一种提高铸件表面镀层韧性的镀前处理工艺

摘要

本发明公开了一种提高铸件表面镀层韧性的镀前处理工艺，铸件加工技术领域，具体工艺如下：1）制得硅纳米粒子；2）硅纳米粒子进行预处理；3）将预处理硅纳米粒子与己内酯、辛酸亚锡在油浴中进行反应，干燥后得到复合纳米粒子；4）将水性丙烯酸树脂以及有机硅丙烯酸酯乳液加入到去离子水中，混匀后加入复合纳米粒子，得到喷涂乳液，将喷涂乳液均匀喷涂在铸件表面，烘干后即可完成镀前处理工艺。本发明提供的铸件表面的镀前预处理工艺，可以有效的提高金属镀层的韧性，使得金属镀层在外界作用下不易出现破损，从而有效的提升的金属镀层的使用寿命，实现铸件防腐性能的增强。

说明书

技术领域

本发明属于铸件加工技术领域，具体涉及一种提高铸件表面镀层韧性的镀前处理工艺。

背景技术

众所周知，自然界物质总是趋向于更稳定状态，钢铁也不例外，它总是向稳定形态(氧化铁)转变，这种转变是它和周围环境相作用的结果，腐蚀也因此而发生。钢结构铸件所处的自然环境也是决定其使用寿命的重要因素之一。如沿海地区大气中海盐粒子含量高，腐蚀性强；而靠近城市和工厂的地方，空气中硫的含量高，空气中的碱性或酸性气体溶于水后就会变成强腐蚀性介质，使处于这种盐碱环境下的钢结构极易受到腐蚀。一般情况下，钢结构铸件防腐工作是通过在钢结构表面涂覆防腐涂层，但是存在防腐涂层附着力差、不耐老化、使用寿命短、对环境造成污染等各方面缺陷，因此，通过在铸件表面镀金属层，成为目前最常见有效的防腐措施。但是，目前金属镀层由于韧性较差，造成金属镀层在后期易出现破损，从而造成铸件防腐性能降低。因此，如何提高金属镀层的韧性，使其不易出现破损，成为关乎铸件防腐性能优劣的重要因素。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高铸件表面镀层韧性的镀前处理工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高铸件表面镀层韧性的镀前处理工艺，具体工艺方法如下：

1）将一定量的硅烷偶联剂KH540缓慢滴加到装有高纯水的反应器中，磁力搅拌10-20min，再向其中滴加适量的抗坏血酸钠盐水溶液，继续搅拌20-30min，将得到的溶液滴入透析袋（分子截留量1000）中，2-3h后取出溶液然后冷冻干燥，研磨后得到硅纳米粒子；

2）向反应器中依次加入硅纳米粒子和高纯水，搅拌30-40min，然后按照一定比例滴加入缩水甘油，室温下反应23-25h，将反应液冷冻干燥得到固体粉末，再向固体粉末中加入无水乙醇，离心洗涤3-4次，干燥后得到预处理硅纳米粒子；

3）将干燥后的预处理硅纳米粒子倒入容器中，随后加入适量的己内酯、辛酸亚锡，抽真空后通入氮气，在氮气氛围下密封，并超声处理20-30min，然后置于130-140℃油浴中反应24-26h，待反应结束后，将产物用氢氟酸超声使其完全溶解，然后滴入无水乙醇，待沉淀完全后抽滤，收集产物，真空干燥后得到复合纳米粒子；

4）称取适量的水性丙烯酸树脂以及有机硅丙烯酸酯乳液，加入到去离子水中，混匀后加入适量的复合纳米粒子，超声处理5-10min，得到喷涂乳液，将铸件清洗后烘干，将喷涂乳液均匀喷涂在铸件表面，厚度控制在20-30μm，在180-200℃下烘干4-5h，即可完成镀前处理工艺。

进一步，所述硅烷偶联剂KH540与高纯水的体积比为1:4-6；所述抗坏血酸钠盐水溶液的浓度为0.1-0.15mol/L，滴加量为高纯水体积的30-34%；所述搅拌转速为500-600r/min。

进一步，所述硅纳米粒子与高纯水的质量体积比为1:30-40g/mL；所述缩水甘油与硅纳米粒子的摩尔比为3-4:1。

进一步，所述预处理硅纳米粒子、己内酯和辛酸亚锡的质量比为0.2-0.3g:5-7g:10-15mg；所述超声处理的功率为200-300W；所述真空干燥的温度为60-70℃，干燥时间8-10h。

进一步，所述水性丙烯酸树脂、有机硅丙烯酸酯乳液以及去离子水的质量比为20-30:5-8:20-25；所述复合纳米粒子的添加量为喷涂乳液质量的8-13%；所述超声处理的功率为150-200W。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明中，利用硅纳米粒子表面的氨基基团，与缩水甘油发生开环反应，在硅纳米粒子表面引入活泼的C-OH键，引发己内酯，通过用柔性分子链对刚性硅纳米粒子进行表面修饰，合成复合纳米粒子，通过将复合纳米粒子喷覆在铸件表面，在铸件表面形成由复合纳米粒子构建形成的包覆层，形成的包覆层可以与后期的金属镀层发生互渗，从而在包覆层与金属镀层的界面处形成互渗层，渗入金属镀层中的复合纳米粒子由于表面修饰有柔性分子链，可以有效的提高金属镀层的韧性，使得金属镀层在外界作用下不易出现破损，从而有效的提升的金属镀层的使用寿命，实现铸件防腐性能的增强。

具体实施方式

下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种提高铸件表面镀层韧性的镀前处理工艺，具体工艺方法如下：

1）将一定量的硅烷偶联剂KH540缓慢滴加到装有高纯水的反应器中，磁力搅拌10min，再向其中滴加适量的抗坏血酸钠盐水溶液，继续搅拌20min，将得到的溶液滴入透析袋（分子截留量1000）中，2h后取出溶液然后冷冻干燥，研磨后得到硅纳米粒子；

2）向反应器中依次加入硅纳米粒子和高纯水，搅拌30min，然后按照一定比例滴加入缩水甘油，室温下反应23h，将反应液冷冻干燥得到固体粉末，再向固体粉末中加入无水乙醇，离心洗涤3次，干燥后得到预处理硅纳米粒子；

3）将干燥后的预处理硅纳米粒子倒入容器中，随后加入适量的己内酯、辛酸亚锡，抽真空后通入氮气，在氮气氛围下密封，并超声处理20min，然后置于130℃油浴中反应24h，待反应结束后，将产物用氢氟酸超声使其完全溶解，然后滴入无水乙醇，待沉淀完全后抽滤，收集产物，真空干燥后得到复合纳米粒子；

4）称取适量的水性丙烯酸树脂以及有机硅丙烯酸酯乳液，加入到去离子水中，混匀后加入适量的复合纳米粒子，超声处理5min，得到喷涂乳液，将铸件清洗后烘干，将喷涂乳液均匀喷涂在铸件表面，厚度控制在20μm，在180℃下烘干4h，即可完成镀前处理工艺。

进一步，所述硅烷偶联剂KH540与高纯水的体积比为1:4；所述抗坏血酸钠盐水溶液的浓度为0.1mol/L，滴加量为高纯水体积的30%；所述搅拌转速为500r/min。

进一步，所述硅纳米粒子与高纯水的质量体积比为1:30g/mL；所述缩水甘油与硅纳米粒子的摩尔比为3:1。

进一步，所述预处理硅纳米粒子、己内酯和辛酸亚锡的质量比为0.2g:5g:10mg；所述超声处理的功率为200W；所述真空干燥的温度为60℃，干燥时间8h。

进一步，所述水性丙烯酸树脂、有机硅丙烯酸酯乳液以及去离子水的质量比为20:5:20；所述复合纳米粒子的添加量为喷涂乳液质量的8%；所述超声处理的功率为150W。

实施例2

一种提高铸件表面镀层韧性的镀前处理工艺，具体工艺方法如下：

1）将一定量的硅烷偶联剂KH540缓慢滴加到装有高纯水的反应器中，磁力搅拌20min，再向其中滴加适量的抗坏血酸钠盐水溶液，继续搅拌30min，将得到的溶液滴入透析袋（分子截留量1000）中，3h后取出溶液然后冷冻干燥，研磨后得到硅纳米粒子；

2）向反应器中依次加入硅纳米粒子和高纯水，搅拌40min，然后按照一定比例滴加入缩水甘油，室温下反应25h，将反应液冷冻干燥得到固体粉末，再向固体粉末中加入无水乙醇，离心洗涤4次，干燥后得到预处理硅纳米粒子；

3）将干燥后的预处理硅纳米粒子倒入容器中，随后加入适量的己内酯、辛酸亚锡，抽真空后通入氮气，在氮气氛围下密封，并超声处理30min，然后置于140℃油浴中反应26h，待反应结束后，将产物用氢氟酸超声使其完全溶解，然后滴入无水乙醇，待沉淀完全后抽滤，收集产物，真空干燥后得到复合纳米粒子；

4）称取适量的水性丙烯酸树脂以及有机硅丙烯酸酯乳液，加入到去离子水中，混匀后加入适量的复合纳米粒子，超声处理10min，得到喷涂乳液，将铸件清洗后烘干，将喷涂乳液均匀喷涂在铸件表面，厚度控制在30μm，在200℃下烘干5h，即可完成镀前处理工艺。

进一步，所述硅烷偶联剂KH540与高纯水的体积比为1:6；所述抗坏血酸钠盐水溶液的浓度为0.15mol/L，滴加量为高纯水体积的34%；所述搅拌转速为600r/min。

进一步，所述硅纳米粒子与高纯水的质量体积比为1:40g/mL；所述缩水甘油与硅纳米粒子的摩尔比为4:1。

进一步，所述预处理硅纳米粒子、己内酯和辛酸亚锡的质量比为0.3g:7g:15mg；所述超声处理的功率为300W；所述真空干燥的温度为70℃，干燥时间10h。

进一步，所述水性丙烯酸树脂、有机硅丙烯酸酯乳液以及去离子水的质量比为30:8:25；所述复合纳米粒子的添加量为喷涂乳液质量的13%；所述超声处理的功率为200W。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。