阅读说明：本技术 一种高质量金属工件的表面处理方法 (Surface treatment method for high-quality metal workpiece ) 是由 苗雪峰 于 2019-11-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高质量金属工件的表面处理方法,具体涉及金属表面处理技术领域,本方法可以有效提高金属工件与涂膜的结合力,从而达到较好的耐腐蚀效果,并且,涂膜抗冲击性能优异。首先利用复合酸液对金属工件进行酸洗,初步除去金属工件表面油污,同时,复合酸液可以使得金属工件表面形成金属阳离子位点；接着对金属工件进行脱脂处理,彻底去除其表面油污,有利于后续涂层与金属工件的紧密结合,利用环氧氯丙烷胺阳离子对钠基膨润土进行改性处理,将有机阳离子基团引入膨润土层间,离散膨润土层间距,从而增强了膨润土的吸油能力,强化其除油脱脂效果,有利于提高涂膜的附着力。(The invention discloses a surface treatment method of a high-quality metal workpiece, and particularly relates to the technical field of metal surface treatment. Firstly, pickling a metal workpiece by using a composite acid solution to primarily remove oil stains on the surface of the metal workpiece, and simultaneously, forming metal cation sites on the surface of the metal workpiece by using the composite acid solution; and then degreasing the metal workpiece to completely remove oil stains on the surface of the metal workpiece, so that the subsequent coating is favorably and tightly combined with the metal workpiece, modification treatment is carried out on sodium bentonite by using epoxy chloropropylamine cations, organic cationic groups are introduced between bentonite layers, and the space between the bentonite layers is dispersed, so that the oil absorption capacity of the bentonite is enhanced, the oil removal and degreasing effects of the bentonite are enhanced, and the adhesive force of the coating is favorably improved.)

一种高质量金属工件的表面处理方法

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，尤其是一种高质量金属工件的表面处理方法。

背景技术

金属材料的腐蚀每时每刻都在我们周围发生。据统计每年约有10%的金属材料因为腐蚀而无法回收，这不仅造成金属资源的巨大浪费，还对正常生产和人身安全带来严重威胁。对金属材料进行表面处理是一种常用的防腐蚀方法。

由于金属表面光滑致密、吸附性差，因此，对其进行改性处理，尤其是涂层处理时，常常由于涂层附着力不好而导致金属腐蚀现象的发生。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种高质量金属工件的表面处理方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种高质量金属工件的表面处理方法，包括以下步骤：

（1）酸洗

将金属工件加入到复合酸液中，在10-12℃下浸泡30-40min，然后加温至70-80℃，浸泡20-30min，最后加热至沸腾，煮制5-6min，冷却，取出金属工件，去离子水冲洗3-5次，在70-80℃下烘干；首先利用复合酸液对金属工件进行酸洗，初步除去金属工件表面油污，同时，复合酸液可以使得金属工件表面形成金属阳离子位点；

（2）脱脂处理

将步骤（1）所得金属工件进行加热处理，在85-90℃下加热20-30min，然后取出后直接放入除油液中，利用超声设备，在60-65KHz下超声处理40-50min，取出，放入清水中，再次超声处理20-30min；接着对金属工件进行脱脂处理，彻底去除其表面油污，有利于后续涂层与金属工件的紧密结合，

（3）改性涂料处理

将步骤（2）所得金属工件浸入改性涂料中，并向其中加入0.5-0.8重量份的引发剂苯甲酰，然后在50-60℃下反应40-50min，取出金属工件，在30-40℃下固化即可。

进一步的，步骤（2）所述除油液制备方法为：

（1）将以重量份计的10-15份钠基膨润土放入球磨机中，球磨5-10min，然后在100-130℃下焙烧1-2h，冷却，将其放入其体积15-20倍的去离子水中，加入5-7份环氧氯丙烷胺阳离子，在400-600rpm下搅拌加热至回流，并继续回流5-7h，冷却，过滤，在40-50℃下烘干，得到改性膨润土；利用环氧氯丙烷胺阳离子对钠基膨润土进行改性处理，将有机阳离子基团引入膨润土层间，离散膨润土层间距，从而增强了膨润土的吸油能力，强化其除油脱脂效果，有利于提高涂膜的附着力；

（2）将步骤（1）所得改性膨润土分散在50-100份乙醇中，在60-70℃、400-500rpm下分散20-30min，然后向其中加入10-15份1-苄基-(4,5-二丙烯酸亚甲酯基)-1H-[1,2,3]三氮唑，继续分散均匀，即得。除油液中含有的1-苄基-(4,5-二丙烯酸亚甲酯基)-1H-[1,2,3]三氮唑，可以与金属表面的金属阳离子发生络合反应，从而接枝在其表面，同时向金属表面引入双键，可以与改性涂料中的甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰氧基氢基硅烷等含双键物质发生加成共聚，从而，显著增强了涂层的附着力，提升金属的耐腐蚀性能，加入的1-苄基-(4,5-二丙烯酸亚甲酯基)-1H-[1,2,3]三氮唑由于刚性环的存在，增强了涂膜的抗冲击性能。

进一步的，步骤（1）所述复合酸液由柠檬酸溶液、盐酸溶液、硫酸溶液以质量比1:3-4:2-3组成，其中柠檬酸溶液质量分数为4-6%，盐酸溶液质量分数为10-15%，硫酸溶液质量分数为5-8%。

进一步的，步骤（3）所述改性涂料制备方法为：将30-40份甲基丙烯酸甲酯、10-15份甲基丙烯酰氧基氢基硅烷、20-30份苯乙烯、20-40份丙烯酸、10-12份环氧树脂在30-40℃、300-500rpm下混合10-15min，然后向其中加入10-20份纯丙乳液、30-60份异丙醇，继续混合10-20min，即可。

本发明的有益效果：本发明实施例提供的方法可以有效提高金属工件与涂膜的结合力，从而达到较好的耐腐蚀效果，并且，涂膜抗冲击性能优异。首先利用复合酸液对金属工件进行酸洗，初步除去金属工件表面油污，同时，复合酸液可以使得金属工件表面形成金属阳离子位点；接着对金属工件进行脱脂处理，彻底去除其表面油污，有利于后续涂层与金属工件的紧密结合，利用环氧氯丙烷胺阳离子对钠基膨润土进行改性处理，将有机阳离子基团引入膨润土层间，离散膨润土层间距，从而增强了膨润土的吸油能力，强化其除油脱脂效果，有利于提高涂膜的附着力，同时，除油液中含有的1-苄基-(4,5-二丙烯酸亚甲酯基)-1H-[1,2,3]三氮唑，可以与金属表面的金属阳离子发生络合反应，从而接枝在其表面，同时向金属表面引入双键，可以与改性涂料中的甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰氧基氢基硅烷等含双键物质发生加成共聚，从而，显著增强了涂层的附着力，提升金属的耐腐蚀性能，加入的1-苄基-(4,5-二丙烯酸亚甲酯基)-1H-[1,2,3]三氮唑由于刚性环的存在，增强了涂膜的抗冲击性能。

具体实施方式

下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。

实施例1

一种高质量金属工件的表面处理方法，包括以下步骤：

（1）酸洗

将金属工件加入到复合酸液中，在10℃下浸泡30min，然后加温至70℃，浸泡20min，最后加热至沸腾，煮制5min，冷却，取出金属工件，去离子水冲洗3次，在70℃下烘干；

（2）脱脂处理

将步骤（1）所得金属工件进行加热处理，在85℃下加热20min，然后取出后直接放入除油液中，利用超声设备，在60KHz下超声处理40min，取出，放入清水中，再次超声处理20min；

（3）改性涂料处理

将步骤（2）所得金属工件浸入改性涂料中，并向其中加入0.5重量份的引发剂苯甲酰，然后在50℃下反应40min，取出金属工件，在30℃下固化即可。

进一步的，步骤（2）所述除油液制备方法为：

（1）将以重量份计的10份钠基膨润土放入球磨机中，球磨5min，然后在100℃下焙烧1h，冷却，将其放入其体积15倍的去离子水中，加入5份环氧氯丙烷胺阳离子，在400rpm下搅拌加热至回流，并继续回流5h，冷却，过滤，在40℃下烘干，得到改性膨润土；

（2）将步骤（1）所得改性膨润土分散在50份乙醇中，在60℃、400rpm下分散20min，然后向其中加入10份1-苄基-(4,5-二丙烯酸亚甲酯基)-1H-[1,2,3]三氮唑，继续分散均匀，即得。

进一步的，步骤（1）所述复合酸液由柠檬酸溶液、盐酸溶液、硫酸溶液以质量比1:3:2组成，其中柠檬酸溶液质量分数为4%，盐酸溶液质量分数为10%，硫酸溶液质量分数为5%。

进一步的，步骤（3）所述改性涂料制备方法为：将30份甲基丙烯酸甲酯、10份甲基丙烯酰氧基氢基硅烷、20份苯乙烯、20份丙烯酸、10份环氧树脂在30℃、300rpm下混合10min，然后向其中加入10份纯丙乳液、30份异丙醇，继续混合10min，即可。

实施例2

一种高质量金属工件的表面处理方法，包括以下步骤：

（1）酸洗

将步骤（1）所得金属工件加入到复合酸液中，在11℃下浸泡35min，然后加温至75℃，浸泡25min，最后加热至沸腾，煮制6min，冷却，取出金属工件，去离子水冲洗4次，在75℃下烘干；

（2）脱脂处理

将金属工件进行加热处理，在88℃下加热25min，然后取出后直接放入除油液中，利用超声设备，在62KHz下超声处理45min，取出，放入清水中，再次超声处理25min；

（3）改性涂料处理

将步骤（2）所得金属工件浸入改性涂料中，并向其中加入0.7重量份的引发剂苯甲酰，然后在55℃下反应45min，取出金属工件，在35℃下固化即可。

进一步的，步骤（2）所述除油液制备方法为：

（1）将以重量份计的13份钠基膨润土放入球磨机中，球磨8min，然后在120℃下焙烧2h，冷却，将其放入其体积18倍的去离子水中，加入6份环氧氯丙烷胺阳离子，在500rpm下搅拌加热至回流，并继续回流6h，冷却，过滤，在45℃下烘干，得到改性膨润土；

（2）将步骤（1）所得改性膨润土分散在80份乙醇中，在65℃、450rpm下分散25min，然后向其中加入13份1-苄基-(4,5-二丙烯酸亚甲酯基)-1H-[1,2,3]三氮唑，继续分散均匀，即得。

进一步的，步骤（1）所述复合酸液由柠檬酸溶液、盐酸溶液、硫酸溶液以质量比1:4:2组成，其中柠檬酸溶液质量分数为5%，盐酸溶液质量分数为13%，硫酸溶液质量分数为7%。

进一步的，步骤（3）所述改性涂料制备方法为：将35份甲基丙烯酸甲酯、13份甲基丙烯酰氧基氢基硅烷、25份苯乙烯、30份丙烯酸、11份环氧树脂在35℃、400rpm下混合12min，然后向其中加入15份纯丙乳液、50份异丙醇，继续混合15min，即可。

实施例3

一种高质量金属工件的表面处理方法，包括以下步骤：

（1）酸洗

将金属工件加入到复合酸液中，在12℃下浸泡40min，然后加温至80℃，浸泡30min，最后加热至沸腾，煮制6min，冷却，取出金属工件，去离子水冲洗5次，在80℃下烘干；

（2）脱脂处理

将步骤（1）所得金属工件进行加热处理，在90℃下加热30min，然后取出后直接放入除油液中，利用超声设备，在65KHz下超声处理50min，取出，放入清水中，再次超声处理30min；

（3）改性涂料处理

将步骤（2）所得金属工件浸入改性涂料中，并向其中加入0.8重量份的引发剂苯甲酰，然后在60℃下反应50min，取出金属工件，在40℃下固化即可。

进一步的，步骤（2）所述除油液制备方法为：

（1）将以重量份计的15份钠基膨润土放入球磨机中，球磨10min，然后在130℃下焙烧2h，冷却，将其放入其体积20倍的去离子水中，加入7份环氧氯丙烷胺阳离子，在600rpm下搅拌加热至回流，并继续回流7h，冷却，过滤，在50℃下烘干，得到改性膨润土；

（2）将步骤（1）所得改性膨润土分散在100份乙醇中，在70℃、500rpm下分散30min，然后向其中加入15份1-苄基-(4,5-二丙烯酸亚甲酯基)-1H-[1,2,3]三氮唑，继续分散均匀，即得。

进一步的，步骤（1）所述复合酸液由柠檬酸溶液、盐酸溶液、硫酸溶液以质量比1:4:3组成，其中柠檬酸溶液质量分数为6%，盐酸溶液质量分数为15%，硫酸溶液质量分数为8%。

进一步的，步骤（3）所述改性涂料制备方法为：将40份甲基丙烯酸甲酯、15份甲基丙烯酰氧基氢基硅烷、30份苯乙烯、40份丙烯酸、12份环氧树脂在40℃、500rpm下混合15min，然后向其中加入20份纯丙乳液、60份异丙醇，继续混合20min，即可。

对比实施例1

本对比实施例相比于实施例2，将改性膨润土替换为等量未处理膨润土，除此之外的方法步骤均相同。

对比实施例2

本对比实施例相比于实施例2，省略了1-苄基-(4,5-二丙烯酸亚甲酯基)-1H-[1,2,3]三氮唑的加入，除此之外的方法步骤均相同。

对比实施例3

本对比实施例相比于实施例2，省略了步骤（2）酸洗的操作步骤，除此之外的方法步骤均相同。

性能测试：

本发明实施例和对比实施例使用的金属工件均为铝合金。

抗冲击性能：按照GB/T1732-93《漆膜耐冲击性测定法》对以上各组实施例和对比实施例所得金属工件表面涂膜进行耐冲击性能测试。

涂层附着力：根据GB/T9286—1998 《色漆和清漆 漆膜的划格试验》对以上各组实施例和对比实施例所得金属工件表面涂层附着力进行测试。

耐蚀性：根据GB/T1771—2007 《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》对以上各组实施例和对比实施例所得金属工件进行测试。

测试结果如表1所示：

表1

	抗冲击强度/kg.cm	涂层附着力/级	耐蚀性/h
				实施例1	35.3	0	3600
实施例2	35.6	0	3600
				实施例3	35.4	0	3600
对比实施例1	29.7	2	2400
				对比实施例2	25.2	3	1200
对比实施例3	29.6	1	2400

由表1可以看出，本发明实施例提供的方法可以有效提高金属工件与涂膜的结合力，从而达到较好的耐腐蚀效果，并且，涂膜抗冲击性能优异。