一種防腐蝕的表面處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面處理工藝，特別是一種在待處理件表面形成耐腐蝕膜層的表面處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明所涉及的表面處理工藝是指一種應(yīng)用化學(xué)沉積、電化學(xué)沉積或物理沉積的原理，在待處理件表面形成耐腐蝕膜層的表面處理工藝，例如化學(xué)鍍、電鍍、磷化等。有研究表明，在上述表面處理工藝的處理液中混入納米級(jí)顆粒，可以改善膜層結(jié)構(gòu)，從而提高耐腐蝕性能。
[0003]例如，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101665937B中所揭示的，如附圖1所示，在鋅鎳錳系的基礎(chǔ)磷化液1’中加入基礎(chǔ)磷化液本體質(zhì)量1?12% (重量百分比)的納米級(jí)功能粉體2’，該納米級(jí)粉體為納米二氧化硅；經(jīng)高速電磁攪拌2?4h，然后在60?95°C溫度下，將事先處理后的碳鋼試件3’放入磷化液1’中磷化10?30分鐘，納米級(jí)粉體2’在磷化過程中與磷化膜共沉積形成納米磷化膜。文獻(xiàn)中說明，該工藝可減少磷化膜中的間隙，并降低磷化膜中的載流子密度，從而提高其耐腐蝕性能。
[0004]又例如，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1181227C中所揭示的，在制備光亮耐腐蝕耐磨納米復(fù)合電鍍層組合的工藝中，在常規(guī)瓦特鎳電解液中加入α -Α1203系復(fù)合納米漿料，漿料中分散粒子的原晶粒徑< lOOnm，工藝中，陽極用純鎳電極，空氣攪拌，攪拌速度以漿液中全部粒子懸浮為度。文獻(xiàn)中說明，該工藝所形成的鍍層的耐腐蝕性大幅提高，僅用三層鎳鍍層總厚度的一半即可獲得相等、甚至更高的防護(hù)等級(jí)，而且在抗飽和食鹽水、濃硝酸、混酸、高鉻酸乃至王水的浸蝕上顯示出特殊的耐腐蝕性。
[0005]然而，上述方法存在以下缺陷:1)納米級(jí)顆粒需要通過分散劑并配合物理攪拌的方式分散在處理液中；2)分散的納米級(jí)顆粒不能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，經(jīng)過一段時(shí)間，納米級(jí)顆粒就會(huì)沉積，從而失效；3)納米級(jí)顆粒價(jià)格昂貴，難以在工業(yè)應(yīng)用中大量推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)前述技術(shù)缺陷，提出一種在處理液中混入顆粒的防腐蝕的表面處理工藝。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種防腐蝕的表面處理工藝，其步驟包括:1)將非導(dǎo)電粒體和待處理件置于處理液中，使待處理件至少一部分被沉淀的非導(dǎo)電粒體包覆，且非導(dǎo)電粒體至少包含一部分粒徑為5mm以下的非導(dǎo)電粒體；2)使非導(dǎo)電粒體相對(duì)待處理件運(yùn)動(dòng)；
3)當(dāng)待處理件表面的膜層達(dá)到所需的平均厚度時(shí)，取出待處理件。
[0008]本發(fā)明所使用的非導(dǎo)電粒體為難以與處理液發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。非導(dǎo)電粒體的非導(dǎo)電性并不是絕對(duì)不導(dǎo)電，而是指粒體不善于導(dǎo)電，因此，其不能在電化學(xué)處理中作為導(dǎo)電介質(zhì)。非導(dǎo)電粒體的密度應(yīng)大于處理液，因此，非導(dǎo)電粒體可在處理液中沉淀。一般地，其可為剛玉砂、陶瓷粉、氧化鋯、氮化鋁、氮化鈦或氧化鈦的至少一種。非導(dǎo)電粒體以購買時(shí)或直接制備所呈現(xiàn)的形狀進(jìn)行使用即可發(fā)揮其作用。特別地，當(dāng)非導(dǎo)電粒體呈球形或類球形時(shí)，其作用效果較優(yōu)。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)中，納米級(jí)顆粒分散于處理液中，因此，需要限定納米級(jí)顆粒與處理液的配比(例如重量百分比)。本發(fā)明所使用的非導(dǎo)電粒體自然沉淀于處理液中，其粒徑無均一性要求，發(fā)揮主要作用的是其中粒徑為5mm以下的非導(dǎo)電粒體，而且其作用機(jī)制對(duì)非導(dǎo)電粒體的消耗幾乎可忽略，理論上，本發(fā)明所使用的非導(dǎo)電粒體與處理液之間無配比關(guān)系。因此，處理液的液平面可高于堆積的非導(dǎo)電粒體的最大高度，即處理液浸沒待處理件和非導(dǎo)電粒體；處理液的液平面也可低于堆積的非導(dǎo)電粒體的最大高度，即處理液僅浸沒待處理件，部分非導(dǎo)電粒體露出于處理液。
[0010]由于非導(dǎo)電粒體系自然沉淀，無人工干預(yù)，因此，處理液、待處理件、非導(dǎo)電粒體的投放順序可根據(jù)作業(yè)線的情況進(jìn)行設(shè)定。例如，可先倒入處理液，再投入非導(dǎo)電粒體進(jìn)行沉淀，最后放置待處理件；又例如，可先放置待處理件，再投入非導(dǎo)電粒體進(jìn)行覆蓋，最后倒入處理液；等等。當(dāng)進(jìn)行連續(xù)作業(yè)時(shí)，將完成件取出后，可直接放置待處理件進(jìn)行處理，
[0011]本發(fā)明的作用機(jī)理為:1)待處理件至少一部分被沉淀的非導(dǎo)電粒體包覆，當(dāng)非導(dǎo)電粒體相對(duì)待處理件運(yùn)動(dòng)，非導(dǎo)電粒體與待處理件表面的逐漸生成的膜層之間發(fā)生摩擦，膜層沿待處理件表面的縱向生成被抑制，而膜層沿待處理件表面的橫向生成被促進(jìn)，因此，膜層的厚度較為均勻，且對(duì)待處理件表面的覆蓋較為全面；2)處理液中含有的離子和納米級(jí)顆粒隨非導(dǎo)電粒體移動(dòng)而進(jìn)行活躍地運(yùn)動(dòng)，有助于其富集在待處理件周圍，并吸附在待處理件表面，從而促進(jìn)膜層的初始生成；3)非導(dǎo)電粒體中可能包含些微亞微米級(jí)和納米級(jí)粒體，在膜層的生成過程中，這些粒體被包覆于其中，不但可形成耐腐蝕性能更優(yōu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，而且加快膜層的生成。
[0012]一般地，合金制件的腐蝕機(jī)理是在制件表層發(fā)生化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕。不同地，釹鐵硼系燒結(jié)磁體的腐蝕機(jī)理較為復(fù)雜，其表現(xiàn)為晶間腐蝕。釹鐵硼系燒結(jié)磁體是由主相Nd2Fe14B、富硼相和富釹相等組成的多相粉末合金。富釹相作為晶界相包圍著主相,而富硼相絕大多數(shù)也存在于晶界中。富釹相的電位低于主相和富硼相。因此，在高溫潮濕的環(huán)境中，磁體表層會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)。晶界的富釹相在原電池中成為陽極，而主相則成為原電池的陰極。由于磁體中富釹相的相對(duì)含量較主相少，原電池反應(yīng)的陽極小而陰極大，因此，富釹相的腐蝕電流密度極大，使其沿主相的晶界加速腐蝕。另一方面，這些區(qū)域及其附近的晶界富釹相還會(huì)發(fā)生吸氫行為，相當(dāng)于局部的氫破反應(yīng)，從而導(dǎo)致該區(qū)域的磁體發(fā)生粉化，晶粒自基體剝落。上述兩種作用互相配合，加劇晶界腐蝕，導(dǎo)致釹鐵硼系燒結(jié)磁體的抗蝕性很差。本發(fā)明的工藝中，非導(dǎo)電粒體嵌于膜層中，在釹鐵硼表面形成一層均勻致密、完全覆蓋釹鐵硼基底表面的膜層，即使在高溫潮濕環(huán)境中也會(huì)隔絕水汽等和釹鐵硼基底的作用，避免釹鐵硼被腐蝕。因此，本發(fā)明的工藝特別適用于處理釹鐵硼系燒結(jié)磁體。
[0013]在某優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟1)之前對(duì)待處理件進(jìn)行除油除銹。該處理可清除待處理件表面的污垢，從而提高待處理件的表面附著力。
[0014]在某優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟2)之后對(duì)待處理件進(jìn)行清洗和鈍化。該處理可對(duì)待處理件表面進(jìn)行清潔，并進(jìn)一步提高膜層的耐腐蝕性能。
[0015]在某優(yōu)選的實(shí)施例中，待處理件為釹鐵硼系燒結(jié)磁體，處理液為磷化液，粒徑為5mm以下的非導(dǎo)電粒體與燒結(jié)磁體的體積比至少為1:1。當(dāng)非導(dǎo)電粒體與燒結(jié)磁體的體積比為1:1時(shí)，非導(dǎo)電粒體基本可包覆燒結(jié)磁體，此時(shí)使非導(dǎo)電粒體相對(duì)待處理件運(yùn)動(dòng)，可使燒結(jié)磁體表面的磷化層的覆蓋率獲得顯著提高。優(yōu)選地，非導(dǎo)電粒體與燒結(jié)磁體的體積比為5:1?20:1。另外，本發(fā)明的工藝不僅可應(yīng)用于磷化處理，還可應(yīng)用于電鍍、鈍化、封閉等表面處理，后文將繼續(xù)進(jìn)行說明。
[0016]在某優(yōu)選的實(shí)施例中，使用由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的葉片攪拌非導(dǎo)電粒體。其中，葉片伸入堆積的非導(dǎo)電粒體中。葉片的轉(zhuǎn)速為1?60rpm,優(yōu)選的轉(zhuǎn)速為5?30rpm。隨著葉片的旋轉(zhuǎn)，非導(dǎo)電粒體、待處理件、處理液均被攪動(dòng)。
[0017]在某優(yōu)選的實(shí)施例中，表面處理在處理容器中進(jìn)行，將處理容器置于驅(qū)動(dòng)輪上，驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)處理容器滾動(dòng)。特別地，將處理容器的滾動(dòng)速度控制在5?lOrpm。
[0018]在某優(yōu)選的實(shí)施例中，表面處理在處理容器中進(jìn)行，將處理容器置于振動(dòng)設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)。例如，將處理容器置于振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行振動(dòng)，振動(dòng)頻率為1?20Hz，優(yōu)選的頻率為5?10Hz。特別地，還可將處理容器與超聲波振動(dòng)設(shè)備連接，對(duì)其進(jìn)行超聲振動(dòng)，其中，超聲波頻率設(shè)定為20?40KHz。
[0019]本發(fā)明的有益效果在于，1)本發(fā)明中，非導(dǎo)電粒體直接被投放，無需進(jìn)行分散處理，因此，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)約成本；2)本發(fā)明中，非導(dǎo)電粒體沉淀在處理液中，狀態(tài)穩(wěn)定，便于連續(xù)作業(yè)；3)本發(fā)明對(duì)非導(dǎo)電粒體的粒徑要求低，可極大降低工業(yè)成本。
【附圖說明】
[0020]圖1為中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101665937B所揭示的技術(shù)方案的示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1的示意圖。
[0022]圖3A為實(shí)施例1的燒結(jié)釹鐵硼磁體經(jīng)未混入微粒的常規(guī)磷化處理所生成的膜層的金相圖片。
[0023]圖3B為圖3A的磁體表層剖面示意圖。
[0024]圖4A為實(shí)施例1的燒結(jié)釹鐵硼磁體經(jīng)本發(fā)明工藝處理所生成的膜層的金相圖片。
[0025]圖4B為圖4A的磁體表層剖面示意圖。
[0026]圖5為本發(fā)明的實(shí)施例2的示意圖。
[0027]圖6為本發(fā)明的實(shí)施例3的示意圖。
[0028]圖7為本發(fā)明的實(shí)施例4的示意圖。
[0029]附圖標(biāo)識(shí)明細(xì)如下:
[0030]基礎(chǔ)磷化液-1 ’，納米級(jí)功能粉體_2’，碳鋼試件_3’。
[0031 ] 反應(yīng)罐-1，磷化液-21，剛玉砂粒體-31，氧化鋯粒體-32，氮化鈦粒體-33，陶瓷粉粒體-34，燒結(jié)釹鐵硼磁體-41，葉片-51，振動(dòng)臺(tái)-52，超聲波振動(dòng)設(shè)備-53，驅(qū)動(dòng)輪-54。
【具體實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施例1
[0033]實(shí)施例1為本發(fā)明的技術(shù)方案應(yīng)用于燒結(jié)釹鐵硼磁體的磷化處理。由于鈍化處理、封閉處理的方法與磷化處理類似，本領(lǐng)域技術(shù)人員可參考以下具體說明進(jìn)行工藝調(diào)整，因此，不再對(duì)鈍化處理和封閉處理分別進(jìn)行舉例。
[0034]前序處理包括以下步驟:1)將待處理的aXbXc(mm)、體積為abc/lOOOcm3的燒結(jié)釹鐵硼磁體在除油液中浸泡3?lOmin，再用水沖洗1?2min ；2)將燒結(jié)釹鐵硼磁體在除銹液中浸泡30?180s，再用水沖洗3次；3)將燒結(jié)釹鐵硼磁體經(jīng)超聲波水洗10s，再用去離子水洗3次，之后放入表調(diào)劑表調(diào)30?120s ；4)將剛玉砂過篩，獲得粒徑為5mm以下的非導(dǎo)電粒體，假定一次待處理的燒結(jié)釹鐵硼磁體為η塊(片)，則η塊磁體的體積為nabc/1000cm3,以量筒量取n