一种精密螺丝的表面处理方法
【专利摘要】本发明提供了一种精密螺丝的表面处理方法，该方法可在精密螺丝的螺纹表面比较牢固地形成有机聚合物制成的保护性薄膜层，从而加强其抗磨损性能，能够增加精密螺丝反复拆装的耐耗次数。
【专利说明】一种精密螺丝的表面处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械加工领域，更具体地，涉及一种精密螺丝的表面处理方法。
【背景技术】
[0002]精密螺丝具有经过专门设计的螺纹曲线，选用车削加工表现良好的金属材质作为原料，并通过高精确性的金属加工形成。精密螺丝的咬合能力稳定持久，具有较高的气闭、液闭性能。为了保护螺纹和加强封闭，在车削加工之后，一般还需要对精密螺丝进行表面处理。
[0003]目前，常用的螺丝表面处理工艺包括镀层以及涂脂。通过镀层加工，可在螺丝表面形成铜、锌或者磷化锌镀层，特别是铜镀层具有较好的性能。但是，镀层在螺丝安装和拆卸过程中比较容易磨损，一般经过三次以上的反复拆装，镀层就会因损坏过度而失效，并且无法修复。在精密螺丝上涂抹螺纹脂也是一种有效的表面处理方法，可以改善螺纹之间的接触状态，填补咬合螺纹之间的空隙，而且能够在螺纹装卸过程中起到润滑作用，成本也比镀层低。但是，螺纹脂在防止精密螺丝磨损方面的保护效果相对更差一些，特别是在涂抹量不充足的情况下，会大大增加螺纹脱丝风险。另外，精密螺丝经过车削加工，其螺纹间隙当中不可避免地会残留细微的金融颗粒。虽然肉眼几乎不可看到，但是这些颗粒会明显地增加对螺纹的磨损，同时又很难通过清洗而完全除去。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种精密螺丝的表面处理方法，该方法可在精密螺丝的螺纹表面比较牢固地形成有机聚合物制成的保护性薄膜层，从而加强其抗磨损性能，能够增加精密螺丝反复拆装的耐耗次数。
[0005]本发明所述的精密螺丝的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤:在超声振荡环境下通过清洗液冲洗精密螺丝的螺纹，清除其间的金属颗粒；对经过冲洗并干燥后的精密螺丝的螺纹表面，在500至700摄氏度的温度条件下以熔融状态的氮化合物进行氮化处理；对经过氮化处理并清洗之后的精密螺丝的螺纹表面，在90摄氏度的温度条件下以磷酸混合物进行磷酸化处理；对经过磷酸化处理的精密螺丝的螺纹表面涂布混合有有机树脂以及二硫化钥成份的粉末剂，在150至250摄氏度温度条件下进行热处理，形成有机聚合物制成的保护性薄膜层。
[0006]优选的是，氮化处理中所应用的氮化合物为氰化钠、氰化钾、氰酸钠、氰酸钾、碳酸钠、碳酸钾混合物。
[0007]进一步优选的是，所述氮化合物中各成份的比例为:氰化钠25重量份、氰化钾10重量份、氰酸钠25重量份、氰酸钾10重量份、碳酸钠20重量份以及碳酸钾混合物10重量份。
[0008]优选的是，所述氮化合物为氰酸钠、氰酸钾、碳酸钠、碳酸钾混合物。
[0009]进一步优选的是，所述氮化合物中各成份的比例为:氰酸钠10重量份、氰酸钾45重量份、碳酸钠10重量份、碳酸钾混合物35重量份。
[0010]优选的是，所述磷酸化处理中使用的磷酸混合物为含有二价锰离子、二价铁离子及二价镍离子元素的磷酸锰系溶液。
[0011]优选的是，所述混合有有机树脂以及二硫化钥成份的粉末剂中，所述有机树脂包括以下至少一种:环氧树脂、聚酰胺一酰亚胺基树脂。
[0012]进一步优选的是，所述有机树脂成份的环氧树脂平均分子量为42000，聚酰胺一酰亚胺基树脂的平均分子量为20000，二硫化钥的颗粒小于3微米，并且有机树脂与二硫化钥的比例为:有机树脂100重量份，二硫化钥60至80重量份。
[0013]进一步优选的是，所述粉末剂中添加铜和锌金属粉末中的至少一中，并且所述金属粉末的颗粒小于5微米，所述金属粉末与所述混合有有机树脂以及二硫化钥成份的粉末剂的比例为:金属粉末20重量份，有机树脂以及二硫化钥成份的粉末剂80重量份。
[0014]优选的是，所述氮化处理的时间持续至少30分钟，并且所述磷酸化处理的时间持续至少15分钟，对混合有有机树脂以及二硫化钥成份的粉末剂的热处理时间持续至少30分钟。
[0015]本发明通过上述表面处理方法，在精密螺丝的螺纹表面形成了氮化、磷酸化和有机聚合物三层微观结构共同组成包覆性薄膜，与螺纹的金属表面实现了可靠的接合和保护，加强了表面抗磨损性能，对金属切削加工中残留的颗粒物实现了包覆，降低了表面粗糙度，能够增加精密螺丝反复拆装的耐耗次数。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0017]图1是本发明所述精密螺丝的表面处理方法的总体流程图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。
[0019]图1是本发明所述的精密螺丝的表面处理方法的总体流程图。所述表面处理方法包括超声清洗、化学清洗、氮化处理、磷酸化处理、涂布、热处理等步骤。
[0020]首先，在超声振荡环境下通过清洗液冲洗精密螺丝的螺纹，清除其间的金属颗粒。可将精密螺丝件置入带有超声换能器的槽体中，在超声波振荡的条件下，将达到预定流速和压强的清洗液水流喷射至该精密螺丝件，经反复冲洗20分钟以上后取出并干燥。
[0021]在化学水洗过程中，主要采用水样脱脂剂进行脱脂，然后清洗脱脂剂，再浸入10%左右盐酸溶液约15秒钟，进而用清水进行彻底的反复清洗，并充分干燥。
[0022]氮化处理的工艺是在500至700摄氏度的温度条件下，将精密螺丝件置入熔融状态的氮化合物中进行洗浴，时间持续至少30分钟。可采用以下两个系列的氮化合物中的任意一个:系列一的氮化合物为氰化钠、氰化钾、氰酸钠、氰酸钾、碳酸钠、碳酸钾混合物，优选各成份的比例为:氰化钠25重量份、氰化钾10重量份、氰酸钠25重量份、氰酸钾10重量份、碳酸钠20重量份以及碳酸钾混合物10重量份。系列二的氮化合物只包括氰酸钠、氰酸钾、碳酸钠、碳酸钾混合物，各成份的比例为:氰酸钠10重量份、氰酸钾45重量份、碳酸钠10重量份、碳酸钾混合物35重量份。氮化处理可在螺纹表面形成厚度约2至10微米的包覆膜，该微观结构可以为后续的磷酸化处理提供良好的基底，能够与后续通过磷酸化处理形成的包覆层实现良好结合。
[0023]对经过氮化处理之后的精密螺丝的螺纹表面，首先冷却并进行脱脂，然后再以浓度5%以内的硫酸在室温下冲洗5秒钟以内，进而用清水冲洗干净，再以焦磷酸钠进行前处理，之后以磷酸混合物进行磷酸化处理。磷酸化处理采用含有二价锰离子、二价铁离子及二价镍离子元素的磷酸锰系溶液，其在溶液中的重量比例关系为:二价锰离子8g/L，二价镍离子0.2g/L，二价铁离子0.5g/L，磷酸基35g/L，可见磷酸锰系为溶液主成份。精密螺丝在90摄氏度的温度条件下浸入磷酸锰系溶液洗浴至少15分钟，形成磷酸化处理后的包覆层。后续处理中生成的有机聚合物与磷酸化处理后的包覆层具有极强的粘附性，能够有效提升螺纹表面保护性薄膜层的耐久度。
[0024]对经过磷酸化处理的精密螺丝的螺纹表面，下面均匀涂布混合有有机树脂、二硫化钥成份的粉末剂，该粉末剂中还可以添加铜、锌或铜锌混合金属粉末。在上述粉末剂中，所述有机树脂包括环氧树脂及聚酰胺一酰亚胺基树脂中的至少一种，其中环氧树脂平均分子量为42000，聚酰胺一酰亚胺基树脂的平均分子量为20000。二硫化钥的颗粒小于3微米，并且有机树脂与二硫化钥的比例为:有机树脂100重量份，二硫化钥60至80重量份。所述金属粉末的颗粒小于5微米，所述金属粉末与所述混合有有机树脂以及二硫化钥成份的粉末剂的比例为:金属粉末20重量份，有机树脂以及二硫化钥成份的粉末剂80重量份。对于涂布后的精密螺丝件，在150至250摄氏度温度条件下进行热处理至少30分钟，形成有机聚合物制成的保护性薄膜层，该保护性薄膜具有良好的润滑性和包覆性，并且自身的硬度、韧性均较好，加入的铜、锌金属颗粒有助于进一步提高其耐磨性。
[0025]可见，本发明通过上述表面处理方法，在精密螺丝的螺纹表面形成了氮化、磷酸化和有机聚合物三层微观结构共同组成包覆性薄膜，与螺纹的金属表面实现了可靠的接合和保护，加强了表面抗磨损性能，对金属切削加工中残留的颗粒物实现了包覆，降低了表面粗糙度，能够增加精密螺丝反复拆装的耐耗次数。
[0026]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，本发明还可以应用在其它设备中；以上描述中的尺寸和数量均仅为参考性的，本领域技术人员可根据实际需要选择适当的应用尺寸，而不脱离本发明的范围。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种精密螺丝的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤:在超声振荡环境下通过清洗液冲洗精密螺丝的螺纹，清除其间的金属颗粒；对经过冲洗并干燥后的精密螺丝的螺纹表面，在500至700摄氏度的温度条件下以熔融状态的氮化合物进行氮化处理；对经过氮化处理并清洗之后的精密螺丝的螺纹表面，在90摄氏度的温度条件下以磷酸混合物进行磷酸化处理；对经过磷酸化处理的精密螺丝的螺纹表面涂布混合有有机树脂以及二硫化钥成份的粉末剂，在150至250摄氏度温度条件下进行热处理，形成有机聚合物制成的保护性薄膜层。
2.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，氮化处理中所应用的氮化合物为氰化钠、氰化钾、氰酸钠、氰酸钾、碳酸钠、碳酸钾混合物。
3.根据权利要求2所述的表面处理方法，其特征在于，所述氮化合物中各成份的比例为:氰化钠25重量份、氰化钾10重量份、氰酸钠25重量份、氰酸钾10重量份、碳酸钠20重量份以及碳酸钾混合物10重量份。
4.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述氮化合物为氰酸钠、氰酸钾、碳酸钠、碳酸钾混合物。
5.根据权利要求4所述的表面处理方法，其特征在于，所述氮化合物中各成份的比例为:氰酸钠10重量份、氰酸钾45重量份、碳酸钠10重量份、碳酸钾混合物35重量份。
6.根据以上权利要求任意一项所述的表面处理方法，其特征在于，所述磷酸化处理中使用的磷酸混合物为含有二价锰离子、二价铁离子及二价镍离子元素的磷酸锰系溶液。
7.根据以上权利要求任意一项所述的表面处理方法，其特征在于，所述混合有有机树脂以及二硫化钥成份的粉末剂中，所述有机树脂包括以下至少一种:环氧树脂、聚酰胺一酰亚胺基树脂。
8.根据权利要求7所述的表面处理方法，其特征在于，所述有机树脂成份的环氧树脂平均分子量为42000，聚酰胺一酰亚胺基树脂的平均分子量为20000，二硫化钥的颗粒小于3微米，并且有机树脂与二硫化钥的比例为:有机树脂100重量份，二硫化钥60至80重量份。
9.根据权利要求8所述的表面处理方法，其特征在于，所述粉末剂中添加铜和锌金属粉末中的至少一中，并且所述金属粉末的颗粒小于5微米，所述金属粉末与所述混合有有机树脂以及二硫化钥成份的粉末剂的比例为:金属粉末20重量份，有机树脂以及二硫化钥成份的粉末剂80重量份。
10.根据以上权利要求任意一项所述的表面处理方法，其特征在于，所述氮化处理的时间持续至少30分钟，并且所述磷酸化处理的时间持续至少15分钟，对混合有有机树脂以及二硫化钥成份的粉末剂的热处理时间持续至少30分钟。
【文档编号】C23C28/00GK104264105SQ201410462375
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】陈双, 周礼明 申请人:奥展实业有限公司