[发明专利]一种钢铁制件表面装饰性耐腐蚀防护层及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钢铁制件表面装饰性耐腐蚀防护层及其制备方法和应用，属于金属材料表面处理技术领域，可作为钢铁制件表面装饰且耐腐蚀性能优良的防护层得到应用。防护层制备工艺为两步，第一步首先对钢铁件进行中温磷化处理，接着在室温状态下进行氧化处理，最后进行热浸油封闭处理，从而获得具有良好耐腐蚀性能的装饰防护层。用该方法处理后的样品不仅色饱和度和色牢度高、色泽均匀性好，而且耐盐雾试验优于22小时。所述耐腐蚀装饰防护层的厚度在6‑30微米范围内根据需求可调。它是能够调整钢铁制件表面耐腐蚀层厚度、色饱和度和色牢度、色均匀性和组成的复合表面处理工艺技术，解决钢铁制件的表面装饰性处理和耐腐蚀问题。

技术领域：

本发明涉及材料表面处理技术领域，具体涉及一种钢铁制件表面装饰性耐腐蚀防护层及其制备方法和应用，可作为各种机械设备的钢铁制件表面装饰性耐腐蚀防护层得到应用。

背景技术：

当钢铁处于潮湿的大气中时，由于在钢铁表面上局部形成微电池，所以就有铁离子产生，然后铁离子与空气中的氧相互作用，从而在钢铁表面上形成了铁锈。由于铁锈非常疏松并且容易吸湿，因而促使潮湿的大气继续对钢铁进行腐蚀，直至破坏。如果在钢铁表面上形成一层致密的磁性氧化铁(Fe₃O₄)薄膜，就不仅使得钢铁具有一定的抗大气腐蚀能力，阻止钢铁表面生锈，而且还能起到表面装饰作用。

为了对钢铁制件表面进行装饰防护，通常采用在含有氧化剂的浓碱溶液中进行氧化处理在钢铁表面上形成一层致密的磁性Fe₃O₄薄膜。该工艺容易实施，工艺过程易于质量控制。由于磁性Fe₃O₄薄膜呈蓝黑色或黑色，所以通常将该工艺称为“发黑”或“发蓝”工艺。当磁性Fe₃O₄薄膜厚度低于0.04微米时，对钢铁制件表面的外观和抗大气腐蚀性能没有任何作用。当磁性Fe₃O₄薄膜厚度超过2.5微米时，颜色发暗，有时呈灰黑色。由于膜层与基体的结合力比较差，所以膜层的抗擦拭能力很差。另外，常规氧化处理的工作温度在130℃～150℃范围内，耗能也比较高。总的来说，常规碱性氧化处理的综合成本高，耐腐蚀性能和抗擦拭能力差。

钢铁常温发黑剂具有发黑时间短色泽适宜、使用工艺方便简单，节省能源、成本低等优点。但是钢铁常温发黑工艺普遍存在着膜层结合力低、耐蚀性差的问题，其效果，功能质量与高温氧化处理相比还具有相当大的差距。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种钢铁制件表面装饰性耐腐蚀防护层及其制备方法和应用，所制备的防护层能够解决钢铁制件的表面装饰性处理和耐腐蚀的问题。

本发明的技术方案是：

一种钢铁制件表面装饰性耐腐蚀防护层的制备方法，该方法是以钢铁为基底材料，首先利用中温磷化技术在其表面获得磷化膜层，然后通过室温氧化处理在所述磷化膜层表面制备黑色氧化膜层，最后经热浸油封闭处理提高防护层的色牢固度和耐腐蚀性能。具体包括如下步骤：

(1)中温磷化技术：将清洁处理后的钢铁制件置于60-70℃的磷化液体中，保温10-20分钟后从磷化液体中取出，在钢铁制件表面获得磷化膜层；

(2)室温氧化处理：将中温磷化处理后的钢铁制件放入室温条件下的氧化液体中浸泡1-5分钟，从氧化液体中取出置于空气中5-10分钟，即在磷化膜层表面获得附着牢固的黑色氧化膜层；

(3)热浸油封闭处理：经室温氧化处理后的工件用3-5wt.％碳酸钠溶液浸渍1-3分钟进行中和处理；工件晾干后放入80-90℃的10号锭子油中进行封闭处理，从而在钢铁制件表面获得具有装饰作用和耐腐蚀性能的装饰防护层。