一种新型基材表面处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型基材表面处理工艺，包括以下步骤：步骤一：利用数控机床对金属基材表面进行粗加工；步骤二：利用研磨机对金属基材进行抛光处理；步骤三：将金属基材固定于激光刻蚀机上，并使用三坐标测量仪进行辅助定位；步骤四：对金属基材进行激光雕刻；步骤五：使用抗氧化剂对金属基材进行表面抗氧化处理；步骤六：使用金属除油剂对金属基材表面进行清洗；步骤七：使用清水对基材表面进行喷淋冲洗；步骤八：对金属基材进行水电镀处理。本发明一种新型基材表面处理工艺在对金属基材表面进行激光雕刻后进行水镀处理，不但增强抗磨损和抗腐蚀能力，还产生了使激光雕刻标记变得更加醒目、光亮的意想不到的效果。
【专利说明】
一种新型基材表面处理工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及表面处理工艺，具体涉及一种新型基材表面处理工艺。
【背景技术】
[0002] 传统的金属基材上的商标、图案或者文字等标记多为在模具中通过特定的模板形 成，此方法对模具的要求较高，会增加镶件等零部件，增加了模具结构的复杂程度。
[0003] 用上述方法做出的标记可分为凸起式和凹入式两类；由于金属基材上的商标、图 案或者文字等标记普遍较小，所以在模具中浇注成型时极易造成浇注不充分进而产生起泡 或者裂纹等缺陷，同时，凸起式和凹入式也会对金属基材的使用造成一定影响。
[0004] -方面，激光刻蚀加工是利用数控技术为基础，以激光为加工媒介;待加工金属基 材在激光雕刻照射下瞬间的熔化和气化的物理变性，能使激光雕刻达到加工的目的。用这 种技术刻出来的标记没有刻痕，金属基材表面依然光滑，无任何凸起或者凹陷，且激光标记 处的光泽与别处不同。激光刻蚀的工件虽不易褪色，但由于其位于金属基材的最外层，故比 较容易磨损和受到腐蚀。
[0005] 另一方面，镀铬是高能耗、高污染的工艺，就降低污染的方法，人们采用了多级清 水清洗回收方式，同时废气也进行回收，已经取得很好的效果。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是:提供一种新型金属基材表面处理工艺，并能够对金属基材表面 的图像文字加工，加工后的金属基材具备较好的配合性质、疲劳强度和接触刚度、特别是具 有耐磨损和耐腐蚀的显著特征，同时改进现有工艺能够做到节水环保，减少能耗、节省原 料。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：
[0008] 步骤一:利用数控机床对金属基材表面进行粗加工，并使金属基材的表面粗糙度 Ra达到20~50um;
[0009] 步骤二:利用研磨机对金属基材进行抛光处理，使金属基材的表面粗糙度Ra达到2 ~3um;
[0010] 步骤三:将金属基材固定于激光刻蚀机上，并使用三坐标测量仪进行辅助定位，定 位精度达到〇.〇5mm;
[0011] 步骤四：对金属基材进行激光雕刻，雕刻深度为0.2-0.8mm;
[0012] 步骤五:使用抗氧化剂对金属基材进行表面抗氧化处理，所述抗氧化剂中抗氧剂 BHT 为60-75g/L、抗氧剂 264 为 87 · 5-103 · 6g/L、2，6_ 二叔丁基对甲酚为 5 · 3-6 · 8g/L、十二烷 基硫醇为1.6-2. lmol/L、聚醚二元醇为0.9-1.3mol/L、氨基三甲叉膦酸为35.6-39.8g/L。
[0013] 步骤六:使用金属除油剂对金属基材表面进行清洗，所述金属除油剂为乙醇、油 酸、二乙二醇和椰子油二乙醇酸的水溶液；
[0014] 步骤七:使用水温为20-28摄氏度的清水对基材表面进行喷淋冲洗，喷淋冲洗时间 为5-8s;
[0015] 步骤八：对金属基材进行水电镀处理，其中镀铬溶液中GrO3为220g/L，且GrO3与 S〇42_的浓度比为100:1.1，HA-镀铬光亮剂为6ml/L，电镀完成后金属基材表面具有铬层厚度 为0·25um;
[0016] 步骤九：对基材吹热风实现烘干；热风温度为24-26摄氏度，吹风烘干时间为20-30s 〇
[0017]进一步的，在步骤五中，对金属基材进行表面抗氧化处理的具体方式为将液态的 抗氧化剂均匀喷淋至金属基材表面，同时整体旋转金属基材，喷淋时间为45-55S，金属基材 转速为 20_30r/min。
[0018] 进一步的，在步骤六中，金属除油剂的配方百分比为乙醇3-4%、油酸2-3%、二乙 二醇5-7%、椰子油二乙醇胺13-20%，余量为水。
[0019] 进一步的，在步骤八中，水镀处理时水镀液的温度为41-45°c，水镀处理时间为32- 40s 〇
[0020] 进一步的，在步骤九中，对基材吹热风时热风的风速为100-120m/S。
[0021] 本发明的有益效果为:一种新型金属基材表面处理工艺能够对金属基材表面的图 像文字加工，在对基材进行激光雕刻前，通过三坐标测量仪对基材进行定位，可使基材定位 精确，进而保证激光雕刻部位的位置准确;加工后的金属基材具备较好的配合性质、疲劳强 度和接触刚度，为了同时增强基材的抗磨损和抗腐蚀能力，在对基材进行激光雕刻后进行 水镀处理，水镀处理后激光雕刻的标记变得更加醒目、光亮；由于对经过激光雕刻后的基材 进行水镀处理的目的在于增强基材的抗磨损和抗腐蚀能力，在水镀处理后，不但增强了基 材的抗磨损和抗腐蚀能力，还使激光雕刻标记变得更加醒目、光亮，因此产生了之前意想不 到的效果;同时改进现有工艺能够做到节水环保，减少能耗、节省原料。
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限 定本发明。
[0023]步骤一:利用数控机床对金属基材表面进行粗加工，并使金属基材的表面粗糙度 Ra达到20~50um;
[0024]步骤二:利用研磨机对金属基材进行抛光处理，使金属基材的表面粗糙度Ra达到2 ~3um;
[0025] 步骤三:将金属基材固定于激光刻蚀机上，并使用三坐标测量仪进行辅助定位，定 位精度达到〇.〇5mm;
[0026] 步骤四：对金属基材进行激光雕刻，雕刻深度为0.2-0.8mm;
[0027] 步骤五:使用抗氧化剂对金属基材进行表面抗氧化处理，所述抗氧化剂中抗氧剂 BHT 为60-75g/L、抗氧剂 264 为 87 · 5-103 · 6g/L、2，6_ 二叔丁基对甲酚为 5 · 3-6 · 8g/L、十二烷 基硫醇为1.6-2. lmol/L、聚醚二元醇为0.9-1.3mol/L、氨基三甲叉膦酸为35.6-39.8g/L。
[0028 ]步骤六:使用金属除油剂对金属基材表面进行清洗，所述金属除油剂为乙醇、油 酸、二乙二醇和椰子油二乙醇酸的水溶液；
[0029] 步骤七:使用水温为20-28摄氏度的清水对基材表面进行喷淋冲洗，喷淋冲洗时间 为5-8s;
[0030] 步骤八：对金属基材进行水电镀处理，其中镀铬溶液中GrO3为220g/L，且GrO3与 S〇42_的浓度比为100:1.1，HA-镀铬光亮剂为6ml/L，电镀完成后金属基材表面具有铬层厚度 为0·25um;
[0031] 步骤九：对基材吹热风实现烘干；热风温度为24-26摄氏度，吹风烘干时间为20-30s〇
[0032] 在步骤五中，对金属基材进行表面抗氧化处理的具体方式为将液态的抗氧化剂均 匀喷淋至金属基材表面，同时整体旋转金属基材，喷淋时间为45-55s，金属基材转速为20-30r/min〇
[0033] 在步骤六中，金属除油剂的配方百分比为乙醇3-4%、油酸2-3%、二乙二醇5-7%、 椰子油二乙醇胺13-20%，余量为水。
[0034] 在步骤八中，水镀处理时水镀液的温度为41-45°C，水镀处理时间为32-40s。
[0035] 在步骤九中，对基材吹热风时热风的风速为100-120m/s。
[0036]需要说明的是，本发明所采用的金属基材，是本领域惯用的金属基材，本领域技术 人员能够通过多种方式轻松获取。
[0037]步骤五中，使用抗氧化剂对已进行激光雕刻的金属基材进行表面抗氧化处理，可 在金属基材的表面形成一个致密的钝化膜，防止金属基材在储存和运输中表面被氧化，同 时钝化膜可使激光雕刻的标记变得更加耐磨，更加抗腐蚀。
[0038] 步骤六中，使用金属除油剂对金属基材表面进行清洗，可使抗氧化剂中只溶于油 不溶于水的抗氧剂BHT、抗氧剂264、2,6_二叔丁基对甲酚、十二烷基硫醇、聚醚二元醇和氨 基三甲叉膦酸充分溶于金属除油剂并被清洗，方便步骤七中用清水对金属基材表面进行清 洗的过程，保证水电镀时金属基材表面清洁无杂质，从而预先保证水电镀质量。
[0039] 步骤八中的HA-镀铬光亮剂能够直接购买，是由增速光亮剂、铜铁除杂剂、Gr3+控制 剂三部分组成。其中增速光亮剂、铜铁除杂剂主要由含NH 4+、SO A的脂肪族化合物和含N杂环 化合物组成，增速光亮剂可以使镀层结晶细致、提高阴极电流效率和分散能力。
[0040] 本工艺Jk为35~50A/dm2,阴极电流效率为23%~27%。在正常工作状态下，槽电压 比传统工艺要低1~2V，在受镀面积为0.1dm 2的实验条件下测得如下：
[0041] 当 JK = 20A/dm2，nK = 23%;
[0042] 当 JK = 35A/dm2，nK = 25%;
[0043] 当 JK = 50A/dm2，nK = 28%;
[0044] ijK = 75A/dm2，nK = 31%。
[0045] 上述Jk为电流密度，在此即为水电镀时的电流密度;ηκ为水电镀的效率。
[0046] 铜铁除杂剂可以和铜、铁生成难溶性物质，对Cr3+也有一定络合作用，Cr3+控制剂 主要由高价化合物组成，可以把铬从三价氧化成六价。使用HA-镀铬光亮剂，可以有效地控 制槽液的成分，长期使溶液保持最佳的工作状态，加上较大的阳极面积和较近的阴阳极间 距离，节约的电能是相当可观的。以2000A可控硅整流器为例：镀铬溶液组成为：CrO 3为 22(^/1、003:3〇42^为100:1.1，传统工艺与本工艺的各项工艺参数进行比较如下 ：
[0048] 因槽电压较低，所以用于升温的热能较少，加上槽液工作温度较高，自身的散热较 快，在同等冷却条件下，本工艺用于冷却槽液温度的冷却水，只是传统工艺的1/3~1/5,从 而节水环保。
[0049] 在正常工作条件下，本工艺也采用了传统的五级静水清洗，一级清洗水的质量浓 度为30~60g/L，第五级清洗水的CrO3质量浓度<5g/L，中和回收槽的Cr 3+质量浓度<lg/L，因 槽温较高，溶液的蒸发较多，所以补充的回收水也较多，使带出的溶液很好地得到回收，从 而节省原料。
[0050] 另外使用了HA-镀铬光亮剂对金属杂质也有一定去除能力，可以加快Cr3+的氧化速 度。
[0051 ]在步骤九中，对基材吹热风时，使用4台电热鼓风机从基材的前、后、左、右4个方向 同时向中间的基材吹出热风，使被清水喷淋冲洗后的基材实现快速烘干。
[0052]上述实施例用于对本发明作进一步的说明，但并不将本发明局限于这些具体实施 方式。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应理解为在本 发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种新型基材表面处理工艺，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一:利用数控机床对金属基材表面进行粗加工，并使金属基材的表面粗糙度Ra达 到20~50um; 步骤二：利用研磨机对金属基材进行抛光处理，使金属基材的表面粗糙度Ra达到2~ 3um； 步骤三:将金属基材固定于激光刻蚀机上，并使用三坐标测量仪进行辅助定位，定位精 度达到0.05mm; 步骤四：对金属基材进行激光雕刻，雕刻深度为0.2-0.8mm; 步骤五:使用抗氧化剂对金属基材进行表面抗氧化处理，所述抗氧化剂中抗氧剂BHT为 60-75g/L、抗氧剂264为87 · 5-103 · 6g/L、2，6_二叔丁基对甲酚为5 · 3-6 · 8g/L、十二烷基硫醇 为1.6-2. lmol/L、聚醚二元醇为0.9-1.3mol/L、氨基三甲叉膦酸为35.6-39.8g/L。 步骤六:使用金属除油剂对金属基材表面进行清洗，所述金属除油剂为乙醇、油酸、二 乙二醇和椰子油二乙醇酸的水溶液； 步骤七:使用水温为20-28摄氏度的清水对基材表面进行喷淋冲洗，喷淋冲洗时间为5-8s ； 步骤八:对金属基材进行水电镀处理，其中镀铬溶液中Gr03为220g/L，且Gr03与5〇4 2_的 浓度比为100 :1.1，HA-镀铬光亮剂为6ml/L，电镀完成后金属基材表面具有铬层厚度为 0.25um； 步骤九:对基材吹热风实现烘干;热风温度为24-26摄氏度，吹风烘干时间为20-30s。2. 根据权利要求1所述的一种新型基材表面处理工艺，其特征在于：在步骤五中，对金 属基材进行表面抗氧化处理的具体方式为将液态的抗氧化剂均匀喷淋至金属基材表面，同 时整体旋转金属基材，喷淋时间为45-55s，金属基材转速为20-30r/min。3. 根据权利要求1所述的一种新型基材表面处理工艺，其特征在于：在步骤六中，金属 除油剂的配方百分比为乙醇3-4%、油酸2-3%、二乙二醇5-7%、椰子油二乙醇胺13-20%， 余量为水。4. 根据权利要求1所述的一种新型基材表面处理工艺，其特征在于：在步骤八中，水镀 处理时水镀液的温度为41-45°C，水镀处理时间为32-40s。5. 根据权利要求1所述的一种新型基材表面处理工艺，其特征在于：在步骤九中，对基 材吹热风时热风的风速为100-120m/s。
【文档编号】B23K26/362GK106041434SQ201610675679
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月16日
【发明人】曾飞龙, 池必清, 何亚宁, 伍志伟, 胡锦春, 吴正翠, 王洪正, 项佳雯, 李晓洁, 卢梦奇, 张晓远, 朱建峰, 伍志林, 范志文
【申请人】上海蓝佩得模具科技有限公司