一种不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺，首先去除不锈钢材料表面的氧化膜，并对其进行预镀镍以制备预镀镍层，然后在预镀镍层上进行化学镀镍制备化学镀镍层，再采用蚀刻溶液（由硫酸、磷酸，乳化剂OP‑10、十二烷基苯磺酸钠、丁二酸钠和甘氨酸组成的混合溶液）对化学镀镍层进行蚀刻处理，蚀刻后在微孔表面一次或多次引入氟聚合物，最后在真空状态下进行热处理使氟聚合物与化学镀镍层熔合为一体形成协合涂层。本发明专利技术制备的不锈钢协合涂层结合强度和硬度极高，耐蚀性和自润滑性能好，同时还具有低温防粘性能，即使将其置于‑40℃的环境中，也具有良好的不粘性，不仅可用于冷库中存放食品，还可用于医学领域储存非PVC血浆袋。

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺
本专利技术涉及不锈钢涂层处理，具体是一种不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺。
技术介绍
不锈钢材料具有较好的塑韧性、耐磨性，良好的加工性能，具有耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质腐蚀的性能，广泛应用于化工、食品机械、机电和环保等行业。但是不锈钢材料与海水、泥土或碳钢等物质直接接触时腐蚀速率很快，甚至超过普通低碳钢，无法满足它越来越广泛的使用需求；如用于海洋环境中的不锈钢产品需要其具有高耐腐蚀性能，用于机械传动的不锈钢精密传动件需要其具有超高的硬度和优异的自润滑性等性能，用于低温(-40℃)环境中存放物品的不锈钢产品,尤其是食品冷库中存放袋装食品的不锈钢容器以及医学领域储存非PVC血浆袋的不锈钢盘需要其具有低温防粘性能。在改善不锈钢材料性能的研究中，目前主要是通过表面处理来改善不锈钢材料的耐磨性和耐蚀性等性能，例如电化学氧化处理、钝化处理、渗氮处理后进行表面着色、电镀涂层处理和钝化处理后喷涂有机涂层。与一般钢铁材料不同，不锈钢材料因表面惰性属于难镀和难处理材料，表面附着性很差，常规表面处理方法无法大幅提高不锈钢材料的硬度、强度和耐腐蚀性等性能，且制备的涂层与不锈钢表面结合力很差；在改善金属涂层性能和表面处理研究中，研究人员成功地借助于结合两种或多种材料及工艺过程的优点来获得期望的材料性能特征，如将金属阳极氧化膜与控制渗入的低摩擦聚合物或润滑剂相结合，通过精密热处理对其进行改性，最终得到一种属于金属零件整体部份的精密涂层(也称作协合涂层)，协合涂层具有较高的硬度、强度、耐腐蚀性和自润滑性等性能，其综合性能超过一般意义上的复合涂层，具有极大的应用价值，目前已公开了铝合金材料和钢铁材料的氟聚合物协合涂层处理工艺，其中，CN1616713A公开的钢铁材料氟聚合物协合涂层处理工艺具体步骤为：将钢铁材料按常规方法先进行碱性化学脱脂、电解脱脂或酸洗活化处理，然后采用挂镀或滚镀方法在酸性化学镀镍中化学镀镍磷合金，得到镍基底层，然后采用扩孔溶液对镍基底层进行化学扩孔处理或电化学交流扩孔处理，然后将扩孔处理后的钢铁材料置于氟聚合物乳液(由聚四氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯等一种或几种含氟聚合物组成的混合液)中热浸或电解，或者采用喷涂法在扩孔处理后的镍基底层表面喷涂氟聚合物乳液得到含氟聚合物的镍基涂层；最后将镍基涂层置于真空热处理炉内热处理，得到钢铁氟聚合物协合涂层。专利技术人尝试采用CN1616713A公开的钢铁材料氟聚合物协合涂层处理工艺来制备不锈钢协合涂层，结果发现制备的协合涂层与不锈钢表面结合强度非常差，甚至无法形成协合涂层。因此，开发结合强度好、硬度高、耐蚀性能优异，同时具备低温防粘性能的不锈钢协合涂层十分必要。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术目的在于提供一种不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺。本专利技术目的是这样实现的：一种不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：首先去除不锈钢材料表面的氧化膜，并对其进行预镀镍以制备预镀镍层，然后在预镀镍层上进行化学镀镍制备化学镀镍层，然后采用蚀刻溶液对化学镀镍层进行蚀刻处理，并在蚀刻后的化学镀镍层上引入氟聚合物，最后进行真空热处理使氟聚合物与化学镀镍层熔合为一体，形成协合涂层；其中，蚀刻溶液包括硫酸、磷酸、蚀刻均匀剂和添加剂；蚀刻均匀剂为乳化剂OP-10和十二烷基苯磺酸钠按照质量比＝2-5:1的复配溶液，添加剂为丁二酸钠和甘氨酸按照质量比＝1-3:1的复配溶液。除特殊说明外，本专利技术所述份数均为重量份，所述百分比均为质量百分比。优选地，上述蚀刻溶液中硫酸含量为10-30％，磷酸含量为1-10％、蚀刻均匀剂含量为0.1-1.0g/L(克/升)，添加剂含量为10-30g/L；更优选地，硫酸含量为15-25％，磷酸含量为3-7％，蚀刻均匀剂含量为0.3-0.6g/L，添加剂含量为15-20g/L。优选地，本专利技术中蚀刻处理工艺采用电化学阳极蚀刻，温度为室温，电流密度为1.0-5.0A/dm2(安培/平方分米)，时间为1-5分钟；更优选地，温度为25℃，电流密度为2-4A/dm2，时间为2-4分钟。为进一步增强本专利技术不锈钢材料协合涂层的性能，上述方法中在真空热处理使氟聚合物与化学镀镍层熔合为一体形成协合涂层后，在协合涂层表面继续一次或多次引入氟聚合物并进行真空热处理使氟聚合物与前述协合涂层熔合为一体。为更进一步增强不锈钢材料协合涂层的性能，本专利技术预镀镍工艺中，预镀镍浴的成份包括氯化镍和盐酸；其中，氯化镍含量为200-300g/l,盐酸含量为200-400ml/l(毫升/升)，工艺温度为常温，电流密度为4-7A/dm2，时间为3-8分钟，预镀镍层厚度为3-10μm(微米)；优选地，氯化镍含量为230-260g/l，盐酸含量为280-315ml/l，工艺温度为常温，电流密度为4-6A/dm2，时间为4-6分钟，预镀镍层厚度为5-8μm。为更进一步增强不锈钢材料协合涂层的性能，首先去除不锈钢材料表面的氧化膜，并对其进行预镀镍以制备预镀镍层，然后在预镀镍层上进行化学镀镍制备化学镀镍层，然后采用蚀刻溶液对化学镀镍层进行蚀刻处理，并在蚀刻后的化学镀镍层上引入氟聚合物并进行真空热处理使氟聚合物与化学镀镍层熔合为一体形成协合涂层，最后在协合涂层表面再次引入氟聚合物并进行真空热处理使氟聚合物与前述协合涂层熔合为一体；其中，去除氧化膜的工艺中：先将不锈钢材料置于由氢氧化钠40-60g/L、磷酸钠15-25g/L和直链烷基苯磺酸钠2-3g/L组成溶液中进行碱性除油，工艺温度为55-60℃，时间为20-35分钟；再将其置于3-4％的HLP30-1改脱脂剂中进行电解脱脂，工艺条件为阴极除油，温度为65-69℃，电流密度为4-7A/dm2，时间为4-6分钟；再将其置于由硫酸8-13％、盐酸40-50％和缓蚀剂0.5-1％组成的混合液中酸洗活化5-7分钟；预镀镍工艺中：氯化镍含量为231-260g/l、盐酸含量为280-315ml/l，预镀工艺温度为常温，电流密度为4-6A/dm2、时间为4-6分钟，预镀镍层厚度控制为5-7μm；化学镀镍工艺中：镀液中镍离子含量为4-8g/l，次亚磷酸盐含量为20-40g/l，苹果酸含量为10-20g/l；乳酸含量为10-14ml/l，柠檬酸含量为0.5-2g/l，硫脲含量为1mg/l；镀液pH为4.5-5.2，工艺时间为95-180分钟,温度为80-90℃，化学镀镍层厚度为20-35μm；蚀刻处理工艺中：硫酸含量为16-22％，磷酸含量为4-6％，均匀剂含量为0.4-0.5g/L，添加剂含量为18-20g/L；蚀刻温度为25℃，电流密度为3-4A/dm2，时间为2-4分钟，蚀刻深度为化学镀镍层厚度的25-44％；引入氟聚合物并进行热处理工艺中：采用热浸法引入氟聚合物微粒，氟聚合物微粒浓度为32-68g/L，浸渗温度为43-79℃，浸渗时间为12-39分钟；热处理的真空度为17-0.03Pa(帕)，热处理温度为310-440℃，热处理时间为31-58分钟；在协合涂层表面再次引入氟聚合物并进行真空热处理的工艺中：采用喷涂法引入氟聚合物微粒，氟聚合物微粒浓度为110-290g/L，喷涂厚度为5-8μm，真空度为4-0.08Pa，热处理温度为330-43本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：首先去除不锈钢材料表面的氧化膜，并对其进行预镀镍以制备预镀镍层，然后在预镀镍层上进行化学镀镍制备化学镀镍层，然后采用蚀刻溶液对化学镀镍层进行蚀刻处理，并在蚀刻后的化学镀镍层上引入氟聚合物，最后进行真空热处理使氟聚合物与化学镀镍层熔合为一体形成协合涂层；其中，蚀刻溶液包括硫酸、磷酸、蚀刻均匀剂和添加剂；前述蚀刻均匀剂为乳化剂OP‑10和十二烷基苯磺酸钠按照质量比=2‑5:1的复配溶液，添加剂为丁二酸钠和甘氨酸按照质量比=1‑3:1的复配溶液。

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：首先去除不锈钢材料表面的氧化膜，并对其进行预镀镍以制备预镀镍层，然后在预镀镍层上进行化学镀镍制备化学镀镍层，然后采用蚀刻溶液对化学镀镍层进行蚀刻处理，并在蚀刻后的化学镀镍层上引入氟聚合物，最后进行真空热处理使氟聚合物与化学镀镍层熔合为一体形成协合涂层；其中，蚀刻溶液包括硫酸、磷酸、蚀刻均匀剂和添加剂；前述蚀刻均匀剂为乳化剂OP-10和十二烷基苯磺酸钠按照质量比=2-5:1的复配溶液，添加剂为丁二酸钠和甘氨酸按照质量比=1-3:1的复配溶液。2.根据权利要求1所述的不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述蚀刻溶液中硫酸含量为10-30%，磷酸含量范围1-10%，蚀刻均匀剂含量为0.1-1.0g/L（克/升），添加剂含量为10-30g/L。3.根据权利要求1所述的不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述蚀刻溶液中硫酸含量为15-25%，磷酸含量为3-7%，蚀刻均匀剂含量为0.3-0.6g/L，添加剂含量为15-20g/L。4.根据权利要求1、2或3所述的不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述蚀刻处理工艺中采用电化学阳极蚀刻，工艺温度为室温，电流密度为1.0-5.0A/dm2，时间为1-5分钟。5.根据权利要求1、2或3所述的不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述蚀刻处理工艺中采用电化学阳极蚀刻，工艺温度为25℃，电流密度为2-4A/dm2，时间为2-4分钟。6.根据权利要求4所述的不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：在真空热处理使氟聚合物与化学镀镍层熔合为一体形成协合涂层后，继续在协合涂层表面一次或多次引入氟聚合物并进行真空热处理使氟聚合物与所述协合涂层熔合为一体。7.根据权利要求6所述的不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述多次为两次或三次。8.根据权利要求7所述的不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：所述预镀镍工艺中，预镀镍浴的成份包括氯化镍和盐酸；其中，氯化镍含量为200-300g/l、盐酸含量为200-400ml/l，工艺温度为常温，电流密度为4-7A/dm2，时间为3-8分钟，预镀镍层厚度为3-10μm。9.根据权利要求8所述的不锈钢氟聚合物协合涂层处理工艺，其特征在于：氯化镍含量为230-260g/l，盐酸含量为280-315ml/l，工艺温度为常温，电流密度为4-6A/dm2，时间为4-6分...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹洪庆，钱建才，吕基成，许斌，张强宏，吴厚昌，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：重庆,50