CN114908355A - 一种金属表面清洁处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属复合制造领域，具体为一种金属表面清洁处理的方法，解决目前不锈钢、高温合金、铝合金或其他耐蚀合金由于表面存在钝化膜，耐酸碱腐蚀性很高，采用化学腐蚀方法很难清除表面氧化物以及加工硬化层的问题。该方法的步骤为：一、将待处理的金属表面预热；二、在待处理的金属表面上均匀涂抹镓元素，然后室温放置一段时间；三、将处理后的金属浸泡在碱性溶液中；四、将金属浸泡在酸性溶液中；最后冲洗干净既得。本发明金属表面涂抹镓元素工艺简单，经低浓度的酸碱溶液腐蚀，不但可以有效清除金属表面的氧化物及加工硬化层，还可清除表面涂抹的镓元素，避免引入有害元素，可以应用于金属复合制造领域。
Description
技术领域
本发明涉及金属复合制造领域，具体为一种金属表面清洁处理的方法。
背景技术
金属复合材料由于其同时具有多种材料优良性能的特点，被广泛应用于各种关键零部件的制备。金属复合工艺对金属表面清洁程度有极高的要求。金属表面通常附着油污、氧化物或者杂质。传统清除方法包括接触法和非接触法，其中激光清洗、超声清洗、等离子清洗等非接触清洗方法，通常对设备要求高、成本高、清洗工艺复杂、对坏境要求较严格，很难获得应用推广；而机械研磨等接触清洗方法，虽然能清除一部分氧化物或者油污，但由于机械外力的作用，通常在金属表面产生一定厚度的应力层，或者高速机械作用会导致研磨膏、砂轮砂子等杂质镶嵌进金属表面，造成二次污染；此外，化学侵蚀通常只对一些不耐蚀合金有作用，而对于不锈钢、高温合金、铝合金或其他耐蚀合金通常在化学侵蚀作用下易产生钝化层，导致清洗作用有限。
发明内容
为了满足金属复合工艺的要求，本发明的目的在于提供一种安全可靠、简单实用的金属表面清洁处理方法，解决目前不锈钢、高温合金、铝合金或其他耐蚀合金由于表面存在钝化膜，耐酸碱腐蚀性很高，采用化学腐蚀方法很难清除表面氧化物以及加工硬化层的问题。
本发明的技术方案：
一种金属表面清洁处理的方法，包括如下步骤：
1)将待处理的金属表面进行机械打磨或机械抛光处理，然后清洗烘干；
2)将步骤1)处理的金属表面预热到30℃～50℃之间；
3)将步骤2)处理的金属表面上均匀涂抹固态镓，然后放置一段时间；
4)将步骤3)处理的金属表面浸泡在碱性溶液中放置一段时间；
5)将步骤4)处理的金属表面浸泡在酸性溶液中放置一段时间；
6)将步骤5)处理的金属冲洗干净即可。
所述的金属表面清洁处理的方法，步骤1)所述金属为不锈钢、高温合金、铝合金或其他耐蚀合金。
所述的金属表面清洁处理的方法，步骤2)所述预热为水浴加热、热吹风加热、电磁感应加热或恒温箱加热。
所述的金属表面清洁处理的方法，步骤3)所述放置时间为2～24h，放置温度为室温。
所述的金属表面清洁处理的方法，金属表面清洁处理的方法，其特征在于，步骤4)所述浸泡时间为5min～1h。
所述的金属表面清洁处理的方法，步骤4)所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液或者氢氧化钠与氢氧化钾的混合水溶液，浓度为10wt％～40wt％，温度为60℃～80℃。
所述的金属表面清洁处理的方法，步骤5)所述浸泡时间为5min～1h。
所述的金属表面清洁处理的方法，步骤5)所述酸性溶液为盐酸、硝酸和硫酸之一种或两种的混合酸，浓度为10wt％～20wt％，温度为室温。
所述的金属表面清洁处理的方法，步骤6)金属用易挥发有机溶剂冲洗干净。
所述的金属表面清洁处理的方法，步骤4)、步骤5)和步骤6)实施过程中施加超声波振动。
本发明的设计思想是：
本发明通过金属表面涂抹金属镓元素实现表面活化，经低浓度的酸碱溶液反应，不但可以清除表面的金属镓，而且可以将不锈钢、高温合金、铝合金或其他耐蚀合金的表面氧化物层腐蚀干净。从而，有效清除金属表面氧化物以及加工硬化层。
本发明的优点及有益效果是：
本发明提供一种金属表面清洁处理的方法，该方法通过金属表面覆盖一层金属镓，镓元素可以和碱性溶液反应，从而在碱性溶液中可以清除掉金属表面多余的镓元素；镓元素可以防止金属表面氧化物、钝化膜生成，因此在酸性溶液的侵蚀下，金属表面可以和酸溶液直接反应，实现清洁表面的效果。该方法简单高效，可以有效清除不锈钢、高温合金、铝合金或其他耐蚀合金表面的氧化物、杂质、钝化膜等。
附图说明
图1是实施例1中304不锈钢表面加热过程示意图；图中，1、304不锈钢，2、热吹风机。
图2是实施例2中GH4169合金表面加热过程示意图；图中，3、GH4169合金，4、恒温箱。
图3是实施例3、实施例4、实施例5中316L不锈钢、铝合金、904L不锈钢表面加热过程示意图；图中，5、316L不锈钢或铝合金或904L不锈钢，6、水浴。
图4是实施例中金属表面均匀涂镓后的示意图；图中，7、金属，8、固态镓。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明所述一种金属表面清洁处理的方法。首先，将金属材料的表面经机械打磨或机械抛光处理，获得粗糙度≤6.3μm的金属表面；然后，将固态镓涂抹在金属表面上，保证金属镓完全覆盖金属表面，放置一段时间，随后将金属表面放入碱性溶液中，浸泡一段时间；最后将金属表面放入到酸性溶液中，浸泡一段时间，然后冲洗干净即得。
下面，通过实施例对本发明进一步详细阐述。
实施例1
本实施例中，金属材料为304不锈钢，待处理表面尺寸为10×10mm。首先将304不锈钢表面采用机械打磨或机械抛光清理干净，然后在表面均匀涂抹固态镓，最后经酸碱溶液浸泡即可。具体步骤如下：
1)将待处理的304不锈钢表面进行机械打磨或机械抛光，然后清洗烘干；
2)将步骤1)处理的304不锈钢1表面采用热吹风机2加热到32℃(图1)；
3)将步骤2)处理的金属7表面上均匀涂抹一层厚度为1mm的固态镓8(图4)，使固态镓8变成液态附着在金属7表面，再自然冷却至室温呈固态，然后室温放置2h；
4)将步骤3)处理的304不锈钢及其表面的镓浸泡在浓度为10wt％、温度为60℃的氢氧化钠水溶液中，浸泡时间为5mim，浸泡过程在超声波振动清洗机中进行；
5)将步骤4)处理的304不锈钢浸泡在浓度为10wt％、温度为室温的盐酸溶液中，浸泡时间为5min，浸泡过程在超声波振动清洗机中进行；
6)将步骤5)处理的304不锈钢用酒精冲洗干净即可。
实施例2
本实施例中，金属材料为GH4169合金，待处理表面尺寸为100×100mm。首先将GH4169合金表面采用机械打磨或机械抛光清理干净，然后在表面均匀涂抹固态镓，最后经酸碱溶液浸泡即可。具体步骤如下：
1)将待处理的GH4169合金表面进行机械打磨或机械抛光，然后清洗烘干；
2)将步骤1)处理的GH4169合金3表面采用恒温箱4加热到40℃(图2)；
3)将步骤2)处理的金属7表面上均匀涂抹一层厚度为1mm的固态镓8(图4)，使固态镓8变成液态附着在金属7表面，再自然冷却至室温呈固态，然后室温放置10h；
4)将步骤3)处理的GH4169合金及其表面的镓浸泡在浓度为40wt％、温度为80℃的氢氧化钾水溶液中，浸泡时间为30min，浸泡过程在超声波振动清洗机中进行；
5)将步骤4)处理的GH4169合金浸泡在浓度为20wt％、温度为室温的盐酸溶液中，浸泡时间为30min，浸泡过程在超声波振动清洗机中进行；
6)将步骤5)处理的GH4169合金用酒精冲洗干净即可。
实施例3
本实施例中，金属材料为316L不锈钢，待处理表面尺寸为1000×1000mm。首先将316L不锈钢表面采用机械打磨或机械抛光清理干净，然后在表面均匀涂抹固态镓，最后经酸碱溶液浸泡即可。具体步骤如下：
1)将待处理的316L不锈钢表面进行机械打磨或机械抛光，然后清洗烘干；
2)将步骤1)处理的316L不锈钢5表面采用水浴6加热到50℃(图3)；
3)将步骤2)处理的金属7表面上均匀涂抹一层厚度为1mm的固态镓8(图4)，使固态镓8变成液态附着在金属7表面，再自然冷却至室温呈固态，然后室温放置10h；
4)将步骤3)处理的316L不锈钢及其表面的镓浸泡在浓度为40wt％、温度为80℃的氢氧化钾水溶液中，浸泡时间为30min，浸泡过程在超声波振动清洗机中进行；
5)将步骤4)处理的316L不锈钢浸泡在浓度为20wt％、温度为室温的盐酸溶液中，浸泡时间为30min，浸泡过程在超声波振动清洗机中进行；
6)将步骤5)处理的316L不锈钢用酒精冲洗干净即可。
实施例4
本实施例中，金属材料为铝合金，待处理表面尺寸为1000×1000mm。首先将铝合金表面采用机械打磨或机械抛光清理干净，然后在表面均匀涂抹固态镓，最后经酸碱溶液浸泡即可。具体步骤如下：
1)将待处理的铝合金表面进行机械打磨或机械抛光，然后清洗烘干；
2)将步骤1)处理的铝合金5表面采用水浴6加热到50℃(图3)；
3)将步骤2)处理的金属7表面上均匀涂抹一层厚度为1mm的固态镓8(图4)，使固态镓8变成液态附着在金属7表面，再自然冷却至室温呈固态，然后室温放置14h；
4)将步骤3)处理的铝合金及其表面的镓浸泡在浓度为20wt％、温度为70℃的氢氧化钠水溶液中，浸泡时间为1h，浸泡过程在超声波振动清洗机中进行；
5)将步骤4)处理的铝合金浸泡在浓度为20wt％、温度为室温的盐酸溶液中，浸泡时间为1h，浸泡过程在超声波振动清洗机中进行；
6)将步骤5)处理的铝合金用丙酮洗干净即可。
实施例5
本实施例中，金属材料为904L不锈钢，待处理表面尺寸为1000×1000mm。首先将904L不锈钢表面采用机械打磨或机械抛光清理干净，然后在表面均匀涂抹固态镓，最后经酸碱溶液浸泡即可。具体步骤如下：
1)将待处理的904L不锈钢表面进行机械打磨或机械抛光，然后清洗烘干；
2)将步骤1)处理的904L不锈钢5表面采用水浴6加热到50℃(图3)；
3)将步骤2)处理的金属7表面上均匀涂抹一层厚度为1mm的固态镓8(图4)，使固态镓8变成液态附着在金属7表面，再自然冷却至室温呈固态，然后室温放置24h；
4)将步骤3)处理的904L不锈钢及其表面的镓浸泡在浓度为20wt％、温度为70℃的氢氧化钠水溶液中，浸泡时间为1h，浸泡过程在超声波振动清洗机中进行；
5)将步骤4)处理的904L不锈钢浸泡在浓度为20wt％、温度为室温的盐酸溶液中，浸泡时间为1h，浸泡过程在超声波振动清洗机中进行；
6)将步骤5)处理的904L不锈钢用丙酮冲洗干净即可。
实施例结果表明，本发明金属表面涂抹镓元素工艺简单，经低浓度的酸碱溶液腐蚀，除有效清除金属表面的氧化物及加工硬化层外，还可清除表面涂抹的镓元素，避免引入有害元素，可应用于金属复合制造。
Claims (10)
1.一种金属表面清洁处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将待处理的金属表面进行机械打磨或机械抛光处理，然后清洗烘干；
2)将步骤1)处理的金属表面预热到30℃～50℃之间；
3)将步骤2)处理的金属表面上均匀涂抹固态镓，然后放置一段时间；
4)将步骤3)处理的金属表面浸泡在碱性溶液中放置一段时间；
5)将步骤4)处理的金属表面浸泡在酸性溶液中放置一段时间；
6)将步骤5)处理的金属冲洗干净即可。
2.根据权利要求1所述的金属表面清洁处理的方法，其特征在于，步骤1)所述金属为不锈钢、高温合金、铝合金或其他耐蚀合金。
3.根据权利要求1所述的金属表面清洁处理的方法，其特征在于，步骤2)所述预热为水浴加热、热吹风加热、电磁感应加热或恒温箱加热。
4.根据权利要求1所述的金属表面清洁处理的方法，其特征在于，步骤3)所述放置时间为2～24h，放置温度为室温。
5.根据权利要求1所述的一种金属表面清洁处理的方法，其特征在于，金属表面清洁处理的方法，其特征在于，步骤4)所述浸泡时间为5min～1h。
6.根据权利要求1或5所述的金属表面清洁处理的方法，其特征在于，步骤4)所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液或者氢氧化钠与氢氧化钾的混合水溶液，浓度为10wt％～40wt％，温度为60℃～80℃。
7.根据权利要求1所述的金属表面清洁处理的方法，其特征在于，步骤5)所述浸泡时间为5min～1h。
8.根据权利要求1或7所述的金属表面清洁处理的方法，其特征在于，步骤5)所述酸性溶液为盐酸、硝酸和硫酸之一种或两种的混合酸，浓度为10wt％～20wt％，温度为室温。
9.根据权利要求1所述的金属表面清洁处理的方法，其特征在于，步骤6)金属用易挥发有机溶剂冲洗干净。
10.根据权利要求1所述的金属表面清洁处理的方法，其特征在于，步骤4)、步骤5)和步骤6)实施过程中施加超声波振动。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115354329A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-11-18 | 南京金美镓业有限公司 | 一种电积镓用不锈钢电极片的化学处理方法 |
| CN116103656A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-05-12 | 苏州大学 | 一种用于显示铝合金宏观组织的腐蚀剂及其应用 |
| CN116183599A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-05-30 | 苏州大学 | 一种铝合金微观组织表征的处理方法 |
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| US20030022597A1 (en) * | 2001-07-27 | 2003-01-30 | Ghoshouni Amir Abbas Shirzadi | Surface treatment of oxidizing materials |
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-
2021
- 2021-02-09 CN CN202110181274.5A patent/CN114908355A/zh active Pending
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