一种砂型铸铝机箱重防腐防护处理方法与流程

1.本发明涉及金属材料腐蚀与防护领域，更具体地说，它涉及一种砂型铸铝机箱重防腐防护处理方法。


背景技术：

2.我国是世界上最早使用涂料与涂装技术的国家，涂装技术做为表面处理重要的组成部分，在金属材料的腐蚀防护、外观装饰、特性功能等方面起到重要作用。砂型铸铝件因其工艺简单、可切削性及价格等优势，广泛用于现代工业生产中。
3.常规喷漆等工艺方法后，能满足湿热试验两个循环周期表面涂膜能不起泡、不起层的要求。
4.但随着gjb150.9a-2009湿热试验的试验周期需至十个循环周期，对砂型铸铝件防腐及表面涂膜耐湿热提出更高的要求，湿热试验后，砂型铸铝件涂膜容易出现涂膜起泡、缩孔等质量缺陷。砂型铸铝件箱体表面涂装返工难度大、范围广，不仅增加产品延期交付的风险，还造成人员工时、材料等巨大浪费。
5.因此，砂型铸铝件涂装工艺基本按照常规铝合金铣削件涂装工艺进行施工，在实际运用过程中，砂型铸铝件涂层质量容易出现如下缺陷：砂型铸铝件有气孔等影响涂装质量的缺陷；砂型铸铝件进行导电氧化后，容易出现返碱等缺陷，返碱降低了涂层的附着力，涂层易出现脱落、掉皮等质量缺陷；将当前常规铝合金涂装工艺运用到砂型铸铝件机箱上，其涂层达不到gjb150.9a-2009湿热试验十个循环周期的要求，涂层容易出现涂膜起泡、缩孔等质量缺陷。
6.因此，如何解决砂型铸铝件涂层后质量容易缺陷的问题是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种砂型铸铝机箱重防腐防护处理方法，解决现有技术中砂型铸铝件进行导电氧化后，容易出现“返碱”的缺陷，导致铸铝件涂层时易出现脱落、掉皮等质量缺陷。
8.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
9.一种砂型铸铝机箱重防腐防护处理方法，包括以下步骤：
10.步骤一，对砂型铸铝件进行加工处理；
11.步骤二，对步骤一加工后的砂型铸铝件进行导电氧化，在砂型铸铝件的表面形成铬酸盐氧化膜；
12.步骤三，对经步骤二处理后的砂型铸铝件的底、中间层与面喷涂油漆。
13.本发明对加工后的砂型铸铝件进行导电氧化，在砂型铸铝件的表面形成铬酸盐氧化膜，使砂型铸铝件氧化膜质量提高，减少氧化膜层“返碱”现象，避免在进行对砂型铸铝件的底、中间层与面喷涂油漆时，涂层易出现脱落、掉皮等质量缺陷。
14.进一步的，所述步骤一中，对砂型铸铝件进行加工处理的具体步骤如下：
15.控制砂型铸铝件的熔炼与浇注温度，并缩短熔炼时间；
16.使用洁净干燥且无腐蚀的新料，回炉料比例小于15％；
17.粘接剂使用以白泥或膨润土，采用干型浇注且型砂要烘透；
18.执行浇注工艺时，使合金液流平稳的充型砂型铸铝件。
19.进一步的，熔炼和浇注温度大于或等于260℃，熔炼时间小于或等于1h。
20.进一步的，所述步骤二中，对砂型铸铝件进行导电氧化处理的具体步骤如下：
21.对砂型铸铝件进行有机除油处理；
22.对除油后的砂型铸铝件进行流水洗后进入碱蚀工序；
23.碱蚀工序完成后进行热水流清洗；
24.对经流水洗后的砂型铸铝件进行超声波清洗；
25.将超声波清洗后的砂型铸铝件进行铬酸盐氧化，形成厚度为1微米的铬酸盐氧化膜。
26.进一步的，有机除油工序中，在温度为25℃采用洗涤汽油对砂型铸铝件进行除油；
27.碱蚀工序中，强碱的浓度为20-35g/l，温度为40-60℃，碱蚀工序的时间为30-120s；
28.热水流工序中，温度为40-80℃，清洗时间为3-5s；
29.铬酸盐氧化工序中，铬酸盐氧化添加液的浓度为12-25％，添加液的ph值为3.7-4，氧化温度为30-40℃，氧化时间为120-240秒。
30.进一步的，所述步骤三中，对已进行加工和氧化处理的砂型铸铝件进行重防腐涂装，其具体步骤如下：
31.将砂型铸铝件置于烘箱中进行烘烤除油；
32.除油后对砂型铸铝件进行刮腻子；
33.刮腻子完成后对砂型铸铝件进行底漆喷涂；
34.喷涂底漆完成后，对砂型铸铝件进行中间漆喷涂；
35.中间漆喷涂合格后，对砂型铸铝件进行面漆喷涂。
36.进一步的，烘箱的温度为150℃，烘烤的时间为4h。
37.进一步的，砂型铸铝件喷涂底漆与面漆均需分两次进行喷涂，中间漆只需一次喷漆，其中，油漆涂-4粘度为20～25s，静置熟化30min，两次底漆喷涂结束后均需进行刮腻子操作。
38.进一步的，选择0.5mm厚的钢制刮刀，按配比调好原子灰，对砂型铸铝件微孔或缺陷处刮腻子，刮涂腻子时刮涂顺序先上后下，先平面再棱角，腻子一道只能刮涂0.3～0.5mm厚，若砂型铸铝件微孔封堵不良的，需进行多次刮涂。
39.进一步的，喷漆时对砂型铸铝件四方交叉喷涂，对喷漆后的砂型铸铝件进行烘干并打磨，底涂层的厚度大于或等于80微米，中间涂层喷涂完成后其涂层总厚度大于或等于120微米，面漆喷涂结束后其涂层的总厚度大于或等于150微米。
40.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
41.本发明对砂型铸铝件进行加工处理使得箱体铸造针孔、气孔大幅减少，再进行导电氧化后其铝件表面的氧化膜质量得到明显改善，对其采用重防腐涂装后，进行附着力测试，涂层附着力均能达到一级，经gjb150.9a-2009湿热试验的十个周期试验，涂层未出现起
泡、脱落。
附图说明
42.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
43.图1为本发明一实施例提供的砂型铸铝件氧化工艺流程图；
44.图2为本发明一实施例提供的砂型铸铝件重防腐涂装工艺流程图；
45.图3为本发明一实施例提供的铸铝件重防腐涂层湿热试验谱图。
具体实施方式
46.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
47.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
48.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
49.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
50.实施例
51.如图1与图2所示，本实施例提供一种砂型铸铝机箱重防腐防护处理方法，包括以下步骤：
52.步骤一，对砂型铸铝件进行加工处理；
53.步骤二，对步骤一加工后的砂型铸铝件进行导电氧化，在砂型铸铝件的表面形成铬酸盐氧化膜；
54.步骤三，对经步骤二处理后的砂型铸铝件的底、中间层与面喷涂油漆。
55.具体的，步骤一中，目的在于减少砂型铸铝件的针孔与气孔。砂型铸铝涂装难以保证涂层性能，这与砂型铸铝件本身针孔、气孔缺陷有较大关联，针孔在放大镜下呈现出互不连接的小孔眼，针孔不规则的分布于铸件各部位，其厚大断面和冷却速度较小的部位更为严重，针孔主要是在铸造过程中熔炼温度控制不当造成，当熔炼和浇注温度低于260℃时，液态铝容易与空气中的水蒸气接触生成氢氧化铝与氢气，氢氧化铝进一步反应生成三氧化二铝，随着温度的升高，三氧化二铝成为氧化夹杂物，氢气则进入铝液，形成针孔。氧化夹杂物在后续的氧化处理中，与稀酸反应进一步形成针孔。气孔则是由于侵入性气体造成的空洞，无定形状，气孔主要是铝液在浇入铸型过程中，由于水蒸气聚集，形成较多的高气压中
心点，当气压使气流的方向出现左右移动时，加之砂型通气不良，当气压达到一定值时，气体便被挤压侵入铝液中，形成气孔。因此需要对砂型铸铝件进行加工处理使得针孔与气孔的数量减少，保证砂型铸铝件基体完整良好。
56.步骤二中，目的在于提升砂型铸铝件的氧化质量。常规的铝合金氧化工序会导致砂型铸铝件进行导电氧化后，容易出现返碱等缺陷，返碱降低了涂层的附着力，涂层易出现脱落、掉皮等质量缺陷。因此本实施例对常规的氧化工序进行优化改进，以减少返碱的现象，从而导致的涂层脱落、掉皮等质量缺陷。
57.步骤三中，目的在于使得砂型铸铝件能够达到gjb150.9a-2009湿热试验十个循环周期的要求，且砂型铸铝件的涂层不发生起泡与脱落现象。当前常规铝合金涂装工艺运用到砂型铸铝件机箱上，其涂层达不到gjb150.9a-2009湿热试验十个循环周期的要求，涂层容易出现涂膜起泡、缩孔等质量缺陷。因此，本技术基于对砂型铸铝铸造工艺、砂型铸铝零件表面导电氧化工艺提出并实施工艺优化，使其与重防腐涂装工艺共同构成砂型铸铝件的表面防护工艺，使得其涂层完全可以通过gjb150.9a-2009湿热试验的十个循环周期试验。
58.本实施例更进一步的一实施例是对砂型铸铝件进行加工处理，减少砂型铸铝件的针孔与气孔，所述步骤一中，对砂型铸铝件进行加工处理的具体步骤如下：
59.控制砂型铸铝件的熔炼与浇注温度，并缩短熔炼时间；
60.使用洁净干燥且无腐蚀的新料，回炉料比例小于15％；
61.粘接剂使用以白泥或膨润土，采用干型浇注且型砂要烘透；
62.执行浇注工艺时，使合金液流平稳的充型砂型铸铝件。
63.具体的，对砂型铸铝件的熔炼与浇注的要保证铝件的充型能力的前提下，通过缩短熔炼时间，严格控制控制熔炼及浇注温度，减少针孔形成倾向。
64.对于回炉料比例小于15％，这样的处理的意义在于，保证砂型铸铝件的质量。新料为未进行熔炼与浇注的全新铝，因为每次铸件时所熔炼的铝形成的铝液不一定会完全使用完，如果将剩余的铝液当做废料进行处理，这不免浪费。但是如果将剩余的铝液与新熔炼的铝液混合，当已熔炼的铝液的比例过多时，铸成的砂型铸铝件的针孔与气孔的数量会增加，因此，经过许多次后的尝试与实验，对已经经历过第一次熔炼的铝液进行回炉时，将回炉比例控制在15％以内，其成型的砂型铸铝件的针孔与气孔的数量与采用全新的铝液并无太大的差别。
65.白泥与膨润土具有良好的粘结性、可塑性和透气性，可以减少气体的生成，并且可保证砂型铸铝件的外观性良好。
66.在浇注时，平稳使合金液流平稳的充型整个砂型铸铝件，可以保证铝件整体的质量与外观均达到优良状态。
67.本实施例更进一步的一实施例是对砂型铸铝件进行加工处理时的时间与温度进行限定，熔炼和浇注温度大于或等于260℃，熔炼时间小于或等于1h。
68.具体的，温度为什么要大于或等于260℃以及熔炼时间的控制，在上述实施例中关于针孔的产生原因中已叙述，此处不再叙述。
69.本实施例更进一步的一实施例是对已加工处理后的砂型铸铝件进行氧化处理，以提高氧化质量，如图1所示，所述步骤二中，对砂型铸铝件进行导电氧化处理的具体步骤如下：
70.对砂型铸铝件进行有机除油处理；
71.对除油后的砂型铸铝件进行流水洗后进入碱蚀工序；
72.碱蚀工序完成后进行热水流清洗；
73.对经流水洗后的砂型铸铝件进行超声波清洗；
74.将超声波清洗后的砂型铸铝件进行铬酸盐氧化，形成厚度为1微米的铬酸盐氧化膜。
75.具体的，可选用180#洗涤汽油作为除油清洗剂，由于洗涤汽油去油能力强，挥发快，无异物残留，除油效果好，可去除砂型铸铝件上的残留异物或油渍等。
76.如图1所示，除去已进行的有机除油工序，还需进行装挂、化学除油、热水洗、流水洗、碱蚀、铬酸盐氧化等一系列工序，均是常规的铝合金氧化处理工序。本技术的主要发明构思在于再常规的铝合金氧化处理工序上加上有机除油、在碱蚀工序后增加热水洗和进行超声波清洗。再碱蚀工序后增加热水洗工序，热水与残留碱液中和，防止继续腐蚀砂型铸铝件表面。增设超声波清洗工序，采用超声波对砂型铸铝件进行清洗，可进一步减少铝件表面的油污。杂质的残留，以实现减少氧化膜层“返碱”现象。
77.本实施例更进一步的一实施例是对已加工处理后的砂型铸铝件氧化处理工序的具体实施方式，有机除油工序中，在温度为25℃采用洗涤汽油对砂型铸铝件进行除油；
78.碱蚀工序中，强碱的浓度为20-35g/l，温度为40-60℃，碱蚀工序的时间为30-120s；
79.热水流工序中，温度为40-80℃，清洗时间为3-5s；
80.铬酸盐氧化工序中，铬酸盐氧化添加液的浓度为12-25％，添加液的ph值为3.7-4，氧化温度为30-40℃，氧化时间为120-240秒。
81.具体的，如图1所示，有机除油后，砂型铸铝件需自干后在进行装挂，热水流冲洗砂型铸铝件，需热水的温度为40-80℃，清洗时间为3-5s，氧化处理生成氧化膜的后需一系列工序，如吹干、烘干等，均是氧化处理工序中常规处理操作，此处不再叙述。
82.本实施例更进一步的一实施例是对经步骤二氧化处理的砂型铸铝件进行重防腐涂装，如图2所示，所述步骤三中，对已进行加工和氧化处理的砂型铸铝件进行重防腐涂装，其具体步骤如下：
83.将砂型铸铝件置于烘箱中进行烘烤除油；
84.除油后对砂型铸铝件进行刮腻子；
85.刮腻子完成后对砂型铸铝件进行底漆喷涂；
86.喷涂底漆完成后，对砂型铸铝件进行中间漆喷涂；
87.中间漆喷涂合格后，对砂型铸铝件进行面漆喷涂。
88.具体的，根据介质扩散理论及fick定律可以推出，湿气介质渗透到涂层—砂型铸铝件基体界面的时间t为：其中，l为涂层厚度，d为湿气介质在涂层扩散系数，受试验温度及压力影响，但基本恒定。上式说明，湿气介质需浸入涂层的时间越长，其涂层厚度越厚。经过多次对比与实验，最终确定选用tb06-9丙烯酸聚氨酯底漆作为底涂层，s06-n-1聚氨酯厚膜底漆作为中间涂层，ts96-61氟聚氨酯半光磁漆作为面涂层。
89.如图2所示，重防腐工艺需进行喷漆、刮腻子处理与打磨一系列工序，均是常规性
处理，但是对于喷漆的厚度、烘烤除油则是本技术的发明构思所在。
90.本实施例更进一步的一实施例对烘烤除油的温度和时间进行解释，烘箱的温度为150℃，烘烤的时间为4h。
91.具体的，如图2所示，经过步骤一与步骤二的砂型铸铝件机箱铸造、氧化质量均得到提升，但少量的砂型铸铝件微孔仍会残留氧化酸碱溶液，将铸件放置烘箱进行烘干去除残留氧化酸碱溶液。
92.本实施例更进一步的一实施例对喷涂漆进行解释，砂型铸铝件喷涂底漆与面漆均需分两次进行喷涂，中间漆只需一次喷漆，其中，油漆涂-4粘度为20～25s，静置熟化30min，两次底漆喷涂结束后均需进行刮腻子操作。
93.具体的，如图2所示，喷涂底漆、中间漆与面漆，温度均在100-120℃，喷涂需在1.5h-2h完成，对于刮腻子与补刮腻子，则在温度为80-100℃条件下进行，刮腻子需在0.5-1h完成。
94.本实施例更进一步的一实施例对刮腻子进行解释，如图2所示，选择0.5mm厚的钢制刮刀，按配比调好原子灰，对砂型铸铝件微孔或缺陷处刮腻子，刮涂腻子时刮涂顺序先上后下，先平面再棱角，腻子一道只能刮涂0.3～0.5mm厚，若砂型铸铝件微孔封堵不良的，需进行多次刮涂。
95.具体的，如图2所示，原子灰又称不饱和树脂腻子是由不饱和树酯、滑石粉、苯乙烯等料经搅拌研磨而成的主体灰及固化剂组成的双组份填平材料，刮腻子过程中原子灰选用mp4原子灰，刮涂腻子时手部按压刮刀的力量要均衡。
96.本实施例更进一步的一实施例对喷涂进行解释，如图2所示，喷漆时对砂型铸铝件四方交叉喷涂，对喷漆后的砂型铸铝件进行烘干并打磨，底涂层的厚度大于或等于80微米，中间涂层喷涂完成后其涂层总厚度大于或等于120微米，面漆喷涂结束后其涂层的总厚度大于或等于150微米。
97.具体的，如图2所示，底漆、中间漆与面漆的喷涂方法一致，只是底漆与面漆需进行二次喷涂，上述一实施例已叙述，此处不再叙述，本实施例主要保证底漆、中间漆与面漆的厚度不低于80微米、120微米与150微米，用以保证涂层达到gjb150.9a-2009湿热试验十个循环周期的要求，保证涂层不出现涂膜起泡、缩孔等质量缺陷。
98.综上所述，本技术一种砂型铸铝机箱重防腐防护处理方法，经历上述防腐涂层体系，其涂层的封闭性、柔韧性、附着力等性能指标，能完全满足砂型铸铝件表面防护的需求。
99.对于应用本技术方法后的砂型铸铝件的gjb150.9a-2009湿热试验的十个循环周期，如图3所示，在常温25℃，相对湿度40％左右，将按重防腐涂装工艺喷涂的铸铝试件放入esl-04ka温度箱，相对湿度在30min由40％上升至95％左右，温度在2h内由25℃上至60℃左右，风速保持在1.2m/s，然后在温度60℃和相对湿度95％左右的环境下，保温保湿6h，然后开始降温，在8h内缓慢降温至30℃，在温度30℃，相对湿度95％左右的环境下，保温保湿8h；按上述流程持续10个循环(即10个周期)，每隔两个周期在30℃保温阶段取出铸铝试件，观察表面状态，经过十个周期试验，铸铝试件表面重防腐涂层与试验前状态一致，涂层无开裂，无起泡。
100.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明
的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。