一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法，包括如下步骤：SS1.对金属基材进行前处理；S2.在前处理后的金属基材表面沉积IP黑硬膜，所述IP黑硬膜由碳化钨和铬组成，其中，以所述IP黑硬膜重量为基准，所述碳化钨的含量为40‑50wt%；所述IP黑硬膜厚度为3‑4μm，所述IP黑硬膜的颜色为IP黑。本发明专利技术的金属件带有IP黑硬膜，IP黑硬膜的硬度高、韧性好、具有黑色金属光泽，IP黑颜色纯正，大大提高了金属件的外观品质具，膜层的结合力高，提升了产品的品质。

【技术实现步骤摘要】
一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法
本专利技术涉及了金属表面处理
，特别是涉及了一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法。
技术介绍
因常用金属的表面硬度均较低，致使常用金属制品不耐磨、易刮花，极大地影响其使用性能。如日常生活或生产中常用到的不锈钢，其表面硬度小于或等于300HV，耐磨性能较差，致使其在使用1-2个月后表面磨损、刮花现象极为严重。为了改善常用金属制品的耐磨及防刮花性能，通常会对这些金属制品进行表面加硬处理，如传统的水溶液电镀硬铬技术，真空离子硬化技术及真空镀硬质陶瓷膜(TiN、TiCN、TiAlN及CrN等)技术。传统水溶液镀硬铬工艺可制备表面硬度为600-900HV的硬铬镀层，可在一定程度上提高金属制品的耐磨及防刮花性能，但其电流效率低(最高电流效率仅30％)、毒性大(六价铬为高致癌物)、对环境污染严重。离子硬化技术是在真空条件下将氮、碳原子扩渗入工件表面，实现不锈钢表面硬化的目的。通过该方法形成的镀层表面硬度可达900-1200HV，镀层厚度为10-50μm。离子硬化技术虽可极大地提高不锈钢的表面硬度及耐磨性能，但会改变金属原有的表面形貌，且二次加工难度大，加工成本高，成品率低。真空镀硬质陶瓷膜技术，如真空镀TiN、TiCN、TiAlN及CrN等硬质陶瓷膜，其表面维氏硬度均大于或等于2400HV，但作为硬质陶瓷膜其韧性均不理想，且缺乏金属光泽。为克服现有技术中不锈钢表面硬质镀层硬度低、韧性差且缺乏金属光泽的问题，CN105586575A提供了一种金属件，包括金属基底及附着于所述金属基底表面的镀层；所述镀层由硅和铬组成，其中，以所述镀层重量为基准，硅的含量为3-5wt％；所述镀层厚度为2.5-5μm。其提供的金属件表面的镀层具有极高的硬度，并且韧性好不易剥落；同时，该镀层具有金属光泽。但是该镀层显示的颜色不是IP黑，无法满足消费者的需求。
技术实现思路
为了弥补已有技术的缺陷，本专利技术提供一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法。本专利技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法，包括如下步骤：S1.对金属基材进行前处理；S2.在前处理后的金属基材表面沉积IP黑硬膜，所述IP黑硬膜由碳化钨和铬组成，其中，以所述IP黑硬膜重量为基准，所述碳化钨的含量为40-50wt%；所述IP黑硬膜厚度为3-4μm，所述IP黑硬膜的颜色为IP黑。本专利技术中，金属基材表面的IP黑硬膜为由碳化钨和铬组成的测控溅射层，并且，该IP黑硬膜中碳化钨的含量为40-50wt%，且厚度为3-4μm。本专利技术的专利技术人经过大量实验发现，当IP黑硬膜的厚度及碳化钨含量在上述范围内时，该IP黑硬膜具有优异的硬度和韧性，并且具有金属光泽，IP黑颜色纯正。随着IP黑硬膜中碳化钨含量的增加，IP黑硬膜的表面维氏硬度明显上升。当IP黑硬膜中碳化钨的含量达到45wt%左右时，IP黑硬膜的表面维氏硬度达到2450HV，而再进一步提高IP黑硬膜中碳化钨的含量时，IP黑硬膜的表面维氏硬度增加不大，此时，IP黑硬膜金属光泽变差且韧性变差，镀层“过脆”，易出现剥膜现象。当IP黑硬膜中碳化钨含量一定时，IP黑硬膜的厚度成为影响其表面维氏硬度、耐磨性能、结合力及外观色泽的另一重要因素。IP黑硬膜厚度过薄，可缩短镀膜时间，但IP黑硬膜密度不够，致使IP黑硬膜硬度偏低；IP黑硬膜厚度偏厚，IP黑硬膜易发蒙及剥膜，表面金属光泽和韧性较差。本专利技术中，本领域技术人员应该理解的，上述IP黑硬膜由碳化钨和铬组成，此时，该IP黑硬膜能可能含有或不含合理范围内的杂质元素，由于上述可能存在的杂质元素含量微乎其微，因此，本专利技术中，对上述杂质元素的含量忽略不计。进一步地，对金属基材进行前处理的具体操作为：（1）将金属基材放入除蜡液中进行除蜡处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；（2）将金属基材放入工业除油剂中进行除油处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；（3）将金属基材浸泡于在抛光液中进行化学抛光处理，处理温度为40-60℃，处理时间为5-8min；（4）对化学抛光后的金属基材进行清洗；（5）把金属基材放进电解液中进行电解抛光，所述电解抛光的工艺参数为：抛光温度：30-35℃，电压：7-9V，电流密度：6-7A/dm2，抛光时间为6-7min；（6）将经过电解抛光后的金属基材浸泡在水中，超声20-30min，然后转移至乙醇溶液中，继续超声10-30min，在50-80℃下烘干。目前，常用的抛光处理有机械抛光、化学抛光和电解抛光。机械抛光操作简单、抛光的平整度高，但机械抛光需要多工位的机械抛光装置以及动力，材料摩擦损耗大，手工或自动操作需要大量人工及设备费用，其处理效率较低，而且机械抛光只能处理规则的工件，对异形件及含空腔样件很难处理。同时，处理后表面存在加工硬化层与内应力，耐腐蚀性能也相对比较差等缺点。化学抛光是靠化学试剂对样品表面凹凸不平区域的选择性溶解作用消除磨痕，侵蚀整平的一种方法，其操作简单，能耗低，不需要借助机械设备，现场适应度高。化学抛光的样品处理后表面抛光效果较差，局部呈现哑光状态，难以达到平整光亮的效果，并且化学抛光普遍时间较长，处理效率偏低。电解抛光也称电抛光，是利用阳极在电解池中所产生的电化学溶解现象，使阳极上的微观凸起部分发生选择性溶解以形成平滑表面的方法，它是一个复杂的阳极氧化过程，伴随着工件表面的溶解和氧化，但又不同于阳极氧化。电解抛光因其具有高效率、高精度、速度快、劳动强度小的优势，并且形成的表面无加工硬化层、耐蚀、耐磨、反射率高等一系列优点而得到广泛的应用，同时电解抛光处理，针对复杂及异型件适用范围广，处理效率高。但电解抛光的成本较高，不能达到精密抛光的效果，而且存在一些用电的安全隐患。因不锈钢硬度大，如何提高抛光效率成为一大难题；与此同时，不锈钢主要成分为Fe/Cr合金、并含有Ni、Si、Mn等各种金属半金属微量元素，各元素物理性质及反应活性差异均较大，抛光后不锈钢表面容易存在颗粒残留、料纹、针孔、橘皮等各种缺陷，尤其是料纹和橘皮缺陷控制难度较大。本专利技术同时采用化学抛光和电解抛光，合理调控化学抛光和电解抛光中的工艺参数，使其实现优势互补，可以改善金属基材表面质量、减少过腐蚀的发生，提高金属基材表面的平整度和光亮度，使IP黑硬膜更加致密，有效提高IP黑硬膜和金属基材的结合强度。进一步地，所述电解液由以下重量份的组分制成：硫酸10-20份、草酸25-35份、酒石酸8-15份、乳酸15-20份、改性纳米硅藻土1-2份、硅溶胶1-3份、羟乙基脲3-5份、硫脲0.6-0.8份、水100-125份。进一步地，所述改性纳米硅藻土的制备方法为：将纳米硅藻土浸入到改性液中，加热搅拌处理1-2h后取出，干燥粉碎后而成；所述的改性液中各物质的重量百分比为：0.2-0.5%氯化铁、0.2-0.3%苯甲酸钠、0.3-0.6%己内酰胺、1~1.5%硅烷偶联剂，余量为水。传统的电解液，选用磷酸为基础，加入适量硫酸，再加入一些添加剂作为不锈钢制品电解抛光液，但是该电解液中含有磷，抛光废液需特殊处理后才能排放，这就增加了成本。而且。现有的电解抛光技术中存在着对温度要求较高，通常在90℃以上进行，以保证电解抛光的质量，无疑也提高了生产的成本本专利技术的电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法，包括如下步骤：S1.对金属基材进行前处理；S2.在前处理后的金属基材表面沉积IP黑硬膜，所述IP黑硬膜由碳化钨和铬组成，其中，以所述IP黑硬膜重量为基准，所述碳化钨的含量为40‑50wt%；所述IP黑硬膜厚度为3‑4μm，所述IP黑硬膜的颜色为IP黑。

【技术特征摘要】
1.一种带IP黑硬膜的金属件的制备方法，包括如下步骤：S1.对金属基材进行前处理；S2.在前处理后的金属基材表面沉积IP黑硬膜，所述IP黑硬膜由碳化钨和铬组成，其中，以所述IP黑硬膜重量为基准，所述碳化钨的含量为40-50wt%；所述IP黑硬膜厚度为3-4μm，所述IP黑硬膜的颜色为IP黑。2.如权利要求1所述的金属件的制备方法，其特征在于，步骤S1中对金属基材进行前处理的具体操作为：（1）将金属基材放入除蜡液中进行除蜡处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；（2）将金属基材放入工业除油剂中进行除油处理，完成后取出用去离子水冲洗干净；（3）将金属基材浸泡于在抛光液中进行化学抛光处理，处理温度为40-60℃，处理时间为5-8min；（4）对化学抛光后的金属基材进行清洗；（5）把金属基材放进电解液中进行电解抛光，所述电解抛光的工艺参数为：抛光温度：30-35℃，电压：7-9V，电流密度：6-7A/dm2，抛光时间为6-7min；（6）将经过电解抛光后的金属基材浸泡在水中，超声20-30min，然后转移至乙醇溶液中，继续超声10-30min，在50-80℃下烘干。3.如权利要求2所述的金属件的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述电解液由以下重量份的组分制成：硫酸10-20份、草酸25-35份、酒石酸8-15份、乳酸15-20份、改性纳米硅藻土1-2份、硅溶胶1-3份、羟乙基脲3-5份、硫脲0.6-0.8份、水100-125份。4.如权利要求3所述的金属件的制备方法，其特征在于，所述改性纳米硅藻土的制备方法为：将纳米硅藻土...

【专利技术属性】
技术研发人员：范伟华，
申请(专利权)人：深圳市森泰金属技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44