一种螺栓电镀预处理方法技术

本发明专利技术公开了一种螺栓电镀预处理方法，该工艺包括：（1）电解除油：将螺栓放入电解液中，电解除油；（2）螺栓酸洗：酸洗去除螺栓基体表面的氧化物。（3）超声清洗，晾干/烘干。（4）离子液体阳极活化：活化液是AlCl3与有机盐构成的体系，所述的有机盐为二取代氯化咪唑，其摩尔比为0.5~4：1。活化方式：将螺栓工件作为阳极，Al板作为阴极，活化液温度15-80℃，优选的，温度为20-60℃。活化电流密度2-10mA/cm2，活化时间2-8min。本发明专利技术方法工艺简单、操作方便、能耗小，对环境无污染，可以在螺栓表面获得清洁无氧化层的表面，有利于提升电镀结合力、耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电镀预处理方法，尤其涉及一种螺栓表面的预处理方法及其应用，属于材料表面处理领域。
技术介绍
螺栓被广泛应用建筑、家电、汽车、石油化工领域中。然而，在某些极端恶劣的条件下，如海洋环境，螺栓表面容易发生电化学反应，出现生锈腐蚀。生锈的螺栓结构强度降低，直接影响设备的稳定性，甚至造成一定的安全隐患。因此，对传统螺栓进行表面处理，提高其防腐蚀性能是十分必要的。目前，应用最为广泛的表面处理方法是镀覆防腐，通过电化学反应在螺栓表面沉积形成耐腐蚀层，提高螺栓的整体耐腐蚀性能。但是螺栓工件自身材质通常具有易氧化的特性，在储存过程中其表面容易发生氧化反应形成氧化膜，且该氧化膜层很难彻底去除。即使通过物理打磨处理清除了其表面的氧化层，当其暴露在有水有氧环境中时(准备电镀处理过程中)极易发生再氧化，使得螺栓表面形成再氧化层。若在未彻底去除氧化层的条件下进行镀覆，得到的镀层与基体结合牢固极差，特别是夹杂有基体氧化层的部分在实际使用过程中会迅速出现镀层剥落，不能满足螺栓在一些特殊场合的实际使用要求。因此，在对螺栓进行电镀之前，需进行预处理工艺，以除去螺栓表面的氧化层，提高电镀沉积层的附着力。现有常规的预处理工艺有:除油浸渍、预镀铜、闪镀镍等。但这些工艺均无法满足附着力的要求，特别是螺栓表面特有的细小缝隙结构更增加了预处理除去氧化层的难度，为进一步提高镀层与螺栓基体的结合力，寻求新的预处理方法显得十分迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中螺栓表面电镀前处理效果不佳所存在的上述不足，提供一种螺栓电镀预处理工艺，对螺栓工件表面进行预处理，提高其后续电镀层的表面质量与结合力。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案: 一种螺栓电镀预处理工艺，包括以下步骤: (O电解除油:将螺栓放入电解液中，电解除油，对螺栓基体进行脱脂除油。(2)螺栓酸洗:将电解除油后的螺栓放入酸洗液中，酸洗去除螺栓基体表面的氧化物。(3)超声清洗:将经过步骤2处理的螺栓放入低分子醇中，超声清洗，晾干/烘干。(4)离子液体阳极活化:活化液是AlCl3与有机盐构成的体系，所述的有机盐为二取代氯化咪唑，其摩尔比为0.5-4:1。活化方式:将螺栓工件作为阳极，Al板作为阴极，活化液温度15-80°C，优选的，温度为20-60°C。活化电流密度2-lOmA/cm2，活化时间2_8min。优选的，活化过程中，对活化液进行搅拌，搅拌速率为100~400r/min。活化过程中，对溶液进行搅拌可以促进工件表面的离子液的扰动，促进氧化层的成分在阳极活化过程中褪脱。优选的，所述的二取代氯化咪唑，可以举例如:1-甲基-3乙基氯化咪唑、氯化1-辛基-3-甲基咪唑、氯化1-丁基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基氯化咪唑等。本专利技术的表面前处理方法先将螺栓基体进行一步电解除油、酸洗处理和超声清洗，然后浸入由二取代氯化咪唑和三氯化铝组成的活化液中进行阳极活化处理，获得表面清洁、无氧化层的螺栓基体。由于处理过程中除油、酸洗和超声清洗设置流程合理有效，使得螺栓样品表面附着的油脂、铁锈等成分按照其附着的层次快速的溶解分散开来，能够很好的得到初步清洁的样品，为螺栓样品进行阳极活化除去最里层附着的氧化层提供基础条件。最后，利用阳极活化作用，在离子液体中处理螺栓样品，通过控制阳极活化过程中离子液体的电流密度、活化时间充分的完成工件表面的处理作用，使得螺栓的螺纹纵向缝隙中的微小氧化层被有效的溶解清除。经该表面前处理方法处理过的螺栓基体与镀层之间具有良好的结合力，镀层不易脱落，能够保证螺栓在极端使用环境中保持长期的稳定性可靠性。进一步，步骤(I)所述的螺栓电解除油过程中，采用碱性除油液作为电解液。处理步骤是以螺栓工件为阴极，放入温度在50-90°C的电解液中，施加电流密度2-lOmA/cm2，电解除油20s-2min (20秒~2分钟)。电解除油又称为电化学除油，在碱性溶液中，利用直流电作用将零件表面油污除去。除油过程中包含了皂化作用、乳化作用和电化学作用，电流使电极极化降低油与溶液的界面张力，同时电流使得电极金属表面产生微小气泡，气泡促进油脂的分离，使得螺栓表面的油脂快速剥离分散到溶液中。优选的，电解液采用包含以下成分构成的电解液:氢氧化钠20-60g/L，碳酸钠20-40g/L，磷酸三钠5_15 g/L。以上成分的电解液具有缓冲溶液的效果，能够在电解除油过程中保持溶解的PH稳定性，更有利用油脂的溶解。进一步，步骤(2)所述的螺栓酸洗过程中，酸洗液为稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸中的一种或一种以上，酸洗时间20s-2min。经过电解除油处理后，工件表面的油脂被有效的除去，位于油脂之下的锈蚀层被暴露出来，使用酸洗液可以快速的溶解工件表面的锈蚀层，将蓬松的金属氧化物溶解除去，酸洗充分利用了工件表面金属氧化物易溶于酸的特性，根据不同的锈蚀成分及锈蚀程度可以采取相应的稀酸溶液进行处理。优选的，酸洗液中无机酸成分的质量浓度为5-10%。酸洗液中酸的浓度不宜过大，酸浓度太高了容易对工件表面造成过多的腐蚀作用，使得工件整体结构强度等发生变化，反而不利于达到酸洗的主要目的。优选的，酸洗液的pH=l~4。进一步，步骤(3 )中所述低分子醇是甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇或其任意比例的混合物。超声清洗过程中主要是利用超声波在液体中空化作用、加速作用及直进流作用对工件表面进行清洗，结合之前的电解除油和酸洗处理过程中分散、软化、剥离作用，超声波使得残余的少量污垢从工件表面完全脱落，采用低分子醇溶液可以很好的分散这些污垢，同时低分子醇具有良好的除水能力排氧能力，能够保持工件处于无水无氧的环境中，避免工件在处理过程中的再次氧化。进一步，步骤(3)所述的螺栓超声清洗过程中，使用酒精作为清洗的液体，优选为99%酒精，超声清洗时间为5-15min。优选的，超声波的频率为20_30kHz，功率为80-200W。超声过程中控制好超声功率既能够有效有清除污垢，又能够减少不必要的能量消耗。进一步优选的，步骤(4)阳极与阴极的极间距l-3cm。将极间距控制在1~3厘米之间可以在较小的电解槽中实现阳极活化处理，同时，极间距控制在此范围内，电极之间可形成多极放电，提升阳极活化的均匀性和效率。进一步优选的，步骤(4)所述铝板的纯度大于99%，最好是大于99.9wt%。使用高纯度的铝板作为电极具有导电性好，对离子液无污染、影响小的特点。进一步，步骤(4)在惰性气体保护下进行。特别是在氩气保护下进行。阳极活化后的螺栓表面氧化层被完全除去，其表面的元素具有极高的活性，非常容易被氧化，在氩气的保护下能够保证预处理的效果。本专利技术涉及螺栓预处理方法适用于各种成分螺栓，如不锈钢螺栓，碳钢螺栓等。本专利技术提供的螺栓电镀预处理方法，工艺简单，操作方便，对环境无污染，基体与镀层结合力高、工件表面平整美观，成本低廉，经济效益高。与现有技术相比，本专利技术的有益效果: 1.本专利技术通过电解除油、酸洗处理和超声清洗步骤使螺栓表面附着的油脂、铁锈等成分按归其附着的层次快速的溶解分散开来，进而利用阳极活化作用，在离子液体中除去螺纹纵向缝隙中的微小氧化层，使得螺栓基体更容当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺栓电镀预处理工艺，包括以下步骤：（1）电解除油：将螺栓放入电解液中，电解除油，对螺栓基体进行脱脂除油；（2）螺栓酸洗：将电解除油后的螺栓放入酸洗液中，酸洗去除螺栓基体表面的氧化物；（3）超声清洗：将经过步骤2处理的螺栓放入低分子醇中，超声清洗，晾干/烘干；（4）离子液体阳极活化：活化液是AlCl3与有机盐构成的体系，所述的有机盐为二取代氯化咪唑，其摩尔比为0.5~4：1；活化方式：将螺栓工件作为阳极，Al板作为阴极，活化液温度15‑80℃，优选的，温度为20‑60℃；活化电流密度2‑10mA/cm2，活化时间2‑8min。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖成，丁晶晶，江奕东，黄迎春，郑兴平，凌国平，梅军，刘焕明，
申请(专利权)人：中物院成都科学技术发展中心，
类型：发明
国别省市：四川;51