一种金属表面涂层工艺的制作方法

1.本发明涉及金属表面涂层技术领域，尤其涉及一种金属表面涂层工艺。


背景技术：

2.在切削加工中，刀具性能对切削加工的效率、精度、表面质量有着决定性的影响。硬质合金刀具性能的两个关键指标
‑
硬度和强度之间总存着矛盾，硬度高的材料强度低，而提高强度往往是以硬度的降低为代价。为了解决硬质合金材料中存在的这种矛盾，更好地提高刀具的切削性能，比较有效的一种方法是采用各种涂层技术在硬质合金基体上涂覆上一层或多层高硬度、高耐磨损性能的材料。硬质合金刀具表面上的涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了硬质合金刀具的月牙洼磨损，可以显著地提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本。
3.涂层的特点是涂层薄膜与刀具基体相结合，提高刀具的耐磨性而不降低基体的韧性，从而降低刀具与工件的摩擦因素，延长刀具的使用寿命。此外，由于涂层自身的热传导系数比刀具基体和加工材料低的多，能有效减少摩擦所产生的热量，形成热屏障，改变热量的散失途径，从而降低刀具与工件、刀具与切削之间的热冲击和力冲击，有效地改善刀具的使用性能。刀具磨损机理研究表明，在高速切削时，刀刃温度最高可达900℃，此时刀具磨损不仅是机械摩擦磨损(刀具后面磨损)，还有粘结磨损、扩散磨损、摩擦氧化磨损(刀具刀刃磨损及月牙洼磨损)和疲劳磨损，这5种磨损直接影响刀具的使用寿命。
4.现有的刀具金属表面涂层工艺在操作时，没有对金属表面进行细致的处理，会直接影响到涂层喷涂后的使用寿命，同时对于刀具上涂层容易附着细菌，对于刀具加工的物件受到污染，影响到刀具的使用质量，同时刀具接触到不同的加工物品对刀具表面涂层会造腐蚀现象，影响涂层的使用寿命。因此，本技术中提出一种金属表面涂层工艺。


技术实现要素：

5.(一)发明目的
6.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种金属表面涂层工艺。
7.(二)技术方案
8.为解决上述问题，本发明提供了一种金属表面涂层工艺，包括以下工艺步骤：
9.s1、金属处理，包括以下步骤：
10.s11、制备除油剂，称取表面活性剂、磷酸三钠、磷酸盐、硼酸盐、辛基酚聚乙烯醚，升温到60
‑
80℃，搅拌混合，搅拌时长1
‑
2h，冷却制得除油剂；
11.s12、化学除油，将金属浸入除油剂中常温下除油5
‑
8分钟；
12.s13、通过酒精对金属进行超声清洗，超声处理15
‑
20min，常温静置2
‑
3h；
13.s14、喷砂处理，喷砂处理采用石英砂，喷砂风压为0.3mpa，压缩空气吹喷砂表面8min；
14.s2、涂层主料称取混合，包括称取石墨烯粉末、石英石粉末、多孔金属铝粉末、二氧
化钛、纳米氧化镐作为涂层主料，并混合经过球磨，球磨机转速为300
‑
400r/min，球磨时间为5
‑
8小时，制得涂层主料；
15.s3、辅料抗氧剂制备，称取二异辛基二苯胺、苯基
‑
α
‑
萘胺、2，6二叔丁基苯酚、邻二苯酚，升温到40
‑
60℃，混合搅拌1
‑
2h，然后依次加入脲咪唑二酮、聚二甲基硅氧烷、聚季铵盐升温到110
‑
140℃，持续搅拌2
‑
3h冷却制得抗氧剂；
16.s4、辅料抗菌剂制备，将椰油酸钠、三氯均二苯脲、水、氯化银和柠檬烯按比例混合均匀并常温搅拌后，继续加入乙二醇水杨酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合加热搅拌，得抗菌剂。
17.s5、涂层主料与辅料混合，制得涂层复合料加入抗氧剂和抗菌剂混合搅拌，加热烘干，再球磨破碎制粒呈10
‑
15nm的粉料，得到粉料；
18.s6、喷涂粉料，通过将粉料置于超音速火焰喷涂设备中，喷涂至金属上，喷涂后对涂层进行真空热处理，保温、冷却制得金属涂层。
19.优选地，步骤s11中，除油剂包括以下重量份原料：表面活性剂3
‑
7份、磷酸三钠2
‑
9份、磷酸盐5
‑
10份、硼酸盐2
‑
4份、辛基酚聚乙烯醚3
‑
7份。
20.优选地，步骤s11中，除油剂包括以下重量份原料：表面活性剂5份、磷酸三钠6份、磷酸盐8份、硼酸盐3份、辛基酚聚乙烯醚5份。
21.优选地，步骤s6中，保温温度为1050
‑
1100摄氏度，保温4
‑
6小时。
22.优选地，步骤s6中，超音速火焰喷涂设备设定温度为380
‑
400℃，超音速火焰喷涂设备以50
‑
60g/min的喷涂速率喷涂至金属上，粘结层厚度为220
‑
300μm。
23.优选地，步骤s2中，称取石墨烯粉末5
‑
11份、石英石粉末3
‑
9份、多孔金属铝粉末6
‑
15份、二氧化钛6
‑
10份、纳米氧化镐4
‑
8份作为涂层主料。
24.优选地，步骤s2中，步骤s2中，称取石墨烯粉末8份、石英石粉末6份、多孔金属铝粉末11份、二氧化钛8份、纳米氧化镐6份作为涂层主料。
25.优选地，步骤s3中，辅料抗氧剂包括以下重量份原料：二异辛基二苯胺5
‑
10份、苯基
‑
α
‑
萘胺3
‑
9份、2，6二叔丁基苯酚4
‑
7份、邻二苯酚3
‑
6份、脲咪唑二酮2
‑
5份、聚二甲基硅氧烷1
‑
4份、聚季铵盐3
‑
10份。
26.优选地，步骤s5中，采用不锈钢反应釜进行搅拌混合，搅拌转速为400rad/min,烘干温度为80
‑
120℃。
27.优选地，步骤s4中，所述辅料抗菌剂包括以下重量份原料：椰油酸钠2
‑
6份、三氯均二苯脲5
‑
10份、乙二醇水杨酸酯3
‑
7份、甲基丙烯酸羟乙酯2
‑
8份、水3
‑
8份、氯化银2
‑
5份和柠檬烯3
‑
5份。
28.本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
29.本发明通过称取表面活性剂、磷酸三钠、磷酸盐、硼酸盐、辛基酚聚乙烯醚，升温到60
‑
80℃，搅拌混合，搅拌冷却自制得除油剂，对金属表面进行除油，表面活性剂，可有效的实现对油污的良好乳化作用，有效的去除金属上油污，磷酸三钠、磷酸盐、硼酸盐的组合，除去金属表面上的保护油，并且还能够更好地保护合金的表面，避免过腐蚀问题，除油效果较佳，配合超声波清洗，可以很好的对金属表面进行清理，使得金属表面洁净，避免金属表面污渍污染到涂层。
30.通过称取石墨烯粉末、石英石粉末、多孔金属铝粉末、二氧化钛、纳米氧化镐作为
涂层主料，并混合经过球磨，球磨机制得涂层主料，提升涂层的致密性和耐磨性能，本发明通过称取二异辛基二苯胺、苯基
‑
α
‑
萘胺、2，6二叔丁基苯酚、邻二苯酚然后依次加入脲咪唑二酮、聚二甲基硅氧烷、聚季铵盐混合、冷却自制抗氧剂与涂层主料混合，提升涂层本身的抗氧化性能，提升刀具金属的使用寿命；
31.本发明将椰油酸钠、三氯均二苯脲、水、氯化银和柠檬烯按比例混合均匀并常温搅拌后，继续加入乙二醇水杨酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合加热搅拌，得抗菌剂，氯化银和柠檬烯是强力的抗菌组分，同时使用乙二醇水杨酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合，可使各组分协同增效，与涂层主料混合，使得制备的涂层具有很好的抗菌性能，使得金属涂层在接触物品时，能够有效的避免细菌污染，提升涂层的洁净度，提升金属的使用质量。
附图说明
32.图1为本发明的金属表面涂层工艺流程图。
33.图2为本发明的辅料抗氧剂制备流程图。
34.图3为本发明的辅料抗菌剂制备流程图。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
36.实施例一
37.参照图1
‑
3所示，本发明提供了一种金属表面涂层工艺，包括以下工艺步骤：
38.s1、金属处理，包括以下步骤：
39.s11、制备除油剂，称取以下重量份原料：表面活性剂7份、磷酸三钠9份、磷酸盐10份、硼酸盐4份、辛基酚聚乙烯醚7份，升温到80℃，搅拌混合，搅拌时长2h，冷却制得除油剂，
40.s12、化学除油，将金属浸入除油剂中常温下除油8分钟；
41.s13、通过酒精对金属进行超声清洗，超声处理20min，常温静置3h；
42.s14、喷砂处理，喷砂处理采用石英砂，喷砂风压为0.3mpa，压缩空气吹喷砂表面8min；
43.s2、涂层主料称取混合，称取石墨烯粉末11份、石英石粉末9份、多孔金属铝粉末15份、二氧化钛10份、纳米氧化镐8份作为涂层主料，并混合经过球磨，球磨机转速为400r/min，球磨时间为8小时，制得涂层主料；
44.s3、辅料抗氧剂制备，称取以下重量份原料：二异辛基二苯胺10份、苯基
‑
α
‑
萘胺9份、2，6二叔丁基苯酚7份、邻二苯酚6份、脲咪唑二酮5份、聚二甲基硅氧烷4份、聚季铵盐10份，将二异辛基二苯胺、苯基
‑
α
‑
萘胺、2，6二叔丁基苯酚、邻二苯酚，升温到60℃，混合搅拌2h，然后依次加入脲咪唑二酮、聚二甲基硅氧烷、聚季铵盐升温到140℃，持续搅拌3h冷却制得抗氧剂；
45.s4、辅料抗菌剂制备，称取以下重量份原料：椰油酸钠6份、三氯均二苯脲10份、乙二醇水杨酸酯7份、甲基丙烯酸羟乙酯8份、水8份、氯化银5份和柠檬烯5份，将椰油酸钠、三
氯均二苯脲、水、氯化银和柠檬烯按比例混合均匀并常温搅拌后，继续加入乙二醇水杨酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合加热搅拌，得抗菌剂。
46.s5、涂层主料与辅料混合，制得涂层复合料加入抗氧剂和抗菌剂混合搅拌，加热烘干，再球磨破碎制粒呈15nm的粉料，得到粉料，采用不锈钢反应釜进行搅拌混合，搅拌转速为400rad/min,烘干温度为120℃；
47.s6、喷涂粉料，通过将粉料置于超音速火焰喷涂设备中，喷涂至金属上，超音速火焰喷涂设备设定温度为400℃，超音速火焰喷涂设备以60g/min的喷涂速率喷涂至金属上，粘结层厚度为300μm，喷涂后对涂层进行真空热处理，保温，保温温度为1100摄氏度，保温6小时，冷却制得金属涂层。
48.实施例二
49.参照图1
‑
3所示，本发明提供了一种金属表面涂层工艺，包括以下工艺步骤：
50.s1、金属处理，包括以下步骤：
51.s11、制备除油剂，称取以下重量份原料：表面活性剂3份、磷酸三钠2份、磷酸盐5份、硼酸盐2份、辛基酚聚乙烯醚3份，升温到60℃，搅拌混合，搅拌时长1h，冷却制得除油剂，
52.s12、化学除油，将金属浸入除油剂中常温下除油5分钟；
53.s13、通过酒精对金属进行超声清洗，超声处理15min，常温静置2h；
54.s14、喷砂处理，喷砂处理采用石英砂，喷砂风压为0.3mpa，压缩空气吹喷砂表面8min；
55.s2、涂层主料称取混合，称取石墨烯粉末5份、石英石粉末3份、多孔金属铝粉末6份、二氧化钛6份、纳米氧化镐4份作为涂层主料，并混合经过球磨，球磨机转速为300r/min，球磨时间为5小时，制得涂层主料；
56.s3、辅料抗氧剂制备，称取以下重量份原料：二异辛基二苯胺5份、苯基
‑
α
‑
萘胺3份、2，6二叔丁基苯酚4份、邻二苯酚3份、脲咪唑二酮2份、聚二甲基硅氧烷1份、聚季铵盐3份，将二异辛基二苯胺、苯基
‑
α
‑
萘胺、2，6二叔丁基苯酚、邻二苯酚，升温到40℃，混合搅拌1h，然后依次加入脲咪唑二酮、聚二甲基硅氧烷、聚季铵盐升温到110℃，持续搅拌2h冷却制得抗氧剂；
57.s4、辅料抗菌剂制备，称取以下重量份原料：椰油酸钠2份、三氯均二苯脲5份、乙二醇水杨酸酯3份、甲基丙烯酸羟乙酯2份、水3份、氯化银2份和柠檬烯3份，将椰油酸钠、三氯均二苯脲、水、氯化银和柠檬烯按比例混合均匀并常温搅拌后，继续加入乙二醇水杨酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合加热搅拌，得抗菌剂。
58.s5、涂层主料与辅料混合，制得涂层复合料加入抗氧剂和抗菌剂混合搅拌，加热烘干，再球磨破碎制粒呈10nm的粉料，得到粉料，采用不锈钢反应釜进行搅拌混合，搅拌转速为400rad/min,烘干温度为80℃；
59.s6、喷涂粉料，通过将粉料置于超音速火焰喷涂设备中，喷涂至金属上，超音速火焰喷涂设备设定温度为380℃，超音速火焰喷涂设备以50g/min的喷涂速率喷涂至金属上，粘结层厚度为220μm，喷涂后对涂层进行真空热处理，保温，保温温度为1050摄氏度，保温4小时，冷却制得金属涂层。
60.实施例三
61.参照图1
‑
3所示，本发明提供了一种金属表面涂层工艺，包括以下工艺步骤：
62.s1、金属处理，包括以下步骤：
63.s11、制备除油剂，称取以下重量份原料：表面活性剂5份、磷酸三钠6份、磷酸盐8份、硼酸盐3份、辛基酚聚乙烯醚5份，升温到70℃，搅拌混合，搅拌时长1.5h，冷却制得除油剂，
64.s12、化学除油，将金属浸入除油剂中常温下除油7分钟；
65.s13、通过酒精对金属进行超声清洗，超声处理18min，常温静置2.5h；
66.s14、喷砂处理，喷砂处理采用石英砂，喷砂风压为0.3mpa，压缩空气吹喷砂表面8min；
67.s2、涂层主料称取混合，称取石墨烯粉末8份、石英石粉末6份、多孔金属铝粉末11份、二氧化钛8份、纳米氧化镐6份作为涂层主料，并混合经过球磨，球磨机转速为350r/min，球磨时间为7小时，制得涂层主料；
68.s3、辅料抗氧剂制备，称取以下重量份原料：二异辛基二苯胺8份、苯基
‑
α
‑
萘胺6份、2，6二叔丁基苯酚6份、邻二苯酚5份、脲咪唑二酮4份、聚二甲基硅氧烷3份、聚季铵盐7份，将二异辛基二苯胺、苯基
‑
α
‑
萘胺、2，6二叔丁基苯酚、邻二苯酚，升温到50℃，混合搅拌1.5h，然后依次加入脲咪唑二酮、聚二甲基硅氧烷、聚季铵盐升温到125℃，持续搅拌2.5h冷却制得抗氧剂；
69.s4、辅料抗菌剂制备，称取以下重量份原料：椰油酸钠4份、三氯均二苯脲8份、乙二醇水杨酸酯5份、甲基丙烯酸羟乙酯5份、水6份、氯化银4份和柠檬烯4份，将椰油酸钠、三氯均二苯脲、水、氯化银和柠檬烯按比例混合均匀并常温搅拌后，继续加入乙二醇水杨酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合加热搅拌，得抗菌剂。
70.s5、涂层主料与辅料混合，制得涂层复合料加入抗氧剂和抗菌剂混合搅拌，加热烘干，再球磨破碎制粒呈13nm的粉料，得到粉料，采用不锈钢反应釜进行搅拌混合，搅拌转速为400rad/min,烘干温度为100℃；
71.s6、喷涂粉料，通过将粉料置于超音速火焰喷涂设备中，喷涂至金属上，超音速火焰喷涂设备设定温度为390℃，超音速火焰喷涂设备以55g/min的喷涂速率喷涂至金属上，粘结层厚度为260μm，喷涂后对涂层进行真空热处理，保温，保温温度为1080摄氏度，保温5小时，冷却制得金属涂层。
72.本发明通过称取表面活性剂、磷酸三钠、磷酸盐、硼酸盐、辛基酚聚乙烯醚，升温到60
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80℃，搅拌混合，搅拌冷却自制得除油剂，对金属表面进行除油，表面活性剂，可有效的实现对油污的良好乳化作用，有效的去除金属上油污，磷酸三钠、磷酸盐、硼酸盐的组合，除去金属表面上的保护油，并且还能够更好地保护合金的表面，避免过腐蚀问题，除油效果较佳，配合超声波清洗，可以很好的对金属表面进行清理，使得金属表面洁净，避免金属表面污渍污染到涂层。通过称取石墨烯粉末、石英石粉末、多孔金属铝粉末、二氧化钛、纳米氧化镐作为涂层主料，并混合经过球磨，球磨机制得涂层主料，提升涂层的致密性和耐磨性能，本发明通过称取二异辛基二苯胺、苯基
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α
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萘胺、2，6二叔丁基苯酚、邻二苯酚然后依次加入脲咪唑二酮、聚二甲基硅氧烷、聚季铵盐混合、冷却自制抗氧剂与涂层主料混合，提升涂层本身的抗氧化性能，提升刀具金属的使用寿命；本发明将椰油酸钠、三氯均二苯脲、水、氯化银和柠檬烯按比例混合均匀并常温搅拌后，继续加入乙二醇水杨酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯混合加热搅拌，得抗菌剂，氯化银和柠檬烯是强力的抗菌组分，同时使用乙二醇水杨酸酯和
甲基丙烯酸羟乙酯混合，可使各组分协同增效，与涂层主料混合，使得制备的涂层具有很好的抗菌性能，使得金属涂层在接触物品时，能够有效的避免细菌污染，提升涂层的洁净度，提升金属的使用质量。
73.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。