一种金属表面耐腐蚀的处理方法与流程

本发明属于金属表面处理领域，涉及一种金属表面耐腐蚀的处理方法。
背景技术：
：金属腐蚀造成巨大的经济损失：金属是人类生活中物质文明的基础，在生活中应用最为广泛，然而由于金属的广泛应用，金属腐蚀给人类带来极其巨大的经济损失，根据2003年曾经发表过的中国腐蚀调查报告显示，我国每年腐蚀损失大概占国民生产总值的5%，腐蚀所造成的经济损失每年大概有5000亿元。虽然金属腐蚀不像台风、海啸短时间内造成巨大经济损失，但金属被每时每刻且悄无声息的吞噬着，由此造成的年损失远远超过台风、海啸、地震造成经济损失的总和，这仅仅是直接损失还未包括间接损失；像大型发电厂由于一根锅炉管子被腐蚀，而造成其无法工作，导致部分工厂停产，这损失无疑是巨大的。金属腐蚀污染人类生存环境：一些运送物料的管道被腐蚀，造成物料的泄露，而有些物料如硫酸、硫化氢、一氧化碳等化学物料泄露，不仅污染范围极广，而且严重危害人的身体健康，像炼油厂的输油管道因腐蚀而造成泄露，经济损失或许并不大，但是泄露的油对土壤和水体可造成几年甚至十几年的长期危害。金属腐蚀引发灾难事故：金属腐蚀往往会引发灾难事故，有些腐蚀常常是突发的，极易引发灾难事故；像桥梁由于腐蚀而造成塌陷，炼油厂由于高温转油线的部分腐蚀而引发火灾，飞机由于某一部分腐蚀开裂而坠毁等，均会引发灾难事故，且化工厂装置损坏引发的安全事故有60%是腐蚀导致的。金属腐蚀是自然资源的浪费：对于地球上的不可再生资源中的金属资源是有限的，人们将金属从矿物质中提炼出来；然而腐蚀却又将金属造成无用物质，这就造成自然资源的浪费，长此以往，金属资源很有可能会枯竭。为金属表面提供金属防腐保护层，是当今使用最为广泛的处理方法，防腐保护层可以利用电镀、热镀等等技术产生，从而将金属表面与可造成腐蚀的物质分隔开来，从而避免金属表面因接触腐蚀物质而造成金属表面被腐蚀的后果；然而通过电镀阳极氧化处理形成阳极氧化膜过程中不仅耗能大，且电镀后所用电解质溶液对环境污染严重，使其受到限制；而热镀需要高温处理，增加了能耗，且由于高温处理，易造成工艺性能及使用性能降低。技术实现要素：为了改善以往金属表面耐腐蚀处理的方法不足，本发明通过为金属表面提供一种钝化膜的保护层，从而在不影响金属性能的情况下降低能耗并减少对环境造成的污染。本发明的技术方案是：一种金属表面耐腐蚀的处理方法，依次包括以下步骤：1)抛光、2）碱性除油、3）清洗、4）干燥、5）活化、6）钝化，其特征在于：1）抛光：将准备抛光的铝合金放置到温度为90℃-100℃且装有硫酸与磷酸体积比为7：2的主槽中抛光，在抛光液中放置45s-90s后，移至温度为32℃-36℃且装有硫酸与磷酸体积比为7:2的副槽中冷却，冷却时间为0.5h-1h，冷却后将金属放置在装有清水的回收槽中，对金属表面残液回收处理；2）碱性除油：将抛光后的金属置于装有质量浓度为10g/l-60g/l磷酸三钠溶液的超声波设备中，通过振动的方式，提高磷酸三钠溶液对金属的除油效果，除油温度为70℃-100℃，除油时间为6min-8min；3）清洗：将碱性除油后的金属使用高压清洗机清洗，高压清洗机向金属表面均匀地喷射去离子水，喷射过程中，喷嘴与金属表面所成角度小于45°，喷射压力为23mpa-27mpa.喷嘴相对于金属表面的移动速度为2.5cm/s-4cm/s，喷射的去离子水的温度为50℃-70℃；4）干燥：将清洗后的金属进行放置于led真空干燥箱内进行烘干，烘干时间为30min-50min，烘干过程中，烘干温度是105℃-110℃，干燥箱的真空度为40pa-50pa；5）活化：待干燥过后的金属冷却至20℃-25℃时，将金属放置于温度为20℃-25℃盐酸溶液中进行处理，所用盐酸质量分数为20%-35%，处理时间为35s-90s；6）钝化：将活化后的金属加入双氧水、蟹合剂、磷酸三钠的混合钝化液，其中双氧水、蟹合剂、磷酸三钠的质量分数、体积分数、质量浓度分别为；1%-1.7%、0.07%-0.12%、1.6g/l-2.6g/l；钝化过程中，混合钝化液ph为9.9-10.2，温度为39℃-49℃，完成钝化时间3h-6h。钝化完成后，将会生成抗腐蚀性、抗锈性较强的钝化膜。有益效果本发明的有益效果是：1、步骤2）中选用的磷酸三钠为弱碱性物质，相较于强碱来说，磷酸三钠具有润湿性好、易于清洗、对金属表面不易造成腐蚀的优点。2、步骤3）中将碱性除油后的金属用去离子水清洗而不是用自来水清洗的目的是为了防止自来水中的离子对活化及钝化产生不利影响。3、步骤5）活化前将金属冷却至20℃-25℃，冷却可以避免活化过程中盐酸因受热挥发，步骤5）中的活化处理可以消除金属表面状态的物理或化学异质性，在钝化膜与金属表面结合前，形成有利条件，使形成的钝化膜细且密，同时缩短钝化膜层形成的时间。4、步骤6）中磷酸三钠有助于通过节约药品从而节约成本，且磷酸三钠可改善双氧水反应后导致钝化膜品质下降的问题。所用蟹合剂为三乙醇胺、羟基乙叉二膦酸、乙二胺二邻苯基乙酸钠等，这些蟹合剂均可在ph为9.9-10.2，温度为39℃-49℃的条件下蟹合铁离子，从而避免再次锈蚀的发生。钝化完成后，将会生成抗腐蚀性、抗锈性较强的钝化膜，从而增加金属的使用年限。附图说明图1是本发明提供的一种金属表面耐腐蚀处理方法的流程示意图。具体实施方式下面结合实施的例子及实施的方式对本发明的实施方案进行详细描述，以下实施例仅用于详细说明本发明，并不能视为限制本发明的范围。实施例1一种金属表面耐腐蚀的处理方法，依次包括以下步骤：1）抛光：将准备抛光的铝合金放置到温度为95℃且装有硫酸与磷酸体积比为7：2的主槽中抛光，在抛光液中放置50s后，移至温度为32℃且装有硫酸与磷酸体积比为7：2的副槽中冷却，冷却时间为1h，冷却后将金属放置在装有清水的回收槽中，对金属表面残液回收处理；2）碱性除油：将抛光后的金属置于装有质量浓度为10g/l磷酸三钠溶液的超声波设备中，通过振动的方式，提高磷酸三钠溶液对金属的除油效果，除油温度为70℃，除油时间为6min；3）清洗：将碱性除油后的金属使用高压清洗机清洗，高压清洗机向金属表面均匀地喷射去离子水，喷射过程中，喷嘴与金属表面所成角度30°，喷射压力为25mpa.喷嘴相对于金属表面的移动速度为2.5cm/s，喷射的去离子水的温度为50℃；4）干燥：将清洗后的金属进行放置于led真空干燥箱内进行烘干，烘干时间为35min，烘干过程中，烘干温度是105℃，干燥箱的真空度为40pa；5）活化：待干燥过后的金属冷却至21℃时，将金属放置于温度为25℃盐酸溶液中进行处理，所用盐酸质量分数为20%，处理时间为40s；6）钝化：将活化后的金属加入双氧水、蟹合剂、磷酸三钠的混合钝化液，其中双氧水、蟹合剂、磷酸三钠的质量分数、体积分数、质量浓度分别为；1%、0.07%、2.2g/l；钝化过程中，混合钝化液ph为9.9，温度为39℃，完成钝化时间4h。钝化完成后，将会生成抗腐蚀性、抗锈性较强的钝化膜。实施例2一种金属表面耐腐蚀的处理方法,依次包括以下步骤：1）抛光：将准备抛光的铝合金放置到温度为95℃且装有硫酸与磷酸体积比为7：2的主槽中抛光，在抛光液中放置50s后，移至温度为32℃且装有硫酸与磷酸体积比为7：2的副槽中冷却，冷却时间为1h，冷却后将金属放置在装有清水的回收槽中，对金属表面残液回收处理；2）碱性除油：将抛光后的金属置于装有质量浓度为ag/l磷酸三钠溶液的超声波设备中，通过振动的方式，提高磷酸三钠溶液对金属的除油效果，除油温度为70℃，除油时间为6min；3）清洗：将碱性除油后的金属使用高压清洗机清洗，高压清洗机向金属表面均匀地喷射去离子水，喷射过程中，喷嘴与金属表面所成角度30°，喷射压力为25mpa.喷嘴相对于金属表面的移动速度为2.5cm/s，喷射的去离子水的温度为50℃；4）干燥：将清洗后的金属进行放置于led真空干燥箱内进行烘干，烘干时间为35min，烘干过程中，烘干温度是105℃，干燥箱的真空度为40pa；5）活化：待干燥过后的金属冷却至21℃时，将金属放置于温度为25℃盐酸溶液中进行处理，所用盐酸质量分数为20%，处理时间为40s；6）钝化：将活化后的金属加入双氧水、蟹合剂、磷酸三钠的混合钝化液，其中双氧水、蟹合剂、磷酸三钠的质量分数、体积分数、质量浓度分别为；1%、0.07%、2.2g/l；钝化过程中，混合钝化液ph为9.9，温度为39℃，完成钝化时间4h。钝化完成后，将会生成抗腐蚀性、抗锈性较强的钝化膜。在实施例1的基础上只改变碱性出油中磷酸三钠的加入质量浓度ag/l，金属表面保护膜性能如下表：表1磷酸三钠ag/l质量浓度不同，金属表面保护膜性能由表1可知碱性出油中磷酸三钠加入质量浓度最佳为25g/l，此时色泽均匀性、光泽性、结合力均达到理想状态且腐蚀速率也相对较低而当磷酸三钠质量浓度超过25g/l时，腐蚀速率增大，结合力变低，故碱性除油中加入的磷酸三钠加入的最佳质量浓度为25g/l。实施例3一种金属表面耐腐蚀的处理方法，依次包括以下步骤：1）抛光：将准备抛光的铝合金放置到温度为95℃且装有硫酸与磷酸体积比为7：2的主槽中抛光，在抛光液中放置50s后，移至温度为32℃且装有硫酸与磷酸体积比为7：2的副槽中冷却，冷却时间为1h，冷却后将金属放置在装有清水的回收槽中，对金属表面残液回收处理；2）碱性除油：将抛光后的金属置于装有质量浓度为10g/l磷酸三钠溶液的超声波设备中，通过振动的方式，提高磷酸三钠溶液对金属的除油效果，除油温度为70℃，除油时间为6min；3）清洗：将碱性除油后的金属使用高压清洗机清洗，高压清洗机向金属表面均匀地喷射去离子水，喷射过程中，喷嘴与金属表面所成角度30°，喷射压力为25mpa.喷嘴相对于金属表面的移动速度为2.5cm/s，喷射的去离子水的温度为50℃；4）干燥：将清洗后的金属进行放置于led真空干燥箱内进行烘干，烘干时间为35min，烘干过程中，烘干温度是105℃，干燥箱的真空度为40pa；5）活化：待干燥过后的金属冷却至21℃时，将金属放置于温度为25℃盐酸溶液中进行处理，所用盐酸质量分数为20%，处理时间为40s；6）钝化：将活化后的金属加入双氧水、蟹合剂、磷酸三钠的混合钝化液，其中双氧水、蟹合剂、磷酸三钠的质量分数、体积分数、质量浓度分别为；b%、0.07%、2.2g/l；钝化过程中，混合钝化液ph为9.9，温度为39℃，完成钝化时间4h。钝化完成后，将会生成抗腐蚀性、抗锈性较强的钝化膜。在实施例1的基础上只改变钝化过程中双氧水加入的质量分数b%，金属表面保护膜性能如下表：表2双氧水b%质量分数不同，金属表面保护膜性能由表2可知，随着双氧水加入的质量分数的变化，色泽均匀性、光泽性、结合力均未发生改变，而腐蚀速率在双氧水质量分数为1.2%和双氧水质量分数为1.4%时最低，而当双氧水质量分数超过1.4%时，腐蚀速率增大，考虑到双氧水充分利用的问题，双氧水最佳质量分数为1.2%。实施例4一种金属表面耐腐蚀的处理方法,依次包括以下步骤：1）抛光：将准备抛光的铝合金放置到温度为95℃且装有硫酸与磷酸体积比为7：2的主槽中抛光，在抛光液中放置50s后，移至温度为32℃且装有硫酸与磷酸体积比为7：2的副槽中冷却，冷却时间为1h，冷却后将金属放置在装有清水的回收槽中，对金属表面残液回收处理；2）碱性除油：将抛光后的金属置于装有质量浓度为10g/l磷酸三钠溶液的超声波设备中，通过振动的方式，提高磷酸三钠溶液对金属的除油效果，除油温度为70℃，除油时间为6min；3）清洗：将碱性除油后的金属使用高压清洗机清洗，高压清洗机向金属表面均匀地喷射去离子水，喷射过程中，喷嘴与金属表面所成角度30°，喷射压力为25mpa.喷嘴相对于金属表面的移动速度为2.5cm/s，喷射的去离子水的温度为50℃；4）干燥：将清洗后的金属进行放置于led真空干燥箱内进行烘干，烘干时间为35min，烘干过程中，烘干温度是105℃，干燥箱的真空度为40pa；5）活化：待干燥过后的金属冷却至21℃时，将金属放置于温度为25℃盐酸溶液中进行处理，所用盐酸质量分数为20%，处理时间为40s；6）钝化：将活化后的金属加入双氧水、蟹合剂、磷酸三钠的混合钝化液，其中双氧水、蟹合剂、磷酸三钠的质量分数、体积分数、质量浓度分别为；1%、0.07%、cg/l；钝化过程中，混合钝化液ph为9.9，温度为39℃，完成钝化时间4h。钝化完成后，将会生成抗腐蚀性、抗锈性较强的钝化膜。在实施例1的基础上只改变钝化过程中磷酸三钠加入的质量浓度cg/l，金属表面保护膜性能如下表：表3磷酸三钠cg/l质量浓度不同，金属表面保护膜性能由表3可知,随着磷酸三钠质量浓度增大，金属表面光泽性变好，钝化膜内部结合力增强，腐蚀速率降低，当磷酸三钠质量浓度超过2.2g/l时，腐蚀速率下降速度趋于平缓，考虑到经济因素，故磷酸三钠最佳的质量浓度为2.2g/l。实施例5一种金属表面耐腐蚀的处理方法,依次包括以下步骤：1）抛光：将准备抛光的铝合金放置到温度为95℃且装有硫酸与磷酸体积比为7：2的主槽中抛光，在抛光液中放置50s后，移至温度为32℃且装有硫酸与磷酸体积比为7：2的副槽中冷却，冷却时间为1h，冷却后将金属放置在装有清水的回收槽中，对金属表面残液回收处理；2）碱性除油：将抛光后的金属置于装有质量浓度为10g/l磷酸三钠溶液的超声波设备中，通过振动的方式，提高磷酸三钠溶液对金属的除油效果，除油温度为70℃，除油时间为6min；3）清洗：将碱性除油后的金属使用高压清洗机清洗，高压清洗机向金属表面均匀地喷射去离子水，喷射过程中，喷嘴与金属表面所成角度30°，喷射压力为25mpa.喷嘴相对于金属表面的移动速度为2.5cm/s，喷射的去离子水的温度为50℃；4）干燥：将清洗后的金属进行放置于led真空干燥箱内进行烘干，烘干时间为35min，烘干过程中，烘干温度是105℃，干燥箱的真空度为40pa；5）活化：待干燥过后的金属冷却至21℃时，将金属放置于温度为25℃盐酸溶液中进行处理，所用盐酸质量分数为20%，处理时间为40s；6）钝化：将活化后的金属加入双氧水、蟹合剂、磷酸三钠的混合钝化液，其中双氧水、蟹合剂、磷酸三钠的质量分数、体积分数、质量浓度分别为；1%、0.07%、2.2g/l；钝化过程中，混合钝化液ph为9.9，温度为39℃，完成钝化时间dh。钝化完成后，将会生成抗腐蚀性、抗锈性较强的钝化膜。在实施例1的基础上只改变钝化过程中钝化所用时间dh，金属表面保护膜性能如下表：表4钝化所用时间dh不同，金属表面保护膜性能由表4可知，钝化时间为3h时，金属表面光泽性、钝化膜与金属间的结合力相对于钝化时间为4h的效果较差，而钝化时间4h和钝化时间5h的色泽均匀性、光泽性、腐蚀速率、结合力相差不大，故钝化时间相对较短的4h为最佳钝化时间。对比例1一种金属表面耐腐蚀的处理方法,依次包括以下步骤：1）抛光：将以圆周速度在30m/s匀速转动的抛光轮压向金属表面，将磨料在金属表面上进行均匀的打磨，从而降低金属表面的粗糙度；2）酸性除锈：将经过抛光后的金属，用60g/l的盐酸清洗金属表面，清洗过程中温度为20℃，从而去除金属在加工、运输、储存过程中在金属表面发生氧化反应产生的铁锈；3）碱性除油：将酸性除锈后的金属，在70℃温度条件下，用10g/l的磷酸三钠清洗金属表面，通过碱性物质磷酸三钠与油发生皂化反应去除金属表面油；4）清洗：将碱性除油后的金属用去离子水清洗金属表面，去除残留的油及杂质；5）干燥：把清洗后的金属进行烘干，烘干温度是70℃，烘干时间为30min；6）淬火：将干燥后的金属放入淬火室进行淬火，淬火时间为60min;7）回火：将淬火后的金属，进行回火工序，回火过程中，温度为750℃；8）冷却：将回火后的金属放置在去离子水内充分冷却；9）涂刷：将经过冷却步骤处理后的金属用金属热处理保护涂层涂刷，涂层厚度为8mm。对比例2一种金属表面耐腐蚀的处理方法,依次包括以下步骤：1）抛光：将以圆周速度在30m/s匀速转动的抛光轮压向金属表面，将磨料在金属表面上进行均匀的打磨，从而降低金属表面的粗糙度；2）酸性除锈：将经过抛光后的金属，用60g/l的盐酸清洗金属表面，清洗过程中温度为20℃，从而去除金属在加工、运输、储存过程中在金属表面发生氧化反应产生的铁锈；3）碱性除油：将酸性除锈后的金属，在70℃温度条件下，用10g/l的磷酸三钠清洗金属表面，通过碱性物质磷酸三钠与油发生皂化反应去除金属表面油；4）清洗：将碱性除油后的金属用去离子水清洗金属表面，去除残留的油及杂质；5）干燥：把清洗后的金属进行烘干，烘干温度是70℃，烘干时间为30min；6）淬火：将干燥后的金属放入淬火室进行淬火，淬火时间为20min;7）回火：将淬火后的金属，进行回火工序，回火过程中，温度为750℃；8）冷却：将回火后的金属放置在去离子水内充分冷却；9）涂刷：将经过冷却步骤处理后的金属用金属热处理保护涂层涂刷，涂层厚度为2mm。将实施例1-5和对比例1-2金属表面保护膜性能绘制成表5。表5金属表面保护膜性能色泽均匀性光泽性腐蚀速率（mm/a）结合力实施例1色泽均匀十分光亮细致0.03未剥落实施例2色泽均匀光亮细致0.062部分剥落、钝化膜内部断裂实施例3色泽均匀十分光亮细致0.041未剥落实施例4色泽均匀光亮细致0.057部分剥落、钝化膜内部断裂实施例5色泽均匀光亮细致0.051部分剥落、钝化膜内部断裂对比例1色泽不太均匀镀层发暗、不均匀0.512部分剥落、镀层与金属接触处对比例2色泽不均匀镀层发暗1.14整体剥落、镀层与金属接触处由表5可知，本发明实施例1-5金属表面保护膜色泽均匀性、光泽性、腐蚀速率、结合力相较于对比例1-2有明显的优异效果，且热镀需要较高的温度，造成一定的能耗浪费，据此可以说明，本发明的方法通过化学反应在金属表面生成一层结合力强、耐腐蚀、色泽均匀性及光泽性较好的钝化膜，从而起到金属耐腐蚀的效果，进而增加金属使用的期限。当前第1页12