本发明涉及金属铸件表面处理工艺，具体涉及一种往复式船用耐腐蚀内燃机飞轮表面处理工艺。
背景技术：
内燃机是热机的一种，能将燃料的化学能转化机械能。一般的实现方式为，燃料与空气混合燃烧，产生热能，气体受热膨胀，通过机械装置转化为机械能对外做功。内燃机有非常广泛的应用，汽车、船舶、飞机、火箭等的发动机基本都是内燃机，其最常见的例子即为车用汽油机与柴油机。内燃机的燃烧气体同时也是工作介质，比如汽油机中，汽油燃烧后的气体直接推动活塞做功。与此相对，燃料不作为工作介质的热机则称为外燃机，比如蒸汽机的工作介质并不是燃料。
飞轮是发动机在曲轴后端的较大的圆盘状的零件，它具有较大的转动惯量，具有以下功能：将发动机做功行程的部分能量存储起来，以克服其他行程的阻力，使曲轴均匀旋转；其装有与起动机啮合的齿圈，便于发动机启动。在内燃机里，飞轮主要有三个作用：①内燃机的排气、吸气和压缩等三个冲程，主要依靠飞轮的惯性来完成；②在做功冲程中，飞轮把能量储存起来,而在其他三个冲程中，飞轮消耗所储存的能量；③由于飞轮的惯性，使曲轴的转动比较均匀些。
由于飞轮基本上工作于户外，部分环境下飞轮还有可能在比较恶劣的环境下工作，比如船用发动机飞轮需要在水下长时间工作，为保证其主体的工作性能，这就要求飞轮具有耐潮耐腐蚀性能，目前，为了提高飞轮的耐潮耐腐蚀性能，常常在钢制飞轮外表面进行特殊的处理工艺，如镀附耐腐蚀性钝化膜，但现有钝化膜主要采用铬酸盐钝化工艺获得，铬酸盐钝化具有很强的致癌性和环境污染性。随着人们环保意识的增强，以及近年来各国制定法规严格限制铬酸盐的使用，因此在钢制飞轮表面采用铬酸盐钝化获得钝化膜的工艺最终被禁止已成为必然趋势，因此，急需研制出新型的安全环保型表面钝化防护剂及其相应的钝化处理工艺。
技术实现要素：
针对上述存在的问题，本发明提出了一种往复式船用耐腐蚀内燃机飞轮表面处理工艺，通过合理的处理步骤改进、试剂配方改进以及工艺参数的改进，对船用内燃机飞轮进行了多层防护，层间结合力好，空间结构联合稳定性强，有效保证了防护效果，具有相互协同促进效果，形成的钝化层安全环保，防腐性强，有效延长了飞轮的使用寿命。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种往复式船用耐腐蚀内燃机飞轮表面处理工艺，包括以下处理步骤：
a.喷砂处理：将内燃机飞轮置于加热炉中加热，取出后进行表面喷砂处理；
b.浸渍处理：将喷砂处理后的内燃机飞轮依次采用蒸馏水、酸洗液交替浸渍处理至少2次，其中蒸馏水浸渍时间为15-20min，酸洗液浸渍时间为5-6min，最后采用蒸馏水冲洗2-3min；
c.包覆处理：将浸渍处理后的内燃机飞轮表面喷涂一层高聚物改性沥青，然后置于真空干燥箱中干燥放置48-50h；
d.钝化处理：将包覆处理后的内燃机飞轮置于含微粉石墨的钝化液中，浸渍3-5s后取出真空干燥，然后再次置于钝化液中3-5s，取出二次热风烘干，即得成品。
优选的，步骤a中加热炉中加热温度为0-300℃，具体为先以10℃/min升温至200℃，保温10min，然后以5℃/min升温至300℃，保温5min。
优选的，步骤a中喷砂砂料粒径为0.8-1mm，喷射压力为0.8-1MPa。
优选的，步骤b中酸洗液包括以下质量百分含量组分：硝酸10-20wt％、氢氟酸3-8wt％、聚乙二醇4005-15wt％、水余量。
优选的，步骤c中高聚物改性沥青采用SBS-SDS改性石油沥青，喷涂厚度为5-10μm。
优选的，步骤d中钝化液包括以下质量百分含量组分：钼酸盐4-10wt％、磷酸盐0-5wt％、水性聚苯胺5-15wt％、稀土醋酸盐2-4.5wt％、植酸钠0.5-3wt％、偶联剂2-7wt％、去离子水余量。钼酸盐、磷酸盐采用钠盐或钾盐；稀土醋酸盐采用醋酸铈、醋酸镧、醋酸钇、醋酸铕中的一组或多组组合物，优选为质量比0.8:1的醋酸铈和醋酸镧组合物；偶联剂采用硅烷偶联剂，优选为摩尔比1:0.5是乙烯基三甲基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的组合物。
优选的，步骤d中微粉石墨添加量为钝化液质量的2-4％，微粉石墨粒径小于15μm。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：本发明往复式船用耐腐蚀内燃机飞轮表面处理工艺，包括喷砂处理、浸渍处理、包覆处理、钝化处理等步骤。通过合理的处理步骤改进、试剂配方改进以及工艺参数的改进，对船用内燃机飞轮进行了多层防护，层间结合力好，空间结构联合稳定性强，有效保证了防护效果，具有相互协同促进效果，形成的钝化层安全环保，防腐性强，有效延长了飞轮的使用寿命。
本发明对飞轮进行喷砂和浸渍双重预处理，处理效果好，有效提高了后期包覆和钝化的接触均匀性，与飞轮本体接触结合性强，在喷砂前进行预热，有利于表面污物油脂的软化膨胀，提高了喷砂处理的效率，且递进性的加热，有利于飞轮本体的金相组织的二次强化处理；在浸渍钝化液之前，对飞轮本体进行包覆处理，一方面加强防水、防腐性，另一方面作为中间层联结，相较于单纯的钝化膜的结合，结合力更强，且层间交联渗透，对钝化膜具有反偿性，有效延长了钝化膜的防护寿命，综合效用更强。
采用本发明处理工艺后的飞轮，相较于常规单纯浸渍钝化液(常规工艺配方：20％硝酸+10％氢氟酸+70％水)的工件相比，有效防腐防护性延长了3倍以上。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种往复式船用耐腐蚀内燃机飞轮表面处理工艺，包括以下处理步骤：
a.喷砂处理：将内燃机飞轮置于加热炉中加热，取出后进行表面喷砂处理；其中，加热炉加热温度为0-300℃，具体为先以10℃/min升温至200℃，保温10min，然后以5℃/min升温至300℃，保温5min；
b.浸渍处理：将喷砂处理后的内燃机飞轮依次采用蒸馏水、酸洗液交替浸渍处理2次，其中蒸馏水浸渍时间为15min，酸洗液浸渍时间为5min，浸渍间隔为5min，最后采用蒸馏水冲洗2-3min；
c.包覆处理：将浸渍处理后的内燃机飞轮表面喷涂一层高聚物改性沥青，高聚物改性沥青采用SBS-SDS改性石油沥青，喷涂厚度为5-10μm，然后置于真空干燥箱中干燥放置48h；
d.钝化处理：将包覆处理后的内燃机飞轮置于含微粉石墨的钝化液中，微粉石墨添加量为钝化液质量的2％，微粉石墨粒径小于15μm，浸渍3-5s后取出真空干燥，然后再次置于钝化液中3-5s，取出二次热风烘干，即得成品。
其中：喷砂处理过程中砂料粒径为0.8-1mm，喷射压力为0.8MPa；酸洗液包括以下质量百分含量组分：硝酸15wt％、氢氟酸5wt％、聚乙二醇40010wt％、水余量；钝化液包括以下质量百分含量组分：钼酸盐4wt％、磷酸盐2wt％、水性聚苯胺10wt％、稀土醋酸盐3wt％、植酸钠1.5wt％、偶联剂6wt％、去离子水余量。
实施例2：
一种往复式船用耐腐蚀内燃机飞轮表面处理工艺，包括以下处理步骤：
a.喷砂处理：将内燃机飞轮置于加热炉中加热，取出后进行表面喷砂处理；其中，加热炉加热温度为0-300℃，具体为先以10℃/min升温至200℃，保温10min，然后以5℃/min升温至300℃，保温5min；
b.浸渍处理：将喷砂处理后的内燃机飞轮依次采用蒸馏水、酸洗液交替浸渍处理3次，浸渍间隔为5min，其中蒸馏水浸渍时间为15min，酸洗液浸渍时间为5min，最后采用蒸馏水冲洗2-3min；
c.包覆处理：将浸渍处理后的内燃机飞轮表面喷涂一层高聚物改性沥青，高聚物改性沥青采用SBS-SDS改性石油沥青，喷涂厚度为5-10μm，然后置于真空干燥箱中干燥放置48h；
d.钝化处理：将包覆处理后的内燃机飞轮置于含微粉石墨的钝化液中，微粉石墨添加量为钝化液质量的3％，微粉石墨粒径小于15μm，浸渍3-5s后取出真空干燥，然后再次置于钝化液中3-5s，取出二次热风烘干，即得成品。
其中：喷砂处理过程中砂料粒径为0.8-1mm，喷射压力为0.9MPa；酸洗液包括以下质量百分含量组分：硝酸20wt％、氢氟酸5wt％、聚乙二醇40015wt％、水余量；钝化液包括以下质量百分含量组分：钼酸盐5wt％、水性聚苯胺5wt％、稀土醋酸盐2.5wt％、植酸钠3wt％、偶联剂5wt％、去离子水余量。
实施例3：
一种往复式船用耐腐蚀内燃机飞轮表面处理工艺，包括以下处理步骤：
a.喷砂处理：将内燃机飞轮置于加热炉中加热，取出后进行表面喷砂处理；其中，加热炉加热温度为0-300℃，具体为先以10℃/min升温至200℃，保温10min，然后以5℃/min升温至300℃，保温5min；
b.浸渍处理：将喷砂处理后的内燃机飞轮依次采用蒸馏水、酸洗液交替浸渍处理2次，浸渍间隔为5min，其中蒸馏水浸渍时间为20min，酸洗液浸渍时间为5min，最后采用蒸馏水冲洗2-3min；
c.包覆处理：将浸渍处理后的内燃机飞轮表面喷涂一层高聚物改性沥青，高聚物改性沥青采用SBS-SDS改性石油沥青，喷涂厚度为5-10μm，然后置于真空干燥箱中干燥放置48h；
d.钝化处理：将包覆处理后的内燃机飞轮置于含微粉石墨的钝化液中，微粉石墨添加量为钝化液质量的2％，微粉石墨粒径小于15μm，浸渍3-5s后取出真空干燥，然后再次置于钝化液中3-5s，取出二次热风烘干，即得成品。
其中：喷砂处理过程中砂料粒径为0.8-1mm，喷射压力为1MPa；酸洗液包括以下质量百分含量组分：硝酸15wt％、氢氟酸6wt％、聚乙二醇4005wt％、水余量；钝化液包括以下质量百分含量组分：钼酸盐8wt％、磷酸盐2wt％、水性聚苯胺15wt％、稀土醋酸盐4wt％、植酸钠2wt％、偶联剂5wt％、去离子水余量。
实施例4：
一种往复式船用耐腐蚀内燃机飞轮表面处理工艺，包括以下处理步骤：
a.喷砂处理：将内燃机飞轮置于加热炉中加热，取出后进行表面喷砂处理；其中，加热炉加热温度为0-300℃，具体为先以10℃/min升温至200℃，保温10min，然后以5℃/min升温至300℃，保温5min；
b.浸渍处理：将喷砂处理后的内燃机飞轮依次采用蒸馏水、酸洗液交替浸渍处理3次，浸渍间隔为5min，其中蒸馏水浸渍时间为20min，酸洗液浸渍时间为5min，最后采用蒸馏水冲洗2-3min；
c.包覆处理：将浸渍处理后的内燃机飞轮表面喷涂一层高聚物改性沥青，高聚物改性沥青采用SBS-SDS改性石油沥青，喷涂厚度为5-10μm，然后置于真空干燥箱中干燥放置50h；
d.钝化处理：将包覆处理后的内燃机飞轮置于含微粉石墨的钝化液中，微粉石墨添加量为钝化液质量的4％，微粉石墨粒径小于15μm，浸渍3-5s后取出真空干燥，然后再次置于钝化液中3-5s，取出二次热风烘干，即得成品。
其中：喷砂处理过程中砂料粒径为0.8-1mm，喷射压力为0.9MPa；酸洗液包括以下质量百分含量组分：硝酸10wt％、氢氟酸3wt％、聚乙二醇40010wt％、水余量；钝化液包括以下质量百分含量组分：钼酸盐10wt％、磷酸盐5wt％、水性聚苯胺5wt％、稀土醋酸盐4.5wt％、植酸钠0.5wt％、偶联剂2wt％、去离子水余量。
实施例5：
一种往复式船用耐腐蚀内燃机飞轮表面处理工艺，包括以下处理步骤：
a.喷砂处理：将内燃机飞轮置于加热炉中加热，取出后进行表面喷砂处理；其中，加热炉加热温度为0-300℃，具体为先以10℃/min升温至200℃，保温10min，然后以5℃/min升温至300℃，保温5min；
b.浸渍处理：将喷砂处理后的内燃机飞轮依次采用蒸馏水、酸洗液交替浸渍处理2次，浸渍间隔为5min，其中蒸馏水浸渍时间为15min，酸洗液浸渍时间为5min，最后采用蒸馏水冲洗2-3min；
c.包覆处理：将浸渍处理后的内燃机飞轮表面喷涂一层高聚物改性沥青，高聚物改性沥青采用SBS-SDS改性石油沥青，喷涂厚度为5-10μm，然后置于真空干燥箱中干燥放置50h；
d.钝化处理：将包覆处理后的内燃机飞轮置于含微粉石墨的钝化液中，微粉石墨添加量为钝化液质量的4％，微粉石墨粒径小于15μm，浸渍3-5s后取出真空干燥，然后再次置于钝化液中3-5s，取出二次热风烘干，即得成品。
其中：喷砂处理过程中砂料粒径为0.8-1mm，喷射压力为0.8MPa；酸洗液包括以下质量百分含量组分：硝酸20wt％、氢氟酸8wt％、聚乙二醇40010wt％、水余量；钝化液包括以下质量百分含量组分：钼酸盐6wt％、磷酸盐1wt％、水性聚苯胺10wt％、稀土醋酸盐2wt％、植酸钠1wt％、偶联剂7wt％、去离子水余量。
以空白组作为基准，将本发明实施例处理得到的产品与对照组处理得到的产品进行对比试验，其中：
空白组工艺步骤与实施例1相似，除去没有步骤a、c，同时钝化液采用市售常规钝化液(20％硝酸+10％氢氟酸+70％水)，且钝化液中不添加微粉石墨。
对照组1工艺步骤与实施例1相似，除去没有步骤a；
对照组2工艺步骤与实施例1相似，除去没有步骤c；
对照组3工艺步骤与实施例1相似，除去没有步骤a、c；
对照组4工艺步骤与实施例1相似，除去钝化液采用市售常规钝化液(20％硝酸+10％氢氟酸+70％水)；
对照组5工艺步骤与实施例1相似，除去钝化液采用市售常规钝化液(20％硝酸+10％氢氟酸+70％水)，且钝化液中不添加微粉石墨；
耐盐雾性：采用5％的氯化钠溶液，加醋酸调节pH为4形成酸性盐雾，将表面处理后的待测品置于其中，观察其出现起泡、闪点、发白等现象需要的时间；
耐碱性：将表面处理后的待测品浸泡在3％的氢氧化钠溶液中，观察其出现发白、失光、起泡、脱落等现象需要的时间；
上述表格中：+——相较于空白组性能提升百分比。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。