一种喷砂工艺方法与流程

专利2022-06-29 86

本发明属于金属材料表面处理技术领域，特别涉及一种改进的喷砂工艺方法。

背景技术：

喷砂是利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面的过程。工艺采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海南砂)高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。

“百度百科”《喷砂》词条较详细的介绍了喷砂的工艺特征，包括应用范围、相关设备、等级、原料和操作规程等。

现行的喷砂，只能部分改善工件的机械性能，但存在着不能改进改进防腐性能的问题，使工件在喷砂后，要么很快就产生锈蚀，要么必须尽快进行防腐处理。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种工艺简单的喷砂改进工艺方法，能够使工件在完成喷砂后，同步获得较好的防腐性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种喷砂工艺方法，它采用在喷砂喷料中加入金属表面成膜物的水溶液，混合均匀后，采用压缩空气为动力，将喷料和金属表面成膜物的水溶液同步高速喷射到需要处理的工件表面，完成喷砂工艺；所述的金属表面成膜物水溶液为纳米二氧化硅胶体溶液，或者是硅烷偶联剂的水解液；所述的金属表面成膜物的浓度以二氧化硅质量含量计为0.2～3％。

所述的硅烷偶联剂为硅烷a和硅烷b的混合液，其中硅烷a是双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、1，2-双(三乙氧基硅基)乙烷中的一种或二种的任意比例的混合液，硅烷b是乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、三乙酰氧基乙烯基硅烷的任意比例的混合液；硅烷a与硅烷b的混合比为3～5:1.

所述的喷砂工艺的设备是干喷砂机，所述的金属表面成膜物水溶液的加入量为喷料的0.1～0.3倍。或所述的喷砂工艺的设备是湿式喷砂机，所述的金属表面成膜物水溶液的加入量为喷料的6～10倍。

采用了上述方法，使用二种具有大量高活性硅醇基的金属表面成膜物的水溶液，在喷砂工艺过程中，喷砂动力系统提供的能量使喷料和胶体溶液高速喷射到工件表面，使胶体能够快速在工件表面润湿，进而纳米颗粒被工件表面吸附，在工件表面生成纳米二氧化硅膜。而工件被打磨、切削了表皮的“新鲜”的金属表面的高活性，也更有利于工件表面成膜。这样，在这个工艺过程，喷料对工件表面的冲击切削，纳米二氧化硅在工件表面成膜，几乎是同步进行的，所以说，本发明工艺方法通过简单的工艺过程，在完成喷砂后，也同步完成了工件的防腐。

补充说明下，本发明工艺采用二氧化硅成膜物，其中不含任何有毒有害物质，工艺过程中也不会产生任何有毒有害气体，完全不会对环境和人身造成不良影响。

具体实施方式

本发明所用的成膜物主要是二大类。一是纳米二氧化硅胶体溶液，其纳米二氧化硅颗粒(即胶粒)的粒径约为2～4nm，比表面积约为700～1500m²/g，小粒径和大比表面积使其很容易在含羟基的金属表面沉积和成膜。该二氧化硅胶体溶液，对于其制备方法，本发明并无特别的要求，通常达到上述粒径要求的产品即可，在本实施方式里不再赘述。

二是硅烷偶联剂的水溶液。硅烷具有独特的结构和性能，目前已成为金属表面防护的重要材料之一。其分子内硅醇基在水中水解为硅醇基si-oh，能与金属基体表面形成氢键，进一步脱水反应可形成si-o-m(金属)共价键，在金属表面生成防腐膜。

本发明采用了二类硅烷偶联剂，一类是表面均为亲水的活性基团，使硅烷水解物能够更好的与金属基材结合，另一类含有疏水基团，能够赋予金属表面更好的防腐性。但在实际应用中，多种硅烷或者合适的混合物，往往都能够提高金属材料的防腐性，所以也不局限于本专利所述的种类或者混合比例。

对于硅烷的水解，各种产品的说明书，或者其他公开的资料都有很多介绍，本专利并无什么特别的要求，包括二部分硅烷是先水解还是先混合再水解，本发明也无特别要求，但一般来说，本发明还是推荐先各个硅烷单独水解完成后再混合比较好。

另外，本发明所述硅烷偶联剂的浓度以二氧化硅质量含量计，是以所含的硅的量折算为等摩尔的二氧化硅计算的。

实施例1

把含量为0.2％的纳米二氧化硅胶体溶液，按10％的比例与喷料混合均匀，然后，把混合料放入到干喷砂机的喷砂料桶，按说明书规定的操作程序进行，完成对工件的喷砂处理。

检查工件的质量，工件表面质量与未加胶体溶液的相同，然后在工件表面用5％硫酸铜做点滴试验。本实施例工件的硫酸铜试验为60秒，未加胶体溶液的为20秒。