本发明属于模具处理技术领域,具体涉及一种冲压模具表面磷化处理方法。
背景技术:
所谓的模具就是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、铸造、成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。冲压模具,是一种对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件或产品的特殊工艺设备。由于冲压件的生产批量普遍较大,冲压工作温度高,冲压模具的表面经常会出现磨损、氧化、或沾染油污等问题,导致冲压出的工件产品质量和外观都不能达标,因此对冲压模具的表面进行有效处理,从而降低模具的报废率,意义重大。磷化是在金属表面形成一层具有保护作用的转化膜,使钢铁由优良导体转变为不良导体,从而抑制钢铁表面微电池的形成,延长使用寿命,同时增加减摩润滑性。
中国专利申请文献“一种冲压模具表面处理方法(申请公布号:CN107916430A)”涉及模具处理技术领域,包括以下步骤:(1)采用丙酮对冲压模具浸泡,然后取出,再采用去离子水清洗,然后烘干,然后对冲压模具表面进行喷丸处理;(2)将经过步骤(1)处理后的冲压模具放入碱液中真空浸泡处理,然后取出,采用去离子水清洗至中性,然后烘干;(3)将经过步骤(2)处理后的冲压模具放入酸性溶液中浸泡,然后取出,采用去离子水清洗至中性,烘干;(4)将经过步骤(3)处理后的冲压模具放入钝化液中钝化,然后取出,采用去离子水清洗至中性,烘干,即可;本发明对冲压模具的处理,工艺简单,通过喷丸处理能够显著提高冲压模具的机械强度、耐磨性和耐氧化性。但是其高温耐蚀性能无法满足实际使用时的需求。
技术实现要素:
本发明提供一种冲压模具表面磷化处理方法,以解决在中国专利申请文献“一种冲压模具表面处理方法(申请公布号:CN107916430A)”公开的冲压模具表面处理方法的基础上,如何优化工艺参数和磷化液的成分等,提高冲压模具高温防蚀性能的技术问题。
为解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种冲压模具表面磷化处理方法,依次包括以下步骤:
(1)对冲压模具进行打磨,采用砂纸对冲压模具表面进行打磨处理;
(2)将步骤(1)处理后的冲压模具加热至600-800℃,保温5-8min,然后自然冷却至室温,浸入无水乙醇中浸泡10min,然后取出,采用去离子水清洗,然后烘干至恒重,即可;
(3)将步骤(2)处理后的冲压模具浸泡到磷化液中,浸泡5-8min,然后取出,表面采用去离子水清洗至中性,然后烘干,所述磷化液包括以下原料:乙二胺四乙酸、柠檬酸、硝酸铜、硝酸镍、植酸、海泡石粉、钼酸钠、甲基丙烯酸甲酯、氟化钠、氟化氢铵、高锰酸钾、亚甲基双甲基萘磺酸钠、高氯化聚乙烯、铬酸钾、硝酸铜锌、硝酸镍、氯化镨、乙二胺四乙酸、苹果酸、十二烷基苯磺酸钠、硫酸镍、三乙醇胺、硝酸铜锌、氧化镁、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂KH-570、氯化聚丙烯、水;
所述亚甲基双甲基萘磺酸钠、高氯化聚乙烯、硝酸铜锌、氧化镁、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂KH-570的重量比为(5-15):(10-20):(4-8):(3-6):(6-12):(1-4);
(4)将步骤(2)中经过磷化处理后的冲压模具进行二浸二干处理;
(5)将步骤(4)二浸二干处理后的冲压模具两端加500-550v电压,处理20-30s,然后停止,即可。
进一步的,所述步骤(1)中采用砂纸对模具表面进行打磨具体为:分别依次采用200目、600目、1200目、1800目砂纸对冲压模具表面进行打磨,每次打磨的时间为30-50min。
进一步的,所述步骤(2)中无水乙醇浸泡温度为80-90℃。
进一步的,所述步骤(3)中,磷化液以重量份为单位,包括以下原料:乙二胺四乙酸80-120份、柠檬酸40-60份、硝酸铜8-16份、硝酸镍4-8份、植酸2-6份、海泡石粉3-9份、钼酸钠4-8份、甲基丙烯酸甲酯1-5份、氟化钠4-8份、氟化氢铵2-6份、高锰酸钾4-8份、亚甲基双甲基萘磺酸钠5-15份、高氯化聚乙烯10-20份、铬酸钾2-5份、硝酸铜锌4-8份、硝酸镍1-5份、氯化镨3-9份、乙二胺四乙酸4-8份、苹果酸3-6份、十二烷基苯磺酸钠1-5份、硫酸镍4-8份、三乙醇胺3-6份、硝酸铜锌2-5份、氧化镁3-6份、纳米二氧化钛6-12份、硅烷偶联剂KH-5701-4份、氯化聚丙烯8-16份、水10-20份。
进一步的,所述步骤(3)中,亚甲基双甲基萘磺酸钠、高氯化聚乙烯、硝酸铜锌、氧化镁、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂KH-570的重量比为10.5:14.6:5.7:4.8:8.8:2.6。
进一步的,所述步骤(5)中,二浸二干具体包括:
a、第一次浸渍处理:将磷化液升温至40-50℃,然后加入偶氮二异庚腈混合均匀,然后将冲压模具浸渍其中5-15min;
b、第一次干燥:将第一次浸渍处理后的冲压模具在温度在80-90℃下进行热风循环干燥1-2h;
c、第二次浸渍处理:在微波真空条件下进行第二次浸渍,具体抽真空至真空度为-0.02Mpa~-0.001Mpa,再进行微波处理,微波频率为240-260MHz,将第一次干燥后的冲压模具加入1,3-丁二醇中混合均匀,浸渍5-15min
d、第二次干燥处理:将第二次浸渍处理的冲压模具置于蒸馏水清洗至洗出液pH值为中性,然后在50-60℃烘干。
本发明具有以下有益效果:
(1)由实施例1-3和对比例8的数据可见,施用实施例1-3建筑用冲压模具具有优异的高温耐蚀性能;同时由实施例1-3的数据可见,实施例1为最优实施例。
(2)由实施例1和对比例1-10的数据可见,亚甲基双甲基萘磺酸钠、高氯化聚乙烯、硝酸铜锌、氧化镁、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂KH-570在制备磷化液过程中起到了协同作用,进一步提高了冲压模具的高温耐蚀性能,这可能是:以亚甲基双甲基萘磺酸钠、高氯化聚乙烯、硝酸铜锌、氧化镁、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂KH-570作为一个改性增强体系对磷化液的制备起到了补强作用,其以高氯化聚乙烯作为增强改性料与铝材表面附着的基础性材料,高氯化聚乙烯具有优异的粘接性能,并且其分子结构中不含双键,氯原子又是无规分布,这就实现了在硅烷偶联剂KH-570和亚甲基双甲基萘磺酸钠的改性作用下,实现了对其表面氯键的改性,提高了氯键的键能,而以硝酸铜锌、氧化镁和纳米二氧化钛作为功能性增强填料,利用硝酸铜锌、氧化镁和纳米二氧化钛其表面大量的羟基,而高氯化聚乙烯表面含有大量的高官能团的氯键,通过硅烷偶联剂KH-570和亚甲基双甲基萘磺酸钠的接枝改性作用,实现硝酸铜锌、氧化镁和纳米二氧化钛表面的羟基与高氯化聚乙烯表面的氯键进行高效结合,且由于氯键不规则分布,则实现了高氯化聚乙烯表面不规则连接上了硝酸铜锌、氧化镁和纳米二氧化钛,而利用硝酸铜锌和纳米二氧化钛的防腐抗菌性能,氧化镁的耐高温性能,赋予了高氯化聚乙烯优异的抗菌和耐高温性能,其中通过控制亚甲基双甲基萘磺酸钠、高氯化聚乙烯、硝酸铜锌、氧化镁、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂KH-570的重量比为(5-15):(10-20):(4-8):(3-6):(6-12):(1-4),其以高氯化聚乙烯作用粘覆的主料,控制其在改性增强体系中占主要成分,起到与冲压模具表面粘结的主要物质,保证了一定的粘接性能基础,为补强改性材料提供了附着位点,以亚甲基双甲基萘磺酸钠和硅烷偶联剂KH-570的协同改性接枝作用,实现了硝酸铜锌、氧化镁和纳米二氧化钛作为补强填料接枝到高氯化聚乙烯表面,有效提高了高氯化聚乙烯的高温耐蚀性能,运用到冲压模具的制备中,进一步提高了冲压模具的高温耐蚀性能。
(3)采用二浸二干的方式对冲压模具进行处理,使其表面光滑、光亮柔和,表面的涂层附着牢固,具有优越的耐腐蚀性;本发明不同于常规浸渍处理改性后直接洗涤干燥,而是在第一次浸渍后过程中加入偶氮二异庚腈,而偶氮二异庚腈作为引发剂,在加入了磷化液后,由引发剂激发了磷化液表面的活性羟基基团,并在二次浸渍处理干燥后加入1,3-丁二醇作为接枝助剂,实现了在二浸二杆处理的过程中,加速了磷化液表面的活性羟基对冲压模具表面的处理效率,利用冲压磨具表面的氧化金属的离子团,实现磷化液进一步高效与这些氧化金属的离子团结合,从而提高了磷化液对冲压模具表面的处理质量,提高了涂层附着的质量,使磷化液不仅牢固粘附在型材表面,而且部分有效成分能够渗入其中,部分成分又能克服抑制另外一些成分对冲压模具的过度腐蚀而起到缓蚀作用,从而发挥了相互协调作用,获得优越的耐腐蚀性和柔和的光泽。
而本发明磷化液中添加的硝酸铜、柠檬酸、氟化钠、硝酸镍和钼酸钠在磷化液中的作用如下:
在磷化液中加入硝酸铜,由于Cu2+的加入,铜富集的区域为最初的成核点,因为铜的电位比铁负,富铜的区域促进了氢的释放,增加了基底表面阴极位置的数量,促进了磷化膜的形成,并且由于铜的化合物最终散落分布在磷化膜的表面,对磷化膜起到一定保护作用,在磷化液中加入极少Cu2+,对钢铁磷化有极大的促进作用,Cu2+可以大幅缩短成膜时间,提高常温磷化膜的防护性,增强膜层耐蚀性。
柠檬酸含有两个活性集团,即羧基与羟基,这两个活性基团可与Fe2+进行配位,即使阴极区内放入铁,也被快速的氧化溶解,从而使磷化膜的成膜速度加快,磷化液中柠檬酸的加入一方面能与金属离子形成稳定的络合物,有效减少磷化后的成渣量,另一方面适量添加柠檬酸,使磷化液的酸度增加,加速了金属在磷化液中的溶解,提高磷化液的磷化能力,为Zn2Fe(PO4)2·H2O晶体的形成提高了良好的条件,使结构为板状的Zn2Fe(PO4)2·H2O晶体比例升高,在一定程度上细化晶粒,从而得到耐腐蚀性好的磷化膜。
常温或低温时,氟化钠作为掩蔽剂,其中F-为非金属配位阴离子,具有掩蔽效应,能够有效提高磷化液中金属离子(Zn2+、Fe2+)的失电子能力,掩蔽磷化液中过多的金属离子生成无色的FeF63-,细化磷化膜晶粒、提高磷化效率。F-由于具有很强的侵蚀能力,从而激活金属基体表面的微电极反应,使其表面呈现有利于硝酸铜盐结晶成核的活性区,增加膜厚;F-具有很强的缓冲作用,能将溶液中多余H+储存起来,使磷化液中的H+保持在一个稳定值,使反应向正方向进行,利于生成磷化膜。
Ni2+是钢铁表面处理中最常用、用途最广的金属磷化促进剂,Ni2+的加入使Ni2+与Fe很好的结合,能增加金属基体表面的阴极晶格反应点,并可促进不溶胶性硝酸铜盐沉淀的生成,参与组成磷化膜,因此它能够加速晶粒生成,细化结晶,提高磷化膜的成膜速度及耐腐蚀性能,并具有大幅度提高常温钢铁磷化膜附着力的作用。
由于钼酸钠中的钼酸根作为一种氧化剂,使钢铁在磷化成膜中快速反应形成磷化膜。钼酸盐能将硝酸铜盐转化为以P(Ⅴ)为中心原子,形成钼酸酐为配体的P—Mo杂多酸离子[P(Mo3O10)4]3-或[P(Mo2O7)6]7-,此离子附着在成型的结晶膜上与磷化液中的金属离子形成杂多酸盐膜,使磷化膜更加连续致密,促进了成膜过程,同时还起到了钝化作用。由于硝酸铜、柠檬酸、氟化钠、硝酸镍和钼酸钠的添加量对于该原料在磷化液体系中的作用有局限性,故本发明合理控制硝酸铜、柠檬酸、氟化钠、硝酸镍和钼酸钠的添加配比,实现各原料补强性能的最大化,有效提高磷化处理后冲压模具的耐蚀性能。
对冲压模具的处理,能够有效快速的在冲压模具表面形成一层致密均匀的磷化膜,成膜速度快,膜层均匀细腻,具有良好的耐腐蚀性,与冲压模具基体的附着力高,本发明通过对冲压模具与热处理,能够有效的改善冲压模具表面结构组织,提高冲压模具表面组织的活性,在对冲压模具放入磷化液中处理,能够在冲压模具表面形成均匀的磷化膜,通过植酸的作用,能够有效的提高磷化液中离子的分散均匀性,同时,最显著的是,植酸对冲压模具表面的作用,对冲压模具表面的接触角具有显著的降低作用,从而提高了冲压模具表面的润湿性,提高其对磷化液的铺展性能,进而显著的提高了磷化成膜的速度,通过添加海泡石粉,利用海泡石粉具有链状和层状纤维状的过渡型结构特征,其能够在磷化膜体系中与甲基丙烯酸甲酯结合,形成致密的网状结构,从而有效的提高了磷化膜的耐磨性和对冲压模具基体表面的附着力,通过对冲压模具两端加高电压处理,能够有效的强化磷化膜的组织结构性能,提高致密性和附着力,同时,本发明中处理冲压模具形成相同厚度的磷化膜所需要的磷化液的量相较于传统磷化液的量要低,节约了大量生产成本和资源。
【具体实施方式】
为便于更好地理解本发明,通过以下实例加以说明,这些实例属于本发明的保护范围,但不限制本发明的保护范围。
在实施例中,冲压模具表面磷化处理方法,依次包括以下步骤:
(1)对冲压模具进行打磨,采用砂纸对冲压模具表面进行打磨处理,具体为采用砂纸对模具表面进行打磨具体为:分别依次采用200目、600目、1200目、1800目砂纸对冲压模具表面进行打磨,每次打磨的时间为30-50min;
(2)将步骤(1)处理后的冲压模具加热至600-800℃,保温5-8min,然后自然冷却至室温,浸入无水乙醇中浸泡10min,浸泡温度为80-90℃,然后取出,采用去离子水清洗,然后烘干至恒重,即可;
(3)将步骤(2)处理后的冲压模具浸泡到磷化液中,浸泡5-8min,然后取出,表面采用去离子水清洗至中性,然后烘干,所述磷化液包括以下原料:乙二胺四乙酸80-120份、柠檬酸40-60份、硝酸铜8-16份、硝酸镍4-8份、植酸2-6份、海泡石粉3-9份、钼酸钠4-8份、甲基丙烯酸甲酯1-5份、氟化钠4-8份、氟化氢铵2-6份、高锰酸钾4-8份、亚甲基双甲基萘磺酸钠5-15份、高氯化聚乙烯10-20份、铬酸钾2-5份、硝酸铜锌4-8份、硝酸镍1-5份、氯化镨3-9份、乙二胺四乙酸4-8份、苹果酸3-6份、十二烷基苯磺酸钠1-5份、硫酸镍4-8份、三乙醇胺3-6份、硝酸铜锌2-5份、氧化镁3-6份、纳米二氧化钛6-12份、硅烷偶联剂KH-5701-4份、氯化聚丙烯8-16份、水10-20份;
(4)将步骤(2)中经过磷化处理后的冲压模具进行二浸二干处理,所述二浸二干处理具体包括如下步骤:
a、第一次浸渍处理:将磷化液升温至40-50℃,然后加入偶氮二异庚腈混合均匀,然后将冲压模具浸渍其中5-15min;
b、第一次干燥:将第一次浸渍处理后的冲压模具在温度在80-90℃下进行热风循环干燥1-2h;
c、第二次浸渍处理:在微波真空条件下进行第二次浸渍,具体抽真空至真空度为-0.02Mpa~-0.001Mpa,再进行微波处理,微波频率为240-260MHz,将第一次干燥后的冲压模具加入1,3-丁二醇中混合均匀,浸渍5-15min
d、第二次干燥处理:将第二次浸渍处理的冲压模具置于蒸馏水清洗至洗出液pH值为中性,然后在50-60℃烘干;
(5)将步骤(4)二浸二干处理后的冲压模具两端加500-550v电压,处理20-30s,然后停止,即可。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种冲压模具表面磷化处理方法,依次包括以下步骤:
(1)对冲压模具进行打磨,采用砂纸对冲压模具表面进行打磨处理,具体为采用砂纸对模具表面进行打磨具体为:分别依次采用200目、600目、1200目、1800目砂纸对冲压模具表面进行打磨,每次打磨的时间为40min;
(2)将步骤(1)处理后的冲压模具加热至700℃,保温7min,然后自然冷却至室温,浸入无水乙醇中浸泡10min,浸泡温度为85℃,然后取出,采用去离子水清洗,然后烘干至恒重,即可;
(3)将步骤(2)处理后的冲压模具浸泡到磷化液中,浸泡6min,然后取出,表面采用去离子水清洗至中性,然后烘干,所述磷化液包括以下原料:乙二胺四乙酸102份、柠檬酸51份、硝酸铜11份、硝酸镍5份、植酸4份、海泡石粉5份、钼酸钠6份、甲基丙烯酸甲酯3份、氟化钠6份、氟化氢铵4份、高锰酸钾6份、亚甲基双甲基萘磺酸钠10份、高氯化聚乙烯15份、铬酸钾3.5份、硝酸铜锌6份、硝酸镍3份、氯化镨6份、乙二胺四乙酸6份、苹果酸5份、十二烷基苯磺酸钠3份、硫酸镍5份、三乙醇胺5份、硝酸铜锌3份、氧化镁5份、纳米二氧化钛8份、硅烷偶联剂KH-5703份、氯化聚丙烯12份、水15份;
(4)将步骤(2)中经过磷化处理后的冲压模具进行二浸二干处理,所述二浸二干处理具体包括如下步骤:
a、第一次浸渍处理:将磷化液升温至45℃,然后加入偶氮二异庚腈混合均匀,然后将冲压模具浸渍其中10min;
b、第一次干燥:将第一次浸渍处理后的冲压模具在温度在85℃下进行热风循环干燥1.5h;
c、第二次浸渍处理:在微波真空条件下进行第二次浸渍,具体抽真空至真空度为-0.05Mpa,再进行微波处理,微波频率为245MHz,将第一次干燥后的冲压模具加入1,3-丁二醇中混合均匀,浸渍10min
d、第二次干燥处理:将第二次浸渍处理的冲压模具置于蒸馏水清洗至洗出液pH值为中性,然后在55℃烘干;
(5)将步骤(4)二浸二干处理后的冲压模具两端加530v电压,处理25s,然后停止,即可。
实施例2
一种冲压模具表面磷化处理方法,依次包括以下步骤:
(1)对冲压模具进行打磨,采用砂纸对冲压模具表面进行打磨处理,具体为采用砂纸对模具表面进行打磨具体为:分别依次采用200目、600目、1200目、1800目砂纸对冲压模具表面进行打磨,每次打磨的时间为30min;
(2)将步骤(1)处理后的冲压模具加热至800℃,保温5min,然后自然冷却至室温,浸入无水乙醇中浸泡10min,浸泡温度为90℃,然后取出,采用去离子水清洗,然后烘干至恒重,即可;
(3)将步骤(2)处理后的冲压模具浸泡到磷化液中,浸泡5min,然后取出,表面采用去离子水清洗至中性,然后烘干,所述磷化液包括以下原料:乙二胺四乙酸80份、柠檬酸60份、硝酸铜8份、硝酸镍8份、植酸2份、海泡石粉9份、钼酸钠4份、甲基丙烯酸甲酯5份、氟化钠4份、氟化氢铵6份、高锰酸钾4份、亚甲基双甲基萘磺酸钠15份、高氯化聚乙烯10份、铬酸钾5份、硝酸铜锌4份、硝酸镍5份、氯化镨3份、乙二胺四乙酸8份、苹果酸3份、十二烷基苯磺酸钠5份、硫酸镍4份、三乙醇胺6份、硝酸铜锌2份、氧化镁6份、纳米二氧化钛6份、硅烷偶联剂KH-5704份、氯化聚丙烯8份、水20份;
(4)将步骤(2)中经过磷化处理后的冲压模具进行二浸二干处理,所述二浸二干处理具体包括如下步骤:
a、第一次浸渍处理:将磷化液升温至40℃,然后加入偶氮二异庚腈混合均匀,然后将冲压模具浸渍其中15min;
b、第一次干燥:将第一次浸渍处理后的冲压模具在温度在80℃下进行热风循环干燥2h;
c、第二次浸渍处理:在微波真空条件下进行第二次浸渍,具体抽真空至真空度为-0.02MpaMpa,再进行微波处理,微波频率为260MHz,将第一次干燥后的冲压模具加入1,3-丁二醇中混合均匀,浸渍5min
d、第二次干燥处理:将第二次浸渍处理的冲压模具置于蒸馏水清洗至洗出液pH值为中性,然后在60℃烘干;
(5)将步骤(4)二浸二干处理后的冲压模具两端加500v电压,处理30s,然后停止,即可。
实施例3
一种冲压模具表面磷化处理方法,依次包括以下步骤:
(1)对冲压模具进行打磨,采用砂纸对冲压模具表面进行打磨处理,具体为采用砂纸对模具表面进行打磨具体为:分别依次采用200目、600目、1200目、1800目砂纸对冲压模具表面进行打磨,每次打磨的时间为50min;
(2)将步骤(1)处理后的冲压模具加热至600℃,保温8min,然后自然冷却至室温,浸入无水乙醇中浸泡10min,浸泡温度为80℃,然后取出,采用去离子水清洗,然后烘干至恒重,即可;
(3)将步骤(2)处理后的冲压模具浸泡到磷化液中,浸泡8min,然后取出,表面采用去离子水清洗至中性,然后烘干,所述磷化液包括以下原料:乙二胺四乙酸120份、柠檬酸40份、硝酸铜16份、硝酸镍4份、植酸6份、海泡石粉3份、钼酸钠8份、甲基丙烯酸甲酯1份、氟化钠8份、氟化氢铵2份、高锰酸钾8份、亚甲基双甲基萘磺酸钠5份、高氯化聚乙烯20份、铬酸钾2份、硝酸铜锌8份、硝酸镍1份、氯化镨9份、乙二胺四乙酸4份、苹果酸6份、十二烷基苯磺酸钠1份、硫酸镍8份、三乙醇胺3份、硝酸铜锌5份、氧化镁3份、纳米二氧化钛12份、硅烷偶联剂KH-5701份、氯化聚丙烯16份、水10份;
(4)将步骤(2)中经过磷化处理后的冲压模具进行二浸二干处理,所述二浸二干处理具体包括如下步骤:
a、第一次浸渍处理:将磷化液升温至50℃,然后加入偶氮二异庚腈混合均匀,然后将冲压模具浸渍其中5min;
b、第一次干燥:将第一次浸渍处理后的冲压模具在温度在90℃下进行热风循环干燥1h;
c、第二次浸渍处理:在微波真空条件下进行第二次浸渍,具体抽真空至真空度为-0.001Mpa,再进行微波处理,微波频率为240MHz,将第一次干燥后的冲压模具加入1,3-丁二醇中混合均匀,浸渍15min
d、第二次干燥处理:将第二次浸渍处理的冲压模具置于蒸馏水清洗至洗出液pH值为中性,然后在50℃烘干;
(5)将步骤(4)二浸二干处理后的冲压模具两端加550v电压,处理20s,然后停止,即可。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备建筑用冲压模具的过程中,所述磷化液的原料中缺少亚甲基双甲基萘磺酸钠、高氯化聚乙烯、硝酸铜锌、氧化镁、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂KH-570。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备建筑用冲压模具的过程中,所述磷化液的原料中缺少亚甲基双甲基萘磺酸钠。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备建筑用冲压模具的过程中,所述磷化液的原料中缺少高氯化聚乙烯。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备建筑用冲压模具的过程中,所述磷化液的原料中缺少硝酸铜锌。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备建筑用冲压模具的过程中,所述磷化液的原料中缺少氧化镁。
对比例6
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备建筑用冲压模具的过程中,所述磷化液的原料中缺少纳米二氧化钛。
对比例7
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备建筑用冲压模具的过程中,所述磷化液的原料中缺少硅烷偶联剂KH-570。
对比例8
采用中国专利申请文献“一种冲压模具表面处理方法(申请公布号:CN107916430A)”实施例1的工艺处理的冲压模具。
对比例9
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是冲压模具表面处理方法中,磷化液原料中,亚甲基双甲基萘磺酸钠为4份、高氯化聚乙烯22份、硝酸铜锌3份、氧化镁7份、纳米二氧化钛5份、硅烷偶联剂KH-5706份。
对比例10
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是冲压模具表面处理方法中,磷化液原料中,亚甲基双甲基萘磺酸钠为16份、高氯化聚乙烯8份、硝酸铜锌9份、氧化镁2份、纳米二氧化钛13份、硅烷偶联剂KH-5706份。
对比例11
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是冲压模具表面处理方法中,磷化液原料中,亚甲基双甲基萘磺酸钠为3份、高氯化聚乙烯22份、硝酸铜锌10份、氧化镁2份、纳米二氧化钛14份、硅烷偶联剂KH-5707份。
对实施例1-3及对比例1-11所制备的冲压模具进行性能测试,测试结果如下表所示。
由上表可知:
(1)由实施例1-3和对比例8的数据可见,施用实施例1-3建筑用冲压模具具有优异的高温耐蚀性能;同时由实施例1-3的数据可见,实施例1为最优实施例。
(2)由实施例1和对比例1-10的数据可见,亚甲基双甲基萘磺酸钠、高氯化聚乙烯、硝酸铜锌、氧化镁、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂KH-570在制备磷化液过程中起到了协同作用,进一步提高了冲压模具的高温耐蚀性能,这可能是:以亚甲基双甲基萘磺酸钠、高氯化聚乙烯、硝酸铜锌、氧化镁、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂KH-570作为一个改性增强体系对磷化液的制备起到了补强作用,其以高氯化聚乙烯作为增强改性料与铝材表面附着的基础性材料,高氯化聚乙烯具有优异的粘接性能,并且其分子结构中不含双键,氯原子又是无规分布,这就实现了在硅烷偶联剂KH-570和亚甲基双甲基萘磺酸钠的改性作用下,实现了对其表面氯键的改性,提高了氯键的键能,而以硝酸铜锌、氧化镁和纳米二氧化钛作为功能性增强填料,利用硝酸铜锌、氧化镁和纳米二氧化钛其表面大量的羟基,而高氯化聚乙烯表面含有大量的高官能团的氯键,通过硅烷偶联剂KH-570和亚甲基双甲基萘磺酸钠的接枝改性作用,实现硝酸铜锌、氧化镁和纳米二氧化钛表面的羟基与高氯化聚乙烯表面的氯键进行高效结合,且由于氯键不规则分布,则实现了高氯化聚乙烯表面不规则连接上了硝酸铜锌、氧化镁和纳米二氧化钛,而利用硝酸铜锌和纳米二氧化钛的防腐抗菌性能,氧化镁的耐高温性能,赋予了高氯化聚乙烯优异的抗菌和耐高温性能,其中通过控制亚甲基双甲基萘磺酸钠、高氯化聚乙烯、硝酸铜锌、氧化镁、纳米二氧化钛、硅烷偶联剂KH-570的重量比为(5-15):(10-20):(4-8):(3-6):(6-12):(1-4),其以高氯化聚乙烯作用粘覆的主料,控制其在改性增强体系中占主要成分,起到与冲压模具表面粘结的主要物质,保证了一定的粘接性能基础,为补强改性材料提供了附着位点,以亚甲基双甲基萘磺酸钠和硅烷偶联剂KH-570的协同改性接枝作用,实现了硝酸铜锌、氧化镁和纳米二氧化钛作为补强填料接枝到高氯化聚乙烯表面,有效提高了高氯化聚乙烯的高温耐蚀性能,运用到冲压模具的制备中,进一步提高了冲压模具的高温耐蚀性能。
(3)采用二浸二干的方式对冲压模具进行处理,使其表面光滑、光亮柔和,表面的涂层附着牢固,具有优越的耐腐蚀性;本发明不同于常规浸渍处理改性后直接洗涤干燥,而是在第一次浸渍后过程中加入偶氮二异庚腈,而偶氮二异庚腈作为引发剂,在加入了磷化液后,由引发剂激发了磷化液表面的活性羟基基团,并在二次浸渍处理干燥后加入1,3-丁二醇作为接枝助剂,实现了在二浸二杆处理的过程中,加速了磷化液表面的活性羟基对冲压模具表面的处理效率,利用冲压磨具表面的氧化金属的离子团,实现磷化液进一步高效与这些氧化金属的离子团结合,从而提高了磷化液对冲压模具表面的处理质量,提高了涂层附着的质量,使磷化液不仅牢固粘附在型材表面,而且部分有效成分能够渗入其中,部分成分又能克服抑制另外一些成分对冲压模具的过度腐蚀而起到缓蚀作用,从而发挥了相互协调作用,获得优越的耐腐蚀性和柔和的光泽。
而本发明磷化液中添加的硝酸铜、柠檬酸、氟化钠、硝酸镍和钼酸钠在磷化液中的作用如下:
在磷化液中加入硝酸铜,由于Cu2+的加入,铜富集的区域为最初的成核点,因为铜的电位比铁负,富铜的区域促进了氢的释放,增加了基底表面阴极位置的数量,促进了磷化膜的形成,并且由于铜的化合物最终散落分布在磷化膜的表面,对磷化膜起到一定保护作用,在磷化液中加入极少Cu2+,对钢铁磷化有极大的促进作用,Cu2+可以大幅缩短成膜时间,提高常温磷化膜的防护性,增强膜层耐蚀性。
柠檬酸含有两个活性集团,即羧基与羟基,这两个活性基团可与Fe2+进行配位,即使阴极区内放入铁,也被快速的氧化溶解,从而使磷化膜的成膜速度加快,磷化液中柠檬酸的加入一方面能与金属离子形成稳定的络合物,有效减少磷化后的成渣量,另一方面适量添加柠檬酸,使磷化液的酸度增加,加速了金属在磷化液中的溶解,提高磷化液的磷化能力,为Zn2Fe(PO4)2·H2O晶体的形成提高了良好的条件,使结构为板状的Zn2Fe(PO4)2·H2O晶体比例升高,在一定程度上细化晶粒,从而得到耐腐蚀性好的磷化膜。
常温或低温时,氟化钠作为掩蔽剂,其中F-为非金属配位阴离子,具有掩蔽效应,能够有效提高磷化液中金属离子(Zn2+、Fe2+)的失电子能力,掩蔽磷化液中过多的金属离子生成无色的FeF63-,细化磷化膜晶粒、提高磷化效率。F-由于具有很强的侵蚀能力,从而激活金属基体表面的微电极反应,使其表面呈现有利于硝酸铜盐结晶成核的活性区,增加膜厚;F-具有很强的缓冲作用,能将溶液中多余H+储存起来,使磷化液中的H+保持在一个稳定值,使反应向正方向进行,利于生成磷化膜。
Ni2+是钢铁表面处理中最常用、用途最广的金属磷化促进剂,Ni2+的加入使Ni2+与Fe很好的结合,能增加金属基体表面的阴极晶格反应点,并可促进不溶胶性硝酸铜盐沉淀的生成,参与组成磷化膜,因此它能够加速晶粒生成,细化结晶,提高磷化膜的成膜速度及耐腐蚀性能,并具有大幅度提高常温钢铁磷化膜附着力的作用。
由于钼酸钠中的钼酸根作为一种氧化剂,使钢铁在磷化成膜中快速反应形成磷化膜。钼酸盐能将硝酸铜盐转化为以P(Ⅴ)为中心原子,形成钼酸酐为配体的P—Mo杂多酸离子[P(Mo3O10)4]3-或[P(Mo2O7)6]7-,此离子附着在成型的结晶膜上与磷化液中的金属离子形成杂多酸盐膜,使磷化膜更加连续致密,促进了成膜过程,同时还起到了钝化作用。由于硝酸铜、柠檬酸、氟化钠、硝酸镍和钼酸钠的添加量对于该原料在磷化液体系中的作用有局限性,故本发明合理控制硝酸铜、柠檬酸、氟化钠、硝酸镍和钼酸钠的添加配比,实现各原料补强性能的最大化,有效提高磷化处理后冲压模具的耐蚀性能。
对冲压模具的处理,能够有效快速的在冲压模具表面形成一层致密均匀的磷化膜,成膜速度快,膜层均匀细腻,具有良好的耐腐蚀性,与冲压模具基体的附着力高,本发明通过对冲压模具与热处理,能够有效的改善冲压模具表面结构组织,提高冲压模具表面组织的活性,在对冲压模具放入磷化液中处理,能够在冲压模具表面形成均匀的磷化膜,通过植酸的作用,能够有效的提高磷化液中离子的分散均匀性,同时,最显著的是,植酸对冲压模具表面的作用,对冲压模具表面的接触角具有显著的降低作用,从而提高了冲压模具表面的润湿性,提高其对磷化液的铺展性能,进而显著的提高了磷化成膜的速度,通过添加海泡石粉,利用海泡石粉具有链状和层状纤维状的过渡型结构特征,其能够在磷化膜体系中与甲基丙烯酸甲酯结合,形成致密的网状结构,从而有效的提高了磷化膜的耐磨性和对冲压模具基体表面的附着力,通过对冲压模具两端加高电压处理,能够有效的强化磷化膜的组织结构性能,提高致密性和附着力,同时,本发明中处理冲压模具形成相同厚度的磷化膜所需要的磷化液的量相较于传统磷化液的量要低,节约了大量生产成本和资源。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。