CN117385311A - 一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，包括以下步骤：S1、清洁表面：彻底清洁铝型材模具表面，去除污垢、油脂和氧化物；S2、将清洁铝型材模具进行预处理；S3、氮化处理：将经过预处理的铝型材模具置于真空炉中，抽真空至预定的真空度，然后向真空炉内通入氮气，将模具加热至氮化温度，并在这一温度下保持一定时间，使模具表面发生氮化反应，形成氮化层；S4、冷却；S5、对氮化处理的铝型材模具进行清洗，然后进行抛光处理，最后喷涂保护涂层，烘干后，并放入碱性溶液中浸泡，再烘干，静置即完成加工。本发明氮化处理形成的氮化层可以显著提高铝型材模具的耐腐蚀性能，增强其在恶劣环境下的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及铝型材模具加工技术领域，尤其是一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺。
背景技术
耐腐蚀铝型材模具是一种用于制造耐腐蚀性能较强的铝制品的模具。铝本身具有良好的耐腐蚀性，但在一些特殊环境下，如化学腐蚀介质或高温条件下，仍然可能发生腐蚀。为了提高铝型材在这些恶劣条件下的耐蚀性能，可以采取以下措施：选择合适的铝合金：不同的铝合金具有不同的耐腐蚀性能。在选择铝型材材料时，可以考虑使用具有良好耐腐蚀性能的铝合金，如5系列(如5052、5083等)和6系列(如6061、6063等)铝合金。表面处理：对铝型材进行表面处理是提高其耐腐蚀性能的重要方法之一。常见的表面处理方法包括阳极氧化、电镀、喷涂防腐层等。这些处理可以形成一层保护性的氧化层或涂层，从而减少与腐蚀介质的接触，提高耐蚀性能。
耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理是一种常用的技术，可以提高铝型材模具的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。氮化处理通过在铝型材模具表面形成硬质氮化层来实现这些效果，现有技术的工艺耐腐蚀性能相对较弱，容易受到氧化、腐蚀等影响，导致铝型材模具的使用寿命缩短，维护成本增加，针对以上的问题，在这里我们提出一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术不足，本发明提供了一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，解决了：现有技术的工艺耐腐蚀性能相对较弱，容易受到氧化、腐蚀等影响，导致铝型材模具的使用寿命缩短，维护成本增加的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，包括以下步骤：
S1、清洁表面：彻底清洁铝型材模具表面，去除污垢、油脂和氧化物；
S2、将清洁铝型材模具进行预处理；
S3、氮化处理：将经过预处理的铝型材模具置于真空炉中，抽真空至预定的真空度，然后向真空炉内通入氮气，将模具加热至氮化温度，并在这一温度下保持一定时间，使模具表面发生氮化反应，形成氮化层；
S4、冷却：将氮化处理后的铝型材模具在真空炉内进行自然冷却至室温，然后取出工；
S5、对氮化处理的铝型材模具进行清洗，然后进行抛光处理，最后喷涂保护涂层，烘干后，并放入碱性溶液中浸泡，再烘干，静置即完成加工。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S1中，先配制碱性清洁剂，将浓度43％氢氧化钠(NaOH)溶液、浓度37％碳酸氢钠(NaHCO3)溶液、浓度28％氯化钠(NaCl)溶液进行混合，并加入活性剂和缓冲剂对铝型材模具表面冲洗，然后再配制盐酸(HCl)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、草酸构成的混合物，稀释进行清洗处理，再配置丙酮、甲苯、乙醚构成的有机溶剂清洁不耐酸碱的铝合金表面，最后将水、界面活性剂、表面活性剂构成的混合液体对其表面清洗，自然烘干即可。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S2中，预处理对铝型材模具去除氧化层，先准备电解质溶液：包括硫酸、磷酸等酸性溶液或碱性溶液，设定电流密度：根据模具的尺寸和材料，确定适当的电流密度，选取电流密度在1-10A/dm2之间，电解时间控制在40-80min，电解过程中，对电解槽进行温度控制和搅拌，21-33℃，搅拌电解液，转速控制在45-75r/min，完成后，关闭电源，将模具取出，用清水冲洗干净。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S3中，氮化处理：将经过预处理的铝型材模具置于真空炉中，抽真空至预定的真空度2×10-3Pa-5×10-3Pa之间，然后向真空炉内通入氮气，将模具加热至氮化温度540-600℃，持续2-8h，使模具表面发生氮化反应，形成氮化层。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S4中，铝型材模具在真空炉，注入惰性气体，惰性气体选择氦气、氖气或者氩气中的一种，温度降低至常温后取出。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S5中，抛光过程中，将适量的抛光膏涂抹在铝型材表面，抛光膏选择硝酸铝和碱化混合物的组合，然后使用软布或抛光垫进行旋转磨削，调整速度和压力，压力在0.5到1.5N/cm2之间。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S5中，喷涂保护涂层包括：环氧树脂、有机硅树脂、机锡化合物、纳米二氧化硅、溶剂，将制作的喷涂保护涂层均匀喷涂在铝型材模具表面，喷涂的厚度控制在30-150um之间。
(三)有益效果
本发明提供了一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺的生产加工工艺。具备以下有益效果：
本发明氮化处理形成的氮化层可以显著提高铝型材模具的耐腐蚀性能，增强其在恶劣环境下的使用寿命。表面硬度提升：氮化反应使模具表面形成坚硬的氮化层，提高了模具的硬度和耐磨性，减少了摩擦和磨损。
涂层附着力增强：经过氮化处理后的铝型材模具表面具有较好的粗糙度和微观结构，可以提高涂层与基材之间的附着力，增加涂层的稳定性和耐久性。清洁和预处理步骤：通过彻底清洁和预处理铝型材模具表面，包括去除污垢、油脂和氧化物，以及电解去除氧化层等步骤，确保处理前的表面质量良好，为后续氮化处理和涂层施工提供优良的基础。抛光和保护涂层：在氮化处理后，对模具表面进行抛光处理可以进一步改善表面质量和外观。喷涂保护涂层可以提供额外的防腐蚀性能和耐磨性，保护模具表面免受外界环境的侵蚀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，包括以下步骤：
S1、清洁表面：彻底清洁铝型材模具表面，去除污垢、油脂和氧化物；
S2、将清洁铝型材模具进行预处理；
S3、氮化处理：将经过预处理的铝型材模具置于真空炉中，抽真空至预定的真空度，然后向真空炉内通入氮气，将模具加热至氮化温度，并在这一温度下保持一定时间，使模具表面发生氮化反应，形成氮化层；
S4、冷却：将氮化处理后的铝型材模具在真空炉内进行自然冷却至室温，然后取出工；
S5、对氮化处理的铝型材模具进行清洗，然后进行抛光处理，最后喷涂保护涂层，烘干后，并放入碱性溶液中浸泡，再烘干，静置即完成加工。
步骤S1中，先配制碱性清洁剂，将浓度43％氢氧化钠(NaOH)溶液、浓度37％碳酸氢钠(NaHCO3)溶液、浓度28％氯化钠(NaCl)溶液进行混合，并加入活性剂和缓冲剂对铝型材模具表面冲洗，然后再配制盐酸(HCl)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、草酸构成的混合物，稀释进行清洗处理，再配置丙酮、甲苯、乙醚构成的有机溶剂清洁不耐酸碱的铝合金表面，最后将水、界面活性剂、表面活性剂构成的混合液体对其表面清洗，自然烘干即可。
步骤S2中，预处理对铝型材模具去除氧化层，先准备电解质溶液：包括硫酸、磷酸等酸性溶液或碱性溶液，设定电流密度：根据模具的尺寸和材料，确定适当的电流密度，选取电流密度在1-10A/dm2之间，电解时间控制在40-80min，电解过程中，对电解槽进行温度控制和搅拌，21-33℃，搅拌电解液，转速控制在45-75r/min，完成后，关闭电源，将模具取出，用清水冲洗干净。
步骤S3中，氮化处理：将经过预处理的铝型材模具置于真空炉中，抽真空至预定的真空度2×10-3Pa-5×10-3Pa之间，然后向真空炉内通入氮气，将模具加热至氮化温度540-600℃，持续2-8h，使模具表面发生氮化反应，形成氮化层。
步骤S4中，铝型材模具在真空炉，注入惰性气体，惰性气体选择氦气、氖气或者氩气中的一种，温度降低至常温后取出。
步骤S5中，抛光过程中，将适量的抛光膏涂抹在铝型材表面，抛光膏选择硝酸铝和碱化混合物的组合，然后使用软布或抛光垫进行旋转磨削，调整速度和压力，压力在0.5到1.5N/cm2之间。
步骤S5中，喷涂保护涂层包括：环氧树脂、有机硅树脂、机锡化合物、纳米二氧化硅、溶剂，将制作的喷涂保护涂层均匀喷涂在铝型材模具表面，喷涂的厚度控制在30-150um之间。
实施例一
一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，包括以下步骤：
先配制碱性清洁剂，将浓度43％氢氧化钠(NaOH)溶液、浓度37％碳酸氢钠(NaHCO3)溶液、浓度28％氯化钠(NaCl)溶液进行混合，并加入活性剂和缓冲剂对铝型材模具表面冲洗，然后再配制盐酸(HCl)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、草酸构成的混合物，稀释进行清洗处理，再配置丙酮、甲苯、乙醚构成的有机溶剂清洁不耐酸碱的铝合金表面，最后将水、界面活性剂、表面活性剂构成的混合液体对其表面清洗，自然烘干即可，彻底清洁铝型材模具表面，去除污垢、油脂和氧化物；将清洁铝型材模具进行预处理，先准备电解质溶液：包括硫酸、磷酸等酸性溶液或碱性溶液，设定电流密度：根据模具的尺寸和材料，确定适当的电流密度，选取电流密度在10A/dm2之间，电解时间控制在80min，电解过程中，对电解槽进行温度控制和搅拌，33℃，搅拌电解液，转速控制在75r/min，完成后，关闭电源，将模具取出，用清水冲洗干净；氮化处理：将经过预处理的铝型材模具置于真空炉中，抽真空至预定的真空度，将经过预处理的铝型材模具置于真空炉中，抽真空至预定的真空度5×10-3Pa之间，然后向真空炉内通入氮气，将模具加热至氮化温度600℃，持续2-8h，使模具表面发生氮化反应，形成氮化层，然后向真空炉内通入氮气，将模具加热至氮化温度，并在这一温度下保持一定时间，使模具表面发生氮化反应，形成氮化层；冷却：将氮化处理后的铝型材模具在真空炉内进行自然冷却至室温，铝型材模具在真空炉，注入惰性气体，惰性气体选择氦气、氖气或者氩气中的一种，温度降低至常温后取出，然后取出工；对氮化处理的铝型材模具进行清洗，然后进行抛光处理，抛光过程中，将适量的抛光膏涂抹在铝型材表面，抛光膏选择硝酸铝和碱化混合物的组合，然后使用软布或抛光垫进行旋转磨削，调整速度和压力，压力在1.5N/cm2之间，最后喷涂保护涂层，喷涂保护涂层包括：环氧树脂、有机硅树脂、机锡化合物、纳米二氧化硅、溶剂，将制作的喷涂保护涂层均匀喷涂在铝型材模具表面，喷涂的厚度控制在150um之间，烘干后，并放入碱性溶液中浸泡，再烘干，静置即完成加工。
实施例二
一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，包括以下步骤：
先配制碱性清洁剂，将浓度43％氢氧化钠(NaOH)溶液、浓度37％碳酸氢钠(NaHCO3)溶液、浓度28％氯化钠(NaCl)溶液进行混合，并加入活性剂和缓冲剂对铝型材模具表面冲洗，然后再配制盐酸(HCl)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、草酸构成的混合物，稀释进行清洗处理，再配置丙酮、甲苯、乙醚构成的有机溶剂清洁不耐酸碱的铝合金表面，最后将水、界面活性剂、表面活性剂构成的混合液体对其表面清洗，自然烘干即可，彻底清洁铝型材模具表面，去除污垢、油脂和氧化物；将清洁铝型材模具进行预处理，先准备电解质溶液：包括硫酸、磷酸等酸性溶液或碱性溶液，设定电流密度：根据模具的尺寸和材料，确定适当的电流密度，选取电流密度在1A/dm2之间，电解时间控制在40min，电解过程中，对电解槽进行温度控制和搅拌，21℃，搅拌电解液，转速控制在45r/min，完成后，关闭电源，将模具取出，用清水冲洗干净；氮化处理：将经过预处理的铝型材模具置于真空炉中，抽真空至预定的真空度，将经过预处理的铝型材模具置于真空炉中，抽真空至预定的真空度2×10-3PaPa之间，然后向真空炉内通入氮气，将模具加热至氮化温度540℃，持续2h，使模具表面发生氮化反应，形成氮化层，然后向真空炉内通入氮气，将模具加热至氮化温度，并在这一温度下保持一定时间，使模具表面发生氮化反应，形成氮化层；冷却：将氮化处理后的铝型材模具在真空炉内进行自然冷却至室温，铝型材模具在真空炉，注入惰性气体，惰性气体选择氦气、氖气或者氩气中的一种，温度降低至常温后取出，然后取出工；对氮化处理的铝型材模具进行清洗，然后进行抛光处理，抛光过程中，将适量的抛光膏涂抹在铝型材表面，抛光膏选择硝酸铝和碱化混合物的组合，然后使用软布或抛光垫进行旋转磨削，调整速度和压力，压力在0.5N/cm2之间，最后喷涂保护涂层，喷涂保护涂层包括：环氧树脂、有机硅树脂、机锡化合物、纳米二氧化硅、溶剂，将制作的喷涂保护涂层均匀喷涂在铝型材模具表面，喷涂的厚度控制在30um之间，烘干后，并放入碱性溶液中浸泡，再烘干，静置即完成加工。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、清洁表面：彻底清洁铝型材模具表面，去除污垢、油脂和氧化物；
S2、将清洁铝型材模具进行预处理；
S3、氮化处理：将经过预处理的铝型材模具置于真空炉中，抽真空至预定的真空度，然后向真空炉内通入氮气，将模具加热至氮化温度，并在这一温度下保持一定时间，使模具表面发生氮化反应，形成氮化层；
S4、冷却：将氮化处理后的铝型材模具在真空炉内进行自然冷却至室温，然后取出工；
S5、对氮化处理的铝型材模具进行清洗，然后进行抛光处理，最后喷涂保护涂层，烘干后，并放入碱性溶液中浸泡，再烘干，静置即完成加工。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，其特征在于，步骤S1中，先配制碱性清洁剂，将浓度43％氢氧化钠(NaOH)溶液、浓度37％碳酸氢钠(NaHCO3)溶液、浓度28％氯化钠(NaCl)溶液进行混合，并加入活性剂和缓冲剂对铝型材模具表面冲洗，然后再配制盐酸(HCl)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、草酸构成的混合物，稀释进行清洗处理，再配置丙酮、甲苯、乙醚构成的有机溶剂清洁不耐酸碱的铝合金表面，最后将水、界面活性剂、表面活性剂构成的混合液体对其表面清洗，自然烘干即可。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，其特征在于，步骤S2中，预处理对铝型材模具去除氧化层，先准备电解质溶液：包括硫酸、磷酸等酸性溶液或碱性溶液，设定电流密度：根据模具的尺寸和材料，确定适当的电流密度，选取电流密度在1-10A/dm2之间，电解时间控制在40-80min，电解过程中，对电解槽进行温度控制和搅拌，21-33℃，搅拌电解液，转速控制在45-75r/min，完成后，关闭电源，将模具取出，用清水冲洗干净。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，其特征在于，步骤S3中，氮化处理：将经过预处理的铝型材模具置于真空炉中，抽真空至预定的真空度2×10-3Pa-5×10-3Pa之间，然后向真空炉内通入氮气，将模具加热至氮化温度540-600℃，持续2-8h，使模具表面发生氮化反应，形成氮化层。
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，其特征在于，步骤S4中，铝型材模具在真空炉，注入惰性气体，惰性气体选择氦气、氖气或者氩气中的一种，温度降低至常温后取出。
6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，其特征在于，步骤S5中，抛光过程中，将适量的抛光膏涂抹在铝型材表面，抛光膏选择硝酸铝和碱化混合物的组合，然后使用软布或抛光垫进行旋转磨削，调整速度和压力，压力在0.5到1.5N/cm2之间。
7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀铝型材模具表面氮化处理工艺，其特征在于，步骤S5中，喷涂保护涂层包括：环氧树脂、有机硅树脂、机锡化合物、纳米二氧化硅、溶剂，将制作的喷涂保护涂层均匀喷涂在铝型材模具表面，喷涂的厚度控制在30-150um之间。
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