1.本发明属于阀门铸件的表面处理技术领域，具体涉及一种阀门铸件喷涂作业前的表面处理工艺。
背景技术：
2.阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。因此，在阀门出厂前，需要对阀门进行喷涂作业，以便提高阀门的使用寿命。
3.阀门在喷涂作业前，为了提高涂层的附着力，需要对阀门铸件进行表面处理。现有技术中，表面处理主要包括打磨、除锈、脱油脱脂以及喷砂处理。例如中国专利cn201810102281x公开了一种旋塞表面喷涂ptfe涂料的处理工艺，该技术方案中公开了对旋塞表面进行除锈、放入碱液中进行脱油脱脂以及喷砂处理，提高旋塞表面的粗糙度，从而提升涂层在旋塞表面的附着力，使得涂层不易发生脱落；但是该技术工艺无法解决涂层在外界因素的作用下易发生开裂的问题，并且随着涂层开裂程度的增大，涂层会发生大面积的脱落，从而造成涂层对旋塞保护作用的丧失。
技术实现要素：
4.本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种阀门铸件喷涂作业前的表面处理工艺，通过对阀门铸件进行表面处理，提升涂层在阀门铸件表面的附着力，以及增强涂层的抗开裂性能，从而实现涂层对阀门铸件实现长效保护的效果。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：一种阀门铸件喷涂作业前的表面处理工艺，具体处理工艺包括如下步骤：1）取阀门铸件，对其进行预处理，得到预处理后的阀门铸件；2）以预处理后的阀门铸件为基体，通过溶胶-凝胶以及水热的方法在阀门铸件表面构建纳米棒层；3）采用含硫水溶液和含银水溶液对阀门铸件表面的纳米棒层进行离子交换，使得阀门铸件表面形成复合纳米棒沉积层；4）将表面有复合纳米棒沉积层的阀门铸件浸入到浸渍液中，形成纳米管/纳米棒沉积层，烘干后即可完成表面处理。
6.本发明的较优技术方案，所述预处理依次包括打磨、喷砂、碱性除油除锈、磷化处理。
7.本发明中，所述喷砂处理可以去除阀门铸件表面的锈质、毛刺等杂质。
8.本发明的较优技术方案，所述喷砂处理中，以铸钢丸钢珠作为喷砂介质，所述喷砂介质的尺寸不超过50μm(300目）。
9.本发明的较优技术方案，所述喷砂处理中，喷砂机与铝合金压铸件的喷砂距离保
持在280-310mm，喷砂压力在0.5mpa以下。
10.本发明的较优技术方案，所述喷砂后，所述铝合金压铸件的表面达到sa2.5级。
11.本发明的较优技术方案，所述碱性除油除锈是采用氢氧化钠溶液，在温度为50-70℃下进行。
12.本发明的较优技术方案，所述碱性除油除锈的处理时间为10-25min，所用氢氧化钠溶液的浓度为15-25wt%。
13.本发明中，所述磷化处理可以给基体提供保护，在一定程度上防止基体被腐蚀，并为后续氧化锌纳米棒的沉积形成打底，提高氧化锌纳米棒层的附着力。
14.本发明的较优技术方案，所述磷化处理的温度为55-70℃，所述磷化处理的处理时间8-15min。
15.本发明的较优技术方案，经所述磷化处理形成的磷化膜的厚度为2-6g/m2。
16.本发明的较优技术方案，所述磷化处理的磷化液包括锰、锌中的至少一种元素的酸式磷酸盐与水；其中，所述磷化液的游离酸度与总酸度的比值为1:(10-15)。
17.本发明的较优技术方案，在本发明一实施方式中，每1l的所述磷化液包括以下重量的各组分：磷酸二氢锰10-23g，磷酸二氢锌15-25g，磷酸锌50-67g，亚硝酸钠0.6-1.3g，硝酸镍0.5-1.5g，柠檬酸1.0-2.3g，十二烷基磺酸钠0.2-1.0g，余量为水；其中，磷酸二氢锰、磷酸二氢锌为成膜物质，磷酸锌作为活化剂；亚硝酸钠和硝酸镍作促进剂，柠檬酸作为络合剂。
18.本发明的较优技术方案，在所述碱性除油除锈、磷化处理和钝化处理的各步骤之间，还包括：用水洗涤。
19.本发明的较优技术方案，在本发明一实施方式中，在所述喷砂之后的预处理依次包括碱性除油除锈、超声波下热水洗、冷水洗、磷化、热水洗。
20.本发明的较优技术方案，所述热水洗的温度为50-60℃，时长为1-5min；所述冷水洗可在流动的冷水下清洗1-3min。
21.经过上述的预处理，可以保证后续纳米棒沉积层可以较好的附着在阀门铸件表面。
22.本发明的较优技术方案，在所述溶胶-凝胶处理中，使用的混合溶液包括二水合乙酸锌、乙醇胺和超纯水。
23.本发明的较优技术方案，所述溶胶-凝胶处理中，混合溶液包括5.0-6.2g二水合乙酸锌，1.5-1.8ml的乙醇胺，以及500-650ml超纯水。
24.本发明的较优技术方案，所述混合溶液喷涂在预处理后的阀门铸件表面时，混合溶液的喷涂量控制在0.3-0.5l/m2。
25.本发明的较优技术方案，所述混合溶液喷涂结束后，阀门铸件在120-135℃下烘干10-20min。
26.本发明的较优技术方案，所述阀门铸件在烘干后还包括退火处理。
27.本发明的较优技术方案，所述退火处理中，以3-7℃/min的升温速度升温至500-520℃，退火处理30-40min。
28.经过上述溶胶-凝胶处理，在阀门铸件表面形成一层氧化锌薄膜，有利于后续水热法中氧化锌纳米棒的垂直生长。
29.本发明的较优技术方案，在所述水热处理中，使用的混合液包括六水合硝酸锌、六亚甲基四胺和超纯水。
30.本发明的较优技术方案，所述水热处理中，混合液包括29.2-32.8g六水合硝酸锌、12.8-15.6g六亚甲基四胺以及4.0-5.2l超纯水。
31.本发明的较优技术方案，所述水热处理在90-97℃下加热处理5-8h。
32.经过上述水热处理，可以在阀门铸件表面构建氧化锌纳米棒层，纳米棒层中垂直生长的氧化锌纳米棒可以作为后续纳米管的连接延伸体，利用氧化锌纳米棒将纳米管与阀门铸件表面连接，由于氧化锌纳米棒层是由大量垂直生长在阀门铸件表面的氧化锌纳米棒组成，其结构并非呈致密结构，因此在对阀门铸件进行喷涂作业时，阀门铸件基体与表面喷涂层的界面处存在有氧化锌纳米棒层，并且二者之间会形成互渗，使得氧化锌纳米棒会嵌入进喷涂层的浅底层中，从而使得氧化锌纳米棒表面沉积生长的纳米管可以以氧化锌纳米棒作为延伸体，从而全部嵌入到喷涂层中，从而实现纳米管可以完全嵌入在喷涂层中，并且通过氧化锌纳米棒与阀门铸件基体连接的效果。
33.通过在氧化锌纳米棒上沉积生长纳米管，利用氧化锌纳米棒作为连接延伸体，可以将纳米管全部延伸至喷涂层中，避免了将纳米管直接沉积生长在阀门铸件表面，造成大量纳米管堆积在阀门铸件与喷涂层的界面处，只有少量纳米管可以嵌入到喷涂层中的现象出现。
34.本发明的较优技术方案，所述含硫水溶液中，硫源为硫代乙酰胺。
35.本发明的较优技术方案，所述含硫水溶液中，包括10.5-16.0g硫代乙酰胺和4.0-4.9l超纯水。
36.本发明的较优技术方案，在所述含硫水溶液对阀门铸件表面进行离子交换时，工艺参数为温度60-70℃，时间12-15h。
37.本发明的较优技术方案，所述含硫水溶液对阀门铸件处理完成后，用去离子水进行反复冲洗。
38.经过上述含硫代乙酰胺的水溶液对氧化锌纳米棒进行离子交换处理，形成硫化锌纳米棒，使得纳米棒直径变粗，表面变得粗糙，从而有利于后续纳米管的沉积生长，以及有助于提高纳米管与纳米棒之间的结合强度。
39.本发明的较优技术方案，所述含银水溶液中，银源为硝酸银。
40.本发明的较优技术方案，所述含银水溶液的浓度为0.02-0.04mol/l。
41.本发明的较优技术方案，在所述含银水溶液对阀门铸件表面进行利息交换时，工艺条件为室温下避光反应4-10min。
42.本发明的较优技术方案，所述含银水溶液对阀门铸件处理完成后，置于生理盐水中快速漂洗，再用蒸馏水进行反复冲洗。
43.经过上述硝酸银溶液对硫化锌纳米棒进行阳离子交换处理后，纳米棒粗糙度得到进一步的增加，使得后续形成的纳米管与纳米棒之间的结合强度得到进一步的提升。
44.本发明的较优技术方案，所述浸渍液中包括无机镍盐、无机钴盐、有机硫化物。
45.本发明的较优技术方案，所述浸渍液中，无机镍盐为六水合硝酸镍，无机钴盐为六水合硝酸钴，有机硫化物为硫脲。
46.本发明的较优技术方案，所述浸渍液中，包括50-80mm六水合硝酸镍、100-135mm六
水合硝酸钴、400-500mm硫脲、200-240ml乙二胺以及3.0-3.6l的蒸馏水。
47.本发明的较优技术方案，在所述浸渍液中处理时，工艺参数为温度200-215℃，保温时间12-17h。
48.经过上述水热法将纳米管生长在纳米棒层上，在纳米棒层表面形成均匀生长分布的纳米管，由于生长的纳米管可以全部嵌入到喷涂层中，并且纳米管之间形成相互交联，从而在喷涂层中形成网状结构，并且该网状结构与阀门铸件的表面呈牢固连接，从而有助于提高喷涂层的抗开裂性能，以及提升喷涂层的附着力。
49.本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中，阀门铸件在喷涂作业前对其进行表面处理，通过在阀门铸件的表面构建复合纳米棒层，并且在纳米棒层上沉积生长硫钴镍纳米管，利用复合纳米棒作为连接延伸件，使得纳米管可以全部延伸至喷涂层中，从而实现纳米管可以完全嵌入在喷涂层中，并且通过复合纳米棒与阀门铸件基体相连接的效果，嵌入到喷涂层中的纳米管之间形成相互交联，从而在喷涂层中形成网状结构，可以起到消除以及分散应力的作用，并且该网状结构与阀门铸件的表面呈牢固连接，从而有助于提高喷涂层的抗开裂性能，以及提升喷涂层的附着力，使得涂层在阀门铸件表面不易发生开裂脱落的现象，从而使得喷涂层可以实现对阀门铸件长效保护的技术效果。
具体实施方式
50.实施例1一种阀门铸件喷涂作业前的表面处理工艺，具体处理工艺包括如下步骤：1）市售的a351材质不锈钢阀门铸件作为工件，先对其进行砂纸打磨，将打磨后的阀门铸件进行喷砂处理，具体如下：采用喷砂机以300目的铸钢丸钢珠作为喷砂介质，控制距工件的喷射距离保持在280mm左右，喷砂覆盖率大于100％，喷砂压力在0.5mpa以下，以去除铸件的锈质、毛刺等杂质；喷砂后，所述铝合金压铸件的表面达到sa2.5级；之后在温度为56℃左右的水蒸汽加热下，采用氢氧化钠溶液进行碱性化学除油除锈，时间为20min左右；然后在56℃左右的热水中进行超声波清洗，之后在流动的冷水中清洗3min；然后对工件进行磷化处理，具体如下：采用由mn(h2po4)2、zn(h2po4)2组成的酸性稀水溶液作为磷化液(其中，游离酸度与总酸度的比值为1:15)，在65℃下进行磷化处理12min中，形成的磷化膜的厚度为6g/m2，之后再将工件在58℃左右的热水中进行热水清洗3min，得到预处理后的阀门铸件；2）称取5.0g二水合乙酸锌，量取1.5ml的乙醇胺，加入到500ml超纯水中，并在室温下搅拌5h，将形成的混合溶液喷涂在预处理后的阀门铸件表面，混合溶液的喷涂量控制在0.3l/m2，放入烘箱中，在120℃下烘干10min，然后放入管式炉中，以3℃/min的升温速度升温至500℃，退火处理30min，自然冷却至室温，放入到含有29.2g六水合硝酸锌、12.8g六亚甲基四胺、4.0l超纯水的溶液中，放入烘箱，在90℃下加热5h，取出后经超声清洗，烘干，使得阀门铸件表面形成纳米棒沉积层；3）称取10.5g硫代乙酰胺溶于4.0l超纯水中，将表面有纳米棒沉积层的阀门铸件浸入其中，放入60℃烘箱中反应12h，待反应结束后取出，用去离子水反复冲洗，在60℃烘箱中烘干，再浸入到浓度为0.02mol/l的硝酸银溶液中，室温下避光反应4min，取出后在生理
盐水中快速漂洗，再用蒸馏水进行反复冲洗，烘干，使得阀门铸件表面形成复合纳米棒沉积层；4）将50mm六水合硝酸镍、100mm六水合硝酸钴、400mm硫脲和200ml乙二胺依次加入到3.0l的蒸馏水中，以80r/min不断搅拌15min，得到浸渍液，将表面有复合纳米棒沉积层的阀门铸件浸入到浸渍液中，转移至反应釜中，在200℃下保温12h，自然冷却至室温，形成纳米管/纳米棒沉积层，烘干后即可完成表面处理。
51.实施例2一种阀门铸件喷涂作业前的表面处理工艺，具体处理工艺包括如下步骤：1）取市售的a351材质不锈钢阀门铸件作为工件，按与上述实施例1相同的方法进行预处理；2）称取5.8g二水合乙酸锌，量取1.8ml的乙醇胺，加入到600ml超纯水中，并在室温下搅拌6h，将形成的混合溶液喷涂在预处理后的阀门铸件表面，混合溶液的喷涂量控制在0.4l/m2，放入烘箱中，在125℃下烘干15min，然后放入管式炉中，以5℃/min的升温速度升温至510℃，退火处理35min，自然冷却至室温，放入到含有31.5g六水合硝酸锌、14.2g六亚甲基四胺、4.6l超纯水的溶液中，放入烘箱，在95℃下加热6h，取出后经超声清洗，烘干，使得阀门铸件表面形成纳米棒沉积层；3）称取13.2g硫代乙酰胺溶于4.5l超纯水中，将表面有纳米棒沉积层的阀门铸件浸入其中，放入65℃烘箱中反应13h，待反应结束后取出，用去离子水反复冲洗，在70℃烘箱中烘干，再浸入到浓度为0.03mol/l的硝酸银溶液中，室温下避光反应8min，取出后在生理盐水中快速漂洗，再用蒸馏水进行反复冲洗，烘干，使得阀门铸件表面形成复合纳米棒沉积层；4）将65mm六水合硝酸镍、120mm六水合硝酸钴、460mm硫脲和230ml乙二胺依次加入到3.5l的蒸馏水中，以120r/min不断搅拌20min，得到浸渍液，将表面有复合纳米棒沉积层的阀门铸件浸入到浸渍液中，转移至反应釜中，在210℃下保温15h，自然冷却至室温，形成纳米管/纳米棒沉积层，烘干后即可完成表面处理。
52.实施例3一种阀门铸件喷涂作业前的表面处理工艺，具体处理工艺包括如下步骤：1）市售的a351材质不锈钢阀门铸件作为工件，按与上述实施例1相同的方法进行预处理；2）称取6.2g二水合乙酸锌，量取1.8ml的乙醇胺，加入到650ml超纯水中，并在室温下搅拌7h，将形成的混合溶液喷涂在预处理后的阀门铸件表面，混合溶液的喷涂量控制在0.5l/m2，放入烘箱中，在135℃下烘干20min，然后放入管式炉中，以7℃/min的升温速度升温至520℃，退火处理40min，自然冷却至室温，放入到含有32.8g六水合硝酸锌、15.6g六亚甲基四胺、5.2l超纯水的溶液中，放入烘箱，在97℃下加热8h，取出后经超声清洗，烘干，使得阀门铸件表面形成纳米棒沉积层；3）称取16.0g硫代乙酰胺溶于4.9l超纯水中，将表面有纳米棒沉积层的阀门铸件浸入其中，放入70℃烘箱中反应15h，待反应结束后取出，用去离子水反复冲洗，在80℃烘箱中烘干，再浸入到浓度为0.04mol/l的硝酸银溶液中，室温下避光反应10min，取出后在生理盐水中快速漂洗，再用蒸馏水进行反复冲洗，烘干，使得阀门铸件表面形成复合纳米棒沉积
层；4）将80mm六水合硝酸镍、135mm六水合硝酸钴、500mm硫脲和240ml乙二胺依次加入到3.6l的蒸馏水中，以160r/min不断搅拌30min，得到浸渍液，将表面有复合纳米棒沉积层的阀门铸件浸入到浸渍液中，转移至反应釜中，在215℃下保温17h，自然冷却至室温，形成纳米管/纳米棒沉积层，烘干后即可完成表面处理。
53.对照组阀门铸件进行预处理，具体方法如下：市售的a351材质不锈钢阀门铸件作为工件，先对其进行砂纸打磨，将打磨后的阀门铸件进行喷砂处理，具体如下：采用喷砂机以300目的铸钢丸钢珠作为喷砂介质，控制距工件的喷射距离保持在280mm左右，喷砂覆盖率大于100％，喷砂压力在0.5mpa以下，以去除铸件的锈质、毛刺等杂质；喷砂后，所述铝合金压铸件的表面达到sa2.5级；之后在温度为56℃左右的水蒸汽加热下，采用氢氧化钠溶液进行碱性化学除油除锈，时间为20min左右；然后在56℃左右的热水中进行超声波清洗，之后在流动的冷水中清洗3min；然后对工件进行磷化处理，具体如下：采用由mn(h2po4)2、zn(h2po4)2组成的酸性稀水溶液作为磷化液(其中，游离酸度与总酸度的比值为1:15)，在65℃下进行磷化处理12min中，形成的磷化膜的厚度为6g/m2，之后再将工件在58℃左右的热水中进行热水清洗3min，得到预处理阀门铸件。
54.测试实验1.1涂层附着力测试使用杜邦耐磨ptfe涂料，将其均匀喷涂在实施例1-3以及对照组提供的阀门铸件试样表面，涂层厚度在20μm左右，待涂层干燥后，参照astm d3359-93《胶带法测试附着力的标准方法》对涂层进行附着力测试，具体方法如下：采用划“x”法，割到阀门铸件基体，贴上压敏胶带并撕下，其中附着力分为0-5级。
55.结果如下：实施例1-3的阀门铸件试样，涂层结合力均可以达到5级，对照组的阀门铸件试样，涂层结合力可以达到4级，表明涂层在阀门铸件试样表面具有优异的附着力。
56.1.2涂层抗开裂测试使用优宝ptfe涂料（深圳市优宝新材料科技有限公司提供），将其均匀喷涂在实施例1-3以及对照组提供的阀门铸件试样表面，涂层厚度在20μm左右，待涂层干燥后，将阀门铸件置于-50℃环境下放置2h，然后置于250℃环境下放置2h，重复操作3次，将阀门铸件试样的温差控制在300℃，检测涂层形貌。
57.结果如下：实施例1-3提供的阀门铸件试样，涂层无变形和裂纹；对照组提供的阀门铸件试样，涂层发生变形，并有少量裂纹出现。
58.通过上述测试结果可知，本发明中的表面处理工艺，通过对阀门铸件进行表面处理，可以有效的提高表面涂层的附着力，并且还可以提高喷涂层的抗开裂性能，使得涂层在阀门铸件表面不易发生开裂脱落的现象，从而使得喷涂层可以实现对阀门铸件长效保护的技术效果。
59.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。