本發(fā)明屬于不銹鋼加工技術，具體涉及一種具有表面絕緣層的不銹鋼材料的制備方法。

背景技術：

不銹鋼材料耐候性、耐弱腐蝕介質能力佳，在現(xiàn)代社會中已經(jīng)應用到各領域的方方面面。不銹鋼材料成型性能好，表面處理方式多樣化，在消費類電子行業(yè)、醫(yī)療器械行業(yè)等領域得到了非常廣泛的應用。

隨著科技的進步以及人們對科技領域中材料的要求越來越高，在一些特殊應用的場合，不僅要求不銹鋼擁有高強度和良好的成型性能，還希望其能夠適應性的擁有其他特性。如，在消費類電子領域，由于不銹鋼制成的制件或者外殼在使用的過程中易積聚靜電，所以如果不銹鋼材料不導電則能夠滿足上述需求。再如，許多電子電氣設備制件或者外殼都采用不銹鋼材料制成，如果不銹鋼材料不導電，則會增加其安全性。目前，常采用的讓不銹鋼材料表面形成絕緣層的方法多采用噴涂的方法，即常規(guī)的在不銹鋼材料表面噴涂一層絕緣的漆膜以達到目的。該方法盡管便利可行，但是噴涂工藝一方面增加了許多成本，另一方面涂料在制備及使用的過程中也易造成環(huán)境污染。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中在不銹鋼材料表面制備一層絕緣層采用噴涂方法的缺點，本發(fā)明中提供了一種在不銹鋼材料表面制備絕緣層的新的工藝方法，該方法能夠在不銹鋼材料表面制備一層絕緣層，而且制備方法簡單易操作，對環(huán)境友好無污染。

本發(fā)明所要解決的技術問題通過以下步驟予以實現(xiàn)：

一種具有表面絕緣層的不銹鋼材料的制備方法，包括如下步驟：

A、將不銹鋼材料表面進行噴砂，使不銹鋼表面粗糙度Ra為9-15μm

B、在經(jīng)過步驟A處理的不銹鋼材料表面熱噴涂鋁粉，冷卻后得到表面附著有鋁層的不銹鋼材料；

C、將經(jīng)過步驟B處理的不銹鋼材料浸入堿洗液中，使不銹鋼材料表面的鋁層表面形成侵蝕孔，然后將該不銹鋼材料用去離子水沖淋洗凈后烘干待用；

D、將經(jīng)過步驟C處理的不銹鋼材料浸入包含有納米蒙脫石微粉的二氧化硅膠體溶液中，浸入3-5分鐘后以0.2-0.4厘米/秒的速度垂直將不銹鋼材料提拉出來，然后在65-85℃條件下懸掛烘干至表面干透，然后在460-520℃條件下燒結30-75分鐘，在低于燒結溫度80-100℃條件下保溫20-30分鐘，冷卻。

步驟A中利用噴砂一方面去除不銹鋼材料表面的雜質和氧化鈍化膜，另一方面增加不銹鋼材料表面的粗糙度，并使表面粗糙度較為均勻，便于后續(xù)熱噴涂鋁粉工藝中鋁層能夠更為牢固的附著于不銹鋼基材上。粗糙度須嚴格進行控制，過小則沒有效果，超過范圍則會直接影響不銹鋼材料的外觀，導致產品不良。

步驟B中熱噴涂鋁粉采用電弧噴涂、等離子噴涂或者超音速火焰噴涂中的一種，步驟B中不銹鋼材料表面附著的鋁層厚度控制為0.5-1mm為宜。鋁層厚度也需精確控制，過薄則無法完成步驟C，過厚則影響不銹鋼材料整體的厚度。

進一步地，步驟C中使用的堿洗液成分為氫氧化鈉20-50g/L、碳酸鈉15-20 g/L、碳酸氫鈉5-10 g/L、偏磷酸鈉5-12 g/L、乙二醇5-8 g/L、三乙醇胺2-5 g/L、二丙酮醇0.5-0.8 g/L，余量為水。步驟C的關鍵技術要點在于要在鋁層上腐蝕出均勻的侵蝕孔，純粹使用包含有氫氧化鈉的堿液進行腐蝕在實際操作過程中容易導致鋁層上的孔洞不均勻，從而導致后續(xù)吸附溶膠不均勻。本發(fā)明中采用的堿洗液中利用偏磷酸鈉、乙二醇、三乙醇胺和水性流平劑二丙酮醇共同作用，使鋁層表面腐蝕過程發(fā)生的溫和且均勻。該步驟中產生的均勻侵蝕孔不僅均勻分布而且深度較高，且空內部結構無序度高，吸附溶膠的能力非常強。

步驟C中堿洗的時間為0.1-0.5小時，堿洗溫度為20-45℃。

步驟D中將表面具有吸附孔鋁層的不銹鋼材料浸入含有納米蒙脫石微粉的二氧化硅膠體溶液中，燒結后形成堅固的絕緣層。本發(fā)明中采用的二氧化硅膠體溶液中含有納米蒙脫石粉能夠增加絕緣層的絕緣性能，同時也能夠增進燒結性能，提升燒結以后絕緣層的堅固程度。

步驟D中包含有納米蒙脫石微粉的二氧化硅膠體溶液的制備方法為：將正硅酸乙酯、無水乙醇、去離子水、鹽酸以摩爾比1:5.8-6.2:3.2-3.5:0.055進行配比，首先將正硅酸乙酯與無水乙醇在反應容器內充分混合，然后在600-800r/min攪拌速度下逐滴加入去離子水和鹽酸，滴加完畢后在45-55℃條件下攪拌回流1-2小時，然后加入上述反應體系總質量3-8%的納米蒙脫石微粉，在1200-1500r/min攪拌速度下攪拌15-20分鐘，待制得的溶膠冷卻后滴加上述反應體系總質量0.5-0.9%的二甲基甲酰胺，在600-800r/min攪拌速度下繼續(xù)攪拌15-20分鐘，自然冷卻后得到所需膠體溶液。

進一步地，上述制備方法中納米蒙脫石微粉顆粒粒度范圍為30-120nm，進一步優(yōu)選地，所述納米蒙脫石微粉顆粒粒度范圍為60nm。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明中提供了一種在不銹鋼材料表面制備一層絕緣層的新的工藝方法，采用該方法在不銹鋼材料表面制備出的絕緣層絕緣性能好、堅固耐用。

2、本發(fā)明提供的方法在不銹鋼材料表面制備出的絕緣層可有效保護不銹鋼基體材料不受外界腐蝕，可作為一種不銹鋼防腐工藝進行使用。

3、本發(fā)明中提供的在不銹鋼材料表面制備絕緣層的方法，操作簡單易行，對環(huán)境友好無污染，適合工業(yè)化生產。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明的內容進行進一步的描述。

實施例1

步驟1：不銹鋼試片的制備

選用厚度為2mm的牌號為304不銹鋼板材，機械加工成10×35mm的試片。將上述不銹鋼試片用無水乙醇擦拭干凈以后烘干，烘干后對不銹鋼試片進行噴砂處理，使其表面粗糙度為9μm。

步驟2：熱噴涂鋁粉

將經(jīng)過步驟1處理后的不銹鋼試片通過電弧噴涂在表面噴涂一層鋁層。噴涂工藝中的送粉速率為150/min，熱噴涂的噴涂源到不銹鋼基材表面的噴涂距離為280mm，且采用的鋁粉顆粒粒徑為25μm，鋁粉純度高于99wt%。

熱噴涂的鋁層厚度為0.5mm。

步驟3：堿液浸蝕

將經(jīng)過步驟2處理后的不銹鋼試片浸入堿洗液中，堿洗液成分為氫氧化鈉4g/L、碳酸鈉15L、碳酸氫鈉10g/L、偏磷酸鈉12g/L、乙二醇8g/L、三乙醇胺4g/L、二丙酮醇0.8 g/L，余量為水。堿洗的時間為0.2小時，堿洗溫度為25℃。

將處理后的不銹鋼棒用去離子水沖淋洗凈后烘干待用。

步驟4：浸膠

經(jīng)過步驟3處理的不銹鋼試片浸入包含有納米蒙脫石微粉的二氧化硅膠體溶液中，浸入5分鐘后以0.2厘米/秒的速度垂直將不銹鋼材料提拉出來，然后在70℃條件下懸掛烘干至表面干透，然后在465℃條件下燒結60分鐘，在低于燒結溫度85℃條件下保溫20分鐘，冷卻后得到所需表面具有絕緣層的不銹鋼試片。

步驟4中使用的包含有納米蒙脫石微粉的二氧化硅膠體溶液的制備方法為：將正硅酸乙酯、無水乙醇、去離子水、鹽酸以摩爾比1:6:3.5:0.055進行配比，首先將正硅酸乙酯與無水乙醇在反應容器內充分混合，然后在600r/min攪拌速度下逐滴加入去離子水和鹽酸，滴加完畢后在50℃條件下攪拌回流1.5小時，然后加入上述反應體系總質量6%的納米蒙脫石微粉，在1200r/min攪拌速度下攪拌15分鐘，待制得的溶膠冷卻后滴加上述反應體系總質量0.7%的二甲基甲酰胺，在600r/min攪拌速度下繼續(xù)攪拌20分鐘，自然冷卻后得到所需膠體溶液。

實施例2

本實施例與實施例1不同之處在于：

步驟1中噴砂得到的不銹鋼試片表面粗糙度為10.5μm；

步驟2中鋁層厚度為0.55mm；

步驟3中堿洗的時間為0.2小時，堿洗溫度為20℃。

步驟4中浸膠時間為5分鐘，提拉速度為0.2厘米/秒，懸掛烘干溫度為80℃，燒結溫度為475℃，燒結時間為65分鐘，在低于燒結溫度100℃條件下保溫時間為25分鐘。

實施例3：

本實施例與實施例1不同之處在于：

步驟1中噴砂得到的不銹鋼試片表面粗糙度為12μm；

步驟2中熱噴涂鋁的方法為等離子噴涂，鋁層厚度為0.7mm。

步驟3中堿洗的時間為0.4小時，堿洗溫度為35℃。

步驟4中浸膠時間為5分鐘，提拉速度為0.3厘米/秒，懸掛烘干溫度為78℃，燒結溫度為500℃，燒結時間為45分鐘，在低于燒結溫度80℃條件下保溫時間為20分鐘。

實施例4：

本實施例與實施例1不同之處在于：

步驟1中噴砂得到的不銹鋼試片表面粗糙度為13.8μm；

步驟2中熱噴涂鋁的方法為等離子噴涂，鋁層厚度為0.9mm。

步驟3中堿洗的時間為0.5小時，堿洗溫度為35℃。

步驟4中浸膠時間為5分鐘，提拉速度為0.4厘米/秒，懸掛烘干溫度為85℃，燒結溫度為510℃，燒結時間為55分鐘，在低于燒結溫度92℃條件下保溫時間為30分鐘。

實施例5

本實施例與實施例1不同之處在于：

步驟1中噴砂得到的不銹鋼試片表面粗糙度為15μm；

步驟2中熱噴涂鋁的方法為超音速火焰噴涂，鋁層厚度為1.0mm。

步驟3中堿洗的時間為0.5小時，堿洗溫度為45℃。

步驟4中浸膠時間為5分鐘，提拉速度為0.2厘米/秒，懸掛烘干溫度為85℃，燒結溫度為520℃，燒結時間為50分鐘，在低于燒結溫度100℃條件下保溫時間為30分鐘。

上述實施例中植被得到的具有表面絕緣層的不銹鋼試片絕緣能力好，絕緣層硬度高，具有非常好的實用價值。

最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明實施例的技術方案而非對其進行限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明實施例進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發(fā)明實施例的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術方案脫離本發(fā)明實施例技術方案的范圍。