一種螺栓電鍍預(yù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電鍍預(yù)處理方法，尤其涉及一種螺栓表面的預(yù)處理方法及其應(yīng)用，屬于材料表面處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]螺栓被廣泛應(yīng)用建筑、家電、汽車、石油化工領(lǐng)域中。然而，在某些極端惡劣的條件下，如海洋環(huán)境，螺栓表面容易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)生銹腐蝕。生銹的螺栓結(jié)構(gòu)強度降低，直接影響設(shè)備的穩(wěn)定性，甚至造成一定的安全隱患。因此，對傳統(tǒng)螺栓進行表面處理，提高其防腐蝕性能是十分必要的。
[0003]目前，應(yīng)用最為廣泛的表面處理方法是鍍覆防腐，通過電化學(xué)反應(yīng)在螺栓表面沉積形成耐腐蝕層，提高螺栓的整體耐腐蝕性能。但是螺栓工件自身材質(zhì)通常具有易氧化的特性，在儲存過程中其表面容易發(fā)生氧化反應(yīng)形成氧化膜，且該氧化膜層很難徹底去除。即使通過物理打磨處理清除了其表面的氧化層，當(dāng)其暴露在有水有氧環(huán)境中時(準備電鍍處理過程中)極易發(fā)生再氧化，使得螺栓表面形成再氧化層。若在未徹底去除氧化層的條件下進行鍍覆，得到的鍍層與基體結(jié)合牢固極差，特別是夾雜有基體氧化層的部分在實際使用過程中會迅速出現(xiàn)鍍層剝落，不能滿足螺栓在一些特殊場合的實際使用要求。
[0004]因此，在對螺栓進行電鍍之前，需進行預(yù)處理工藝，以除去螺栓表面的氧化層，提高電鍍沉積層的附著力?，F(xiàn)有常規(guī)的預(yù)處理工藝有:除油浸漬、預(yù)鍍銅、閃鍍鎳等。但這些工藝均無法滿足附著力的要求，特別是螺栓表面特有的細小縫隙結(jié)構(gòu)更增加了預(yù)處理除去氧化層的難度，為進一步提高鍍層與螺栓基體的結(jié)合力，尋求新的預(yù)處理方法顯得十分迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中螺栓表面電鍍前處理效果不佳所存在的上述不足，提供一種螺栓電鍍預(yù)處理工藝，對螺栓工件表面進行預(yù)處理，提高其后續(xù)電鍍層的表面質(zhì)量與結(jié)合力。
[0006]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
一種螺栓電鍍預(yù)處理工藝，包括以下步驟:
(O電解除油:將螺栓放入電解液中，電解除油，對螺栓基體進行脫脂除油。
[0007](2)螺栓酸洗:將電解除油后的螺栓放入酸洗液中，酸洗去除螺栓基體表面的氧化物。
[0008](3)超聲清洗:將經(jīng)過步驟2處理的螺栓放入低分子醇中，超聲清洗，晾干/烘干。
[0009](4)離子液體陽極活化:活化液是AlCl3與有機鹽構(gòu)成的體系，所述的有機鹽為二取代氯化咪唑，其摩爾比為0.5-4:1?；罨绞?將螺栓工件作為陽極，Al板作為陰極，活化液溫度15-80°C，優(yōu)選的，溫度為20-60°C?；罨娏髅芏?-lOmA/cm2，活化時間2_8min。優(yōu)選的，活化過程中，對活化液進行攪拌，攪拌速率為100~400r/min?；罨^程中，對溶液進行攪拌可以促進工件表面的離子液的擾動，促進氧化層的成分在陽極活化過程中褪脫。
[0010]優(yōu)選的，所述的二取代氯化咪唑，可以舉例如:1-甲基-3乙基氯化咪唑、氯化1-辛基-3-甲基咪唑、氯化1-丁基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基氯化咪唑等。
[0011]本發(fā)明的表面前處理方法先將螺栓基體進行一步電解除油、酸洗處理和超聲清洗，然后浸入由二取代氯化咪唑和三氯化鋁組成的活化液中進行陽極活化處理，獲得表面清潔、無氧化層的螺栓基體。由于處理過程中除油、酸洗和超聲清洗設(shè)置流程合理有效，使得螺栓樣品表面附著的油脂、鐵銹等成分按照其附著的層次快速的溶解分散開來，能夠很好的得到初步清潔的樣品，為螺栓樣品進行陽極活化除去最里層附著的氧化層提供基礎(chǔ)條件。最后，利用陽極活化作用，在離子液體中處理螺栓樣品，通過控制陽極活化過程中離子液體的電流密度、活化時間充分的完成工件表面的處理作用，使得螺栓的螺紋縱向縫隙中的微小氧化層被有效的溶解清除。經(jīng)該表面前處理方法處理過的螺栓基體與鍍層之間具有良好的結(jié)合力，鍍層不易脫落，能夠保證螺栓在極端使用環(huán)境中保持長期的穩(wěn)定性可靠性。
[0012]進一步，步驟(I)所述的螺栓電解除油過程中，采用堿性除油液作為電解液。處理步驟是以螺栓工件為陰極，放入溫度在50-90°C的電解液中，施加電流密度2-lOmA/cm2，電解除油20s-2min (20秒~2分鐘)。電解除油又稱為電化學(xué)除油，在堿性溶液中，利用直流電作用將零件表面油污除去。除油過程中包含了皂化作用、乳化作用和電化學(xué)作用，電流使電極極化降低油與溶液的界面張力，同時電流使得電極金屬表面產(chǎn)生微小氣泡，氣泡促進油脂的分離，使得螺栓表面的油脂快速剝離分散到溶液中。優(yōu)選的，電解液采用包含以下成分構(gòu)成的電解液:氫氧化鈉20-60g/L，碳酸鈉20-40g/L，磷酸三鈉5_15 g/L。以上成分的電解液具有緩沖溶液的效果，能夠在電解除油過程中保持溶解的PH穩(wěn)定性，更有利用油脂的溶解。
[0013]進一步，步驟(2)所述的螺栓酸洗過程中，酸洗液為稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸中的一種或一種以上，酸洗時間20s-2min。經(jīng)過電解除油處理后，工件表面的油脂被有效的除去，位于油脂之下的銹蝕層被暴露出來，使用酸洗液可以快速的溶解工件表面的銹蝕層，將蓬松的金屬氧化物溶解除去，酸洗充分利用了工件表面金屬氧化物易溶于酸的特性，根據(jù)不同的銹蝕成分及銹蝕程度可以采取相應(yīng)的稀酸溶液進行處理。優(yōu)選的，酸洗液中無機酸成分的質(zhì)量濃度為5-10%。酸洗液中酸的濃度不宜過大，酸濃度太高了容易對工件表面造成過多的腐蝕作用，使得工件整體結(jié)構(gòu)強度等發(fā)生變化，反而不利于達到酸洗的主要目的。優(yōu)選的，酸洗液的pH=l~4。
[0014]進一步，步驟(3 )中所述低分子醇是甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇或其任意比例的混合物。超聲清洗過程中主要是利用超聲波在液體中空化作用、加速作用及直進流作用對工件表面進行清洗，結(jié)合之前的電解除油和酸洗處理過程中分散、軟化、剝離作用，超聲波使得殘余的少量污垢從工件表面完全脫落，采用低分子醇溶液可以很好的分散這些污垢，同時低分子醇具有良好的除水能力排氧能力，能夠保持工件處于無水無氧的環(huán)境中，避免工件在處理過程中的再次氧化。
[0015]進一步，步驟(3)所述的螺栓超聲清洗過程中，使用酒精作為清洗的液體，優(yōu)選為99%酒精，超聲清洗時間為5-15min。優(yōu)選的，超聲波的頻率為20_30kHz，功率為80-200W。超聲過程中控制好超聲功率既能夠有效有清除污垢，又能夠減少不必要的能量消耗。
[0016]進一步優(yōu)選的，步驟(4)陽極與陰極的極間距l(xiāng)-3cm。將極間距控制在1~3厘米之間可以在較小的電解槽中實現(xiàn)陽極活化處理，同時，極間距控制在此范圍內(nèi)，電極之間可形成多極放電，提升陽極活化的均勻性和效率。
[0017]進一步優(yōu)選的，步驟(4)所述鋁板的純度大于99%，最好是大于99.9wt%。使用高純度的鋁板作為電極具有導(dǎo)電性好，對離子液無污染、影響小的特點。
[0018]進一步，步驟(4)在惰性氣體保護下進行。特別是在氬氣保護下進行。陽極活化后的螺栓表面氧化層被完全除去，其表面的元素具有極高的活性，非常容易被氧化，在氬氣的保護下能夠保證預(yù)處理的效果。
[0019]本發(fā)明涉及螺栓預(yù)處理方法適用于各種成分螺栓，如不銹鋼螺栓，碳鋼螺栓等。
[0020]本發(fā)明提供的螺栓電鍍預(yù)處理方法，工藝簡單，操作方便，對環(huán)境無污染，基體與鍍層結(jié)合力高、工件表面平整美觀，成本低廉，經(jīng)濟效益高。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
1.本發(fā)明通過電解除油、酸洗處理和超聲清洗步驟使螺栓表面附著的油脂、鐵銹等成分按歸其附著的層次快速的溶解分散開來，進而利用陽極活化作用，在離子液體中除去螺紋縱向縫隙中的微小氧化層，使得螺栓基體更容