本發(fā)明屬于表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬表面防腐處理方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的工業(yè)都是每一種不同材質(zhì)需要不同的清洗劑、清洗設(shè)備，清洗后的防護(hù)處理亦需要不同的處理劑來進(jìn)行，增加了采購成本、工序間清洗及防護(hù)的時間。同時清理過程中由于工序復(fù)雜，生產(chǎn)的連貫性差，增加污染排放負(fù)荷；并且在其清洗后一段時間，工件需要重新清洗，其保持的時間短。
對金屬件表面的污漬進(jìn)行處理，最主要的是除去金屬表面的銹跡和油污，現(xiàn)有技術(shù)大多采用的是化學(xué)清潔方法，存在廢液難處理的缺陷，對銹跡的清理效果不理想。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種操作條件溫和、廢液量小、防腐效果好的金屬表面防腐處理方法。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種金屬表面防腐處理方法，其包括如下步驟：
a)將金屬工件做噴砂處理；
b)將金屬工件放置于酸性表面處理劑溶液中，底部通氮氣，持續(xù)15～20min；通氣結(jié)束后，加入十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)通氮氣10～20min；所述十六烷基三甲基溴化銨與酸性表面處理劑溶液的質(zhì)量體積比為30～40mg∶1l；氮氣氣體體積流速為0.02～0.05m3/h；
c)將經(jīng)步驟b)處理后的金屬工件浸入去離子水中洗滌；
d)洗滌后的工件放置于含鋅粒的堿性表面處理劑溶液中，底部通氮氣，持續(xù)15～20min；通氣結(jié)束后，加入十二烷基苯磺酸鈉，繼續(xù)通氮氣10～20min；所述十二烷基苯磺酸鈉與堿性表面處理劑溶液的質(zhì)量體積比為100～200mg∶1l；氮氣氣體體積流速為0.02～0.05m3/h；
e)將經(jīng)步驟d)處理后的金屬工件浸入去離子水中洗滌；洗滌后，氮氣保護(hù)下高溫加熱成膜；冷卻；
f)將經(jīng)步驟e)處理后的金屬工件浸入表面保護(hù)劑中，浸泡5～15min；
g)金屬工件置于干燥箱內(nèi)加熱烘干；
h)金屬工件表面噴涂潤滑劑保護(hù)。
上述方法中，所述步驟a)中，噴砂處理步驟為：將金屬工件置于壓入式干噴砂機(jī)中；噴砂磨料顆粒為球形和菱形，所述球形和菱形的體積比為2～4:1，噴砂材質(zhì)為金剛砂，粒徑為0.2～0.4mm。所述粒徑對于球形來說，指球形的直徑，對于菱形來說，指菱形的長對角線的長度。
上述方法中，所述步驟b)中，所述的酸性表面處理劑溶液包括如下質(zhì)量百分比的組分：檸檬酸2～5％、醋酸20～25％、脂肪醇聚氧乙烯醚1～2％、雙縮脲0.5～1％以及余量的水。
上述方法中，所述步驟d)中，所述的堿性表面處理劑溶液包括如下質(zhì)量百分比的組分：碳酸鈉10～20％、亞硫酸鈉15～20％、乙二醇10～12％以及余量的水，每升堿性表面處理劑溶液中投入鋅粒200～500g，所述鋅粒粒徑為0.5～1cm。
上述方法中，所述步驟e)中，所述高溫加熱采用中頻感應(yīng)加熱，頻率為3000～5000hz，淬硬層深度2～5mm。
上述方法中，所述步驟f)中，所述表面保護(hù)劑包括如下質(zhì)量百分比的組分：聚乙二醇10～20％、殼聚糖50～60％、納米二氧化鈦粉體1～1.5％以及余量的水。
上述方法中，所述步驟g)中，所述烘干溫度為80～90℃。
上述方法中，所述步驟h)中，所述潤滑劑為羥基硅油。
上述方法中，所述的余量水均為去離子水。
上述方法中，步驟b)和步驟的d)在長徑比為5～8:1的圓柱形塔內(nèi)進(jìn)行，裝液量為塔體積的0.4～0.6倍。
上述方法中，所述圓柱形塔頂設(shè)置有泡沫回收和消泡裝置，所述消泡裝置可以是機(jī)械攪拌消泡也可以是熱風(fēng)消泡。
本發(fā)明所述金屬工件中的金屬主要指黑色金屬，包括指鐵、錳、鉻及其合金；如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。
本發(fā)明的有益效果在于：
(1)通過噴砂工藝，選擇合適粒徑和形狀的金剛砂，不但可以將新加工的金屬零件的表面毛刺去除，打磨工件表面，同時除去一部分的油和銹跡，保證后續(xù)處理操作的效果。
(2)選用合適的酸性(或堿性)表面處理劑，通氣鼓泡代替攪拌，不斷將新鮮的酸性(或堿性)處理劑交換到工件表面，提高處理效果，采用氮氣通氣可以排出氧氣，可以保護(hù)工件避免在操作過程中被溶液中的氧氣氧化。
(3)酸性(或堿性)表面處理劑處理結(jié)束后，向體系中加入十六烷基三甲基溴化銨(或十二烷基苯磺酸鈉)，繼續(xù)鼓泡時，上述表面活性劑會在塔中產(chǎn)生大量泡沫，反應(yīng)塔中的酸性(或堿性)表面處理劑以及反應(yīng)產(chǎn)物被泡沫吸附后并被其攜帶出反應(yīng)塔，于塔頂富集，塔內(nèi)溶液中，酸性(或堿性)表面處理劑以及反應(yīng)產(chǎn)物含量極低，降低了對塔內(nèi)液體的后續(xù)處理難度。
(4)工件采用中頻感應(yīng)加熱，操作方便，適應(yīng)各種表面，其表面形成奧氏體膜，中頻加熱的淬硬層深度2-5mm。
(5)工件外表涂覆表面保護(hù)劑，進(jìn)一步增加防腐效果，表面保護(hù)劑含有聚乙二醇的水溶液可以溶解殼聚糖且可以將納米二氧化鈦粉體均勻的分散在體系中，殼聚糖可以在工件表面形成包覆膜，同時將納米二氧化鈦粉體固定在工件表面，在奧氏體膜的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加防腐效果。干燥溫度在80～90℃，避免殼聚糖在高溫下變性。
(6)最后在工件上涂裝潤滑劑羥基硅油，可以減輕工件在后續(xù)包裝或運輸過程中相互摩擦，避免對防腐膜造成影響。
本發(fā)明提供了金屬零件的完整防腐處理方法，防腐效果好，連貫性強(qiáng)，操作條件溫和，克服了由于多種工藝混合搭配導(dǎo)致的工序復(fù)雜，特別是銜接不好而造成的斷檔，出現(xiàn)金屬工件在其清洗后，不能及時進(jìn)行下一道工序，工件需要重新清洗等問題。
具體實施方式
為了加深對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，該實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，并不對保護(hù)范圍構(gòu)成限定。
實施例1
a)將金屬工件做噴砂處理：將金屬工件置于壓入式干噴砂機(jī)中；噴砂磨料顆粒為球形和菱形，所述球形和菱形的體積比為2:1，噴砂材質(zhì)為金剛砂，粒徑為0.2mm。所述粒徑對于球形來說，指球形的直徑，對于菱形來說，指菱形的長對角線的長度；
b)將金屬工件放置于酸性表面處理劑溶液中，底部通氮氣，持續(xù)15min；通氣結(jié)束后，加入十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)通氮氣10min；所述十六烷基三甲基溴化銨與酸性表面處理劑溶液的質(zhì)量體積比為30mg∶1l；氮氣氣體體積流速為0.02m3/h；所述的酸性表面處理劑溶液包括如下質(zhì)量百分比的組分：檸檬酸2％、醋酸20％、脂肪醇聚氧乙烯醚1％、雙縮脲0.5％以及余量的水；長徑比為5:1的圓柱形塔內(nèi)進(jìn)行，裝液量為塔體積的0.4倍；
c)將經(jīng)步驟b)處理后的金屬工件浸入去離子水中洗滌；
d)洗滌后的工件放置于含鋅粒的堿性表面處理劑溶液中，底部通氮氣，持續(xù)15min；通氣結(jié)束后，加入十二烷基苯磺酸鈉，繼續(xù)通氮氣10min；所述十二烷基苯磺酸鈉與堿性表面處理劑溶液的質(zhì)量體積比為100∶1l；氮氣氣體體積流速為0.02m3/h；所述的堿性表面處理劑溶液包括如下質(zhì)量百分比的組分：碳酸鈉10％、亞硫酸鈉15％、乙二醇10％以及余量的水，每升堿性表面處理劑溶液中投入鋅粒200g，所述鋅粒粒徑為0.5cm；長徑比為5:1的圓柱形塔內(nèi)進(jìn)行，裝液量為塔體積的0.4倍；
e)將經(jīng)步驟d)處理后的金屬工件浸入去離子水中洗滌；洗滌后，氮氣保護(hù)下高溫加熱成膜；冷卻；所述高溫加熱采用中頻感應(yīng)加熱，頻率為3000hz，淬硬層深度2mm；
f)將經(jīng)步驟e)處理后的金屬工件浸入表面保護(hù)劑中，浸泡5min；所述表面保護(hù)劑包括如下質(zhì)量百分比的組分：聚乙二醇10％、殼聚糖50％、納米二氧化鈦粉體1％以及余量的水；
g)金屬工件置于干燥箱內(nèi)加熱烘干；所述烘干溫度為80℃，時間5～10min；
h)金屬工件表面噴涂潤滑劑保護(hù)。
實施例2
a)將金屬工件做噴砂處理：將金屬工件置于壓入式干噴砂機(jī)中；噴砂磨料顆粒為球形和菱形，所述球形和菱形的體積比為4:1，噴砂材質(zhì)為金剛砂，粒徑為0.4mm。所述粒徑對于球形來說，指球形的直徑，對于菱形來說，指菱形的長對角線的長度；
b)將金屬工件放置于酸性表面處理劑溶液中，底部通氮氣，持續(xù)20min；通氣結(jié)束后，加入十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)通氮氣20min；所述十六烷基三甲基溴化銨與酸性表面處理劑溶液的質(zhì)量體積比為40mg∶1l；氮氣氣體體積流速為0.05m3/h；所述的酸性表面處理劑溶液包括如下質(zhì)量百分比的組分：檸檬酸5％、醋酸25％、脂肪醇聚氧乙烯醚2％、雙縮脲1％以及余量的水；長徑比為8:1的圓柱形塔內(nèi)進(jìn)行，裝液量為塔體積的0.6倍；
c)將經(jīng)步驟b)處理后的金屬工件浸入去離子水中洗滌；
d)洗滌后的工件放置于含鋅粒的堿性表面處理劑溶液中，底部通氮氣，持續(xù)20min；通氣結(jié)束后，加入十二烷基苯磺酸鈉，繼續(xù)通氮氣20min；所述十二烷基苯磺酸鈉與堿性表面處理劑溶液的質(zhì)量體積比為200mg∶1l；氮氣氣體體積流速為0.05m3/h；所述的堿性表面處理劑溶液包括如下質(zhì)量百分比的組分：碳酸鈉20％、亞硫酸鈉20％、乙二醇12％以及余量的水，每升堿性表面處理劑溶液中投入鋅粒500g，所述鋅粒粒徑為1cm；長徑比為8:1的圓柱形塔內(nèi)進(jìn)行，裝液量為塔體積的0.6倍；
e)將經(jīng)步驟d)處理后的金屬工件浸入去離子水中洗滌；洗滌后，氮氣保護(hù)下高溫加熱成膜；冷卻；所述高溫加熱采用中頻感應(yīng)加熱，頻率為5000hz，淬硬層深度5mm；
f)將經(jīng)步驟e)處理后的金屬工件浸入表面保護(hù)劑中，浸泡15min；所述表面保護(hù)劑包括如下質(zhì)量百分比的組分：聚乙二醇20％、殼聚糖60％、納米二氧化鈦粉體1.5％以及余量的水；
g)金屬工件置于干燥箱內(nèi)加熱烘干；所述烘干溫度為90℃；時間5～10min；
h)金屬工件表面噴涂潤滑劑保護(hù)。
實施例3
a)將金屬工件做噴砂處理：將金屬工件置于壓入式干噴砂機(jī)中；噴砂磨料顆粒為球形和菱形，所述球形和菱形的體積比為3:1，噴砂材質(zhì)為金剛砂，粒徑為0.3mm。所述粒徑對于球形來說，指球形的直徑，對于菱形來說，指菱形的長對角線的長度；
b)將金屬工件放置于酸性表面處理劑溶液中，底部通氮氣，持續(xù)18min；通氣結(jié)束后，加入十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)通氮氣15min；所述十六烷基三甲基溴化銨與酸性表面處理劑溶液的質(zhì)量體積比為35mg∶1l；氮氣氣體體積流速為0.03m3/h；所述的酸性表面處理劑溶液包括如下質(zhì)量百分比的組分：檸檬酸4％、醋酸23％、脂肪醇聚氧乙烯醚1.5％、雙縮脲0.8％以及余量的水；長徑比為6:1的圓柱形塔內(nèi)進(jìn)行，裝液量為塔體積的0.5倍；
c)將經(jīng)步驟b)處理后的金屬工件浸入去離子水中洗滌；
d)洗滌后的工件放置于含鋅粒的堿性表面處理劑溶液中，底部通氮氣，持續(xù)17min；通氣結(jié)束后，加入十二烷基苯磺酸鈉，繼續(xù)通氮氣18min；所述十二烷基苯磺酸鈉與堿性表面處理劑溶液的質(zhì)量體積比為150mg∶1l；氮氣氣體體積流速為0.03m3/h；所述的堿性表面處理劑溶液包括如下質(zhì)量百分比的組分：碳酸鈉15％、亞硫酸鈉18％、乙二醇11％以及余量的水，每升堿性表面處理劑溶液中投入鋅粒350g，所述鋅粒粒徑為0.7cm；長徑比為6:1的圓柱形塔內(nèi)進(jìn)行，裝液量為塔體積的0.5倍；
e)將經(jīng)步驟d)處理后的金屬工件浸入去離子水中洗滌；洗滌后，氮氣保護(hù)下高溫加熱成膜；冷卻；所述高溫加熱采用中頻感應(yīng)加熱，頻率為4000hz，淬硬層深度3mm；
f)將經(jīng)步驟e)處理后的金屬工件浸入表面保護(hù)劑中，浸泡10min；所述表面保護(hù)劑包括如下質(zhì)量百分比的組分：聚乙二醇15％、殼聚糖55％、納米二氧化鈦粉體12％以及余量的水；
g)金屬工件置于干燥箱內(nèi)加熱烘干；所述烘干溫度為85℃；時間5～10min；
h)金屬工件表面噴涂潤滑劑保護(hù)。
對比例1
同實施例3，不同之處在于不做噴砂處理。
對比例2
同實施例3，不同之處在于步驟b)和步驟d)分別采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23％的醋酸溶液和15％的碳酸鈉溶液浸泡。
對比例3
同實施例3，不同之處在于：
步驟b)中將金屬工件放置于酸性表面處理劑溶液中，常規(guī)攪拌20分鐘；
步驟d)中將金屬工件放置于堿性表面處理劑溶液中，常規(guī)攪拌20分鐘。
對比例4
同實施例3，不同之處在于省去步驟e)。
對比例5
同實施例3，不同之處在于步驟f)中所述表面保護(hù)劑包括如下質(zhì)量百分比的組分：殼聚糖55％、納米二氧化鈦粉體12％以及余量的水。
效果例
利用拉深減薄加工試驗對上述各例得到的金屬板進(jìn)行了深拉加工。對沖切成直徑160mm的金屬板進(jìn)行拉深加工(第1次)，制作了直徑100mm的杯。接著，再次將該杯拉深加工(第2次)至直徑75mm，然后再拉深加工(第3次)至直徑65mm，制作了作為試驗用材料的罐。其中，第1次拉深加工、第2次拉深加工、第3次拉深加工的減薄(薄壁化)率分別為5％、15％、15％。
性能評價：按照如下方法對于對金屬板進(jìn)行深拉加工后的初期密合性、耐久密合性及耐酸密合性進(jìn)行了評價。其結(jié)果如表1所示。
初期密合性：針對經(jīng)過深拉加工后的試驗用材料進(jìn)行了初期密合性的評價。將能夠制作罐、未發(fā)生膜的剝離的情況記作“○”；將能夠制作罐但有部分膜發(fā)生了剝離的情況記作“△”；將發(fā)生了斷裂而未能制作罐的情況記作“×”。另外，在“○”中，將完全未觀察到剝離、尤其是外觀優(yōu)異的情況記作“◎”。
耐久密合性：針對經(jīng)過深拉加工后的試驗用材料，在加熱加壓蒸氣的氣體氛圍中實施了蒸餾試驗。蒸餾試驗使用市售的滅菌裝置(高壓釜)，在125℃下進(jìn)行了1小時。對于試驗后的試驗用材料，將未發(fā)生膜的剝離的情況記作“○”；將有部分膜發(fā)生了剝離的情況記作“△”；將膜在整個面上發(fā)生了剝離的情況記作“×”。另外，在“○”中，將完全未觀察到剝離、尤其是外觀優(yōu)異的情況記作“◎”。
耐酸密合性：針對經(jīng)過深拉加工后的試驗用材料，對于在50℃的0.5％hf水溶液中浸漬16小時后的密合性進(jìn)行了評價。將未發(fā)生膜的剝離的情況記作“○”；將有部分膜發(fā)生了剝離的情況記作“△”；將膜在整個面上發(fā)生了剝離的情況記作“×”。另外，在“○”中，將完全未觀察到剝離、尤其是外觀優(yōu)異的情況記作“◎”。
表1性能評價表
以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，但并不限于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易根據(jù)上述實施例領(lǐng)會本發(fā)明的精神，并作出不同的引申和變化，但只要不脫離本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。