的颜色为IP黑；所述IP黑硬膜的色度系坐标LAB值为：L值为34.00；A值为0.50；B值为1.20。
其中，对金属基材进行前处理的具体操作为：
（1）将金属基材放入除蜡液中进行除蜡处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；
（2）将金属基材放入工业除油剂中进行除油处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；
（3）将金属基材浸泡于在抛光液中进行化学抛光处理，处理温度为50℃，处理时间为6min；所述抛光液由以下重量份的组分制成：硝酸铁0.8份、过硫酸铵2.5份、钼酸钠1.2份、硫酸5份、纤维素醚2份、聚天冬氨酸0.5份、柠檬酸0.6份、十二烷基苯磺酸钠1份、氯化钠0.05份、去离子水65份；
（4）对化学抛光后的金属基材进行清洗；
（5）把金属基材放进电解液中进行电解抛光，所述电解抛光的工艺参数为：抛光温度：32℃，电压：8V，电流密度：6A/dm2，抛光时间为6-min；所述电解液由以下重量份的组分制成：硫酸15份、草酸30份、酒石酸12份、乳酸18份、改性纳米硅藻土1份、硅溶胶2份、羟乙基脲4份、硫脲0.7份、水115份；所述改性纳米硅藻土的制备方法为：将纳米硅藻土浸入到改性液中，加热搅拌处理1.5h后取出，干燥粉碎后而成；所述的改性液中各物质的重量百分比为：0.3%氯化铁、0.2%苯甲酸钠、0.4%己内酰胺、1.2%硅烷偶联剂，余量为水；所述硫酸的浓度为98％；所述硅溶胶的粒径大小为10-20nm，其pH为4；
（6）将经过电解抛光后的金属基材浸泡在水中，超声25min，然后转移至乙醇溶液中，继续超声20min，在65℃下烘干。
沉积IP黑硬膜的具体操作为：（1）将金属基材固定于磁控溅射离子镀膜机的镀膜室内，其中，靶材为由碳化钨和铬组成的复合靶；（2）先将镀膜室抽至本底真空度为5×10- 3Pa，然后通入氩气，然后保持在真空度为0.5Pa的条件下进行磁控溅射，在金属基材表面形成碳化钨和铬组成的厚度为3.5μm的IP黑硬膜；所述IP黑硬膜中，所述碳化钨的含量为40wt%。
实施例2
一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法，包括如下步骤：
S1.对金属基材进行前处理；所述金属基材为不锈钢；
S2.在前处理后的金属基材表面沉积IP黑硬膜，所述IP黑硬膜由碳化钨和铬组成，其中，以所述IP黑硬膜重量为基准，所述碳化钨的含量为50wt%；所述IP黑硬膜厚度为3μm，所述IP黑硬膜的颜色为IP黑；所述IP黑硬膜的色度系坐标LAB值为：L值为33.00；A值为0.30；B值为1.30；
S3. 在IP黑硬膜上涂覆透明漆；所述透明漆由以下重量份的组分制成：丙烯酸树脂35份、石墨烯-改性环氧树脂25份、助剂1份、溶剂25份、固化剂1份、氧化铝0.5份、碳化硅0.8份；所述的助剂选自流平剂、分散剂、消泡剂、催干剂、防沉剂及遮味剂中的一种或多种混合；所述石墨烯-改性环氧树脂的制备方法为：将18份硅烷偶联剂加适量去离子水稀释成硅烷偶联剂水分散液；将该水分散液加入60份改性环氧树脂中均匀混合形成混合溶液；将2份氧化石墨烯加入上述混合溶液，即得。
其中，对金属基材进行前处理的具体操作为：
（1）将金属基材放入除蜡液中进行除蜡处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；
（2）将金属基材放入工业除油剂中进行除油处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；
（3）将金属基材浸泡于在抛光液中进行化学抛光处理，处理温度为40℃，处理时间为5min；所述抛光液由以下重量份的组分制成：硝酸铁0.5份、过硫酸铵2份、钼酸钠1份、硫酸5份、纤维素醚1份、聚天冬氨酸0.3份、柠檬酸0.5份、十二烷基苯磺酸钠0.5份、氯化钠0.02份、去离子水60份；
（4）对化学抛光后的金属基材进行清洗；
（5）把金属基材放进电解液中进行电解抛光，所述电解抛光的工艺参数为：抛光温度：30℃，电压：7V，电流密度：6A/dm2，抛光时间为6min；所述电解液由以下重量份的组分制成：硫酸10份、草酸25份、酒石酸8份、乳酸15份、改性纳米硅藻土1份、硅溶胶1份、羟乙基脲3份、硫脲0.6.8份、水100份；所述改性纳米硅藻土的制备方法为：将纳米硅藻土浸入到改性液中，加热搅拌处理1h后取出，干燥粉碎后而成；所述的改性液中各物质的重量百分比为：0.2%氯化铁、0.2%苯甲酸钠、0.3%己内酰胺、1%硅烷偶联剂，余量为水；所述硫酸的浓度为98％；所述硅溶胶的粒径大小为10-20nm，其pH为5；
（6）将经过电解抛光后的金属基材浸泡在水中，超声20min，然后转移至乙醇溶液中，继续超声10min，在50℃下烘干。
沉积IP黑硬膜的具体操作为：（1）将金属基材固定于磁控溅射离子镀膜机的镀膜室内，其中，靶材为由碳化钨和铬组成的复合靶；（2）先将镀膜室抽至本底真空度为4×10- 3Pa，然后通入氩气，然后保持在真空度为0.12Pa的条件下进行磁控溅射，在金属基材表面形成由碳化钨和铬组成的厚度为3μm的IP黑硬膜；所述IP黑硬膜中，所述碳化钨的含量为50wt%。
实施例3
一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法，包括如下步骤：
S1.对金属基材进行前处理；所述金属基材为不锈钢；
S2.在前处理后的金属基材表面沉积IP黑硬膜，所述IP黑硬膜由碳化钨和铬组成，其中，以所述IP黑硬膜重量为基准，所述碳化钨的含量为45wt%；所述IP黑硬膜厚度为4μm，所述IP黑硬膜的颜色为IP黑；所述IP黑硬膜的色度系坐标LAB值为：L值为36.00；A值为0.50；B值为1；
S3. 在IP黑硬膜上涂覆透明漆；所述透明漆由以下重量份的组分制成：丙烯酸树脂45份、石墨烯-改性环氧树脂30份、助剂3份、溶剂35份、固化剂5份、氧化铝2份、碳化硅1.2份；所述的助剂选自流平剂、分散剂、消泡剂、催干剂、防沉剂及遮味剂中的一种或多种混合；所述石墨烯-改性环氧树脂的制备方法为：将25份硅烷偶联剂加适量去离子水稀释成硅烷偶联剂水分散液；将该水分散液加入70份改性环氧树脂中均匀混合形成混合溶液；将3份氧化石墨烯加入上述混合溶液，即得。
其中，对金属基材进行前处理的具体操作为：
（1）将金属基材放入除蜡液中进行除蜡处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；
（2）将金属基材放入工业除油剂中进行除油处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；
（3）将金属基材浸泡于在抛光液中进行化学抛光处理，处理温度为60℃，处理时间为8min；所述抛光液由以下重量份的组分制成：硝酸铁1份、过硫酸铵3份、钼酸钠1.5份、硫酸6份、纤维素醚3份、聚天冬氨酸0.8份、柠檬酸0.8份、十二烷基苯磺酸钠1.5份、氯化钠0.08份、去离子水75份；
（4）对化学抛光后的金属基材进行清洗；
（5）把金属基材放进电解液中进行电解抛光，所述电解抛光的工艺参数为：抛光温度：35℃，电压：9V，电流密度：7A/dm2，抛光时间为7min；所述电解液由以下重量份的组分制成：硫酸20份、草酸35份、酒石酸15份、乳酸20份、改性纳米硅藻土2份、硅溶胶3份、羟乙基脲5份、硫脲0.8份、水125份；所述改性纳米硅藻土的制备方法为：将纳米硅藻土浸入到改性液中，加热搅拌处理2h后取出，干燥粉碎后而成；所述的改性液中各物质的重量百分比为：0.5%氯化铁、0.3%苯甲酸钠、0.6%己内酰胺、1.5%硅烷偶联剂，余量为水；所述硫酸的浓度为98％；所述硅溶胶的粒径大小为10-20nm，其pH为5；
（6）将经过电解抛光后的金属基材浸泡在水中，超声30min，然后转移至乙醇溶液中，继续超声30min，在80℃下烘干。
沉积IP黑硬膜的具体操作为：（1）将金属基材固定于磁控溅射离子镀膜机的镀膜室内，其中，靶材为由碳化钨和铬组成的复合靶；（2）先将镀膜室抽至本底真空度为6×10- 3Pa，然后通入氩气，然后保持在真空度为1.2Pa的条件下进行磁控溅射，在金属基材表面形成由碳化钨和铬组成的厚度为4μm的IP黑硬膜；所述IP黑硬膜中，所述碳化钨的含量为45wt%。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法，包括如下步骤：
S1.对金属基材进行前处理；
S2.在前处理后的金属基材表面沉积IP黑硬膜，所述IP黑硬膜由碳化钨和铬组成，其中，以所述IP黑硬膜重量为基准，所述碳化钨的含量为40-50wt%；所述IP黑硬膜厚度为3-4μm，所述IP黑硬膜的颜色为IP黑；
其中，所述在前处理后的金属基材表面沉积IP黑硬膜具体包括：将金属基材固定于磁控溅射离子镀膜机的镀膜室内，其中，靶材为由碳化钨和铬组成的复合靶；
所述IP黑硬膜的色度系坐标LAB值为：L值为33-36；A值为0.3-0.7；B值为1-1.5。
2.如权利要求1所述的金属件的制备方法，其特征在于，步骤S1中对金属基材进行前处理的具体操作为：（1）将金属基材放入除蜡液中进行除蜡处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；
（2）将金属基材放入工业除油剂中进行除油处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；
（3）将金属基材浸泡于在抛光液中进行化学抛光处理，处理温度为40-60℃，处理时间为5-8min；
（4）对化学抛光后的金属基材进行清洗；
（5）把金属基材放进电解液中进行电解抛光，所述电解抛光的工艺参数为：抛光温度：
30-35℃，电压：7-9V，电流密度：6-7A/dm2，抛光时间为6-7min；
（6）将经过电解抛光后的金属基材浸泡在水中，超声20-30min，然后转移至乙醇溶液中，继续超声10-30min，在50-80℃下烘干。
3.如权利要求2所述的金属件的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述电解液由以下重量份的组分制成：硫酸10-20份、草酸25-35份、酒石酸8-15份、乳酸15-20份、改性纳米硅藻土1-2份、硅溶胶1-3份、羟乙基脲3-5份、硫脲0.6-0.8份、水100-125份。
4.如权利要求3所述的金属件的制备方法，其特征在于，所述改性纳米硅藻土的制备方法为：将纳米硅藻土浸入到改性液中，加热搅拌处理1-2h后取出，干燥粉碎后而成；所述的改性液中各物质的重量百分比为：0.2-0.5%氯化铁、0.2-0.3%苯甲酸钠、0.3-0.6%己内酰胺、11.5%硅烷偶联剂，余量为水。
5.如权利要求2所述的金属件的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述抛光液由以下重量份的组分制成：硝酸铁0.5-1份、过硫酸铵2-3份、钼酸钠1-1.5份、硫酸5-6份、纤维素醚1-3份、聚天冬氨酸0.3-0.8份、柠檬酸0.5-0.8份、十二烷基苯磺酸钠0.5-1.5份、氯化钠
0.02-0.08份、去离子水60-75份。
6.如权利要求1所述的金属件的制备方法，其特征在于，还包括在IP黑硬膜上涂覆透明漆。
7.如权利要求6所述的金属件的制备方法，其特征在于，所述透明漆由以下重量份的组分制成：丙烯酸树脂35-45份、石墨烯-改性环氧树脂25-30份、助剂1-3份、溶剂25-35份、固化剂1-5份、氧化铝0.5-2份、碳化硅0.8-1.2份。
8.如权利要求7所述的金属件的制备方法，其特征在于，所述石墨烯-改性环氧树脂的制备方法为：将18-25份硅烷偶联剂加适量去离子水稀释成硅烷偶联剂水分散液；将该水分散液加入60-70份改性环氧树脂中均匀混合形成混合溶液；将2-3份氧化石墨烯加入上述混合溶液，即得。
9.如权利要求1所述的金属件的制备方法，其特征在于，所述金属基材为不锈钢。
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