[发明专利]一种普炭钢及其表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种普碳钢及其表面处理方法，对金属表面处理，富于金属防腐蚀能力。

背景技术

普碳钢由于其价格低廉，易焊接等优点而广泛应用在工业产品、家电配件以及装潢装饰行业，但是其在生产、使用或者储运过程中，如果不经过防锈处理，则会在较短时间内产生锈蚀，对材料的外观和性能产生影响，锈蚀严重的甚至会造成普碳钢产品的报废。

相比较普碳钢，不锈钢则具有高耐磨性、高防腐蚀性、不易锈蚀的优点，但是其价格高，生产成本较高。同时，在不锈钢的表面处理工艺中，常用的有化学白化方法、化学氧化法、电化学法等。通常化学方法会采用氢氟酸和硝酸进行酸洗，或采用重铬酸盐进行氧化着色，对环境产生严重的污染，对人体有害。除此之外，有些在高压电流下在化学溶剂中对不锈钢表面进行着色氧化处理，属于高能耗产业，对能源依赖严重。

中国发明专利CN101220497A中公开了一种铝合金材料表面仿不锈钢处理工艺，该工艺中采用硫酸浸洗，因此不利于环保，同时由于普碳钢比铝合金更容易生锈腐蚀，所以该处理过程并不适用于普碳钢。中国发明专利CN101653999A中公开了一种仿不锈钢复合钢板，但是该处理工艺中需要添加胶水粘结层，所以工艺较复杂。

因此，如果能够结合普碳钢和不锈钢两者的优点，并对普碳钢表面进行仿不锈钢处理的话，不仅能够减少污染和能耗，而且还能降低成本和增强美观效果。

发明内容

本发明目的是提供一种普炭钢及其表面处理方法，使用该发明，赋予普碳钢基材仿不锈钢的表面纹路、光泽和触感，同时具有不锈钢材料的防腐、防污、耐磨的功能，成本低廉、工艺简单、环保安全。

为达到上述目的，本发明采用的结构技术方案是：一种普炭钢，包括普炭钢基材及表面涂层，所述表面涂层为一复合涂层，所述复合涂层由底层的金属层及表层的防护涂层构成，所述防护涂层为一有机水性涂料层。

上述技术方案中，所述水性涂料层可采用现有技术中的水性漆喷涂，在普炭钢基材与保护涂层之间设置金属层，提高保护涂层的附着力，金属硬度达4H，附着力的百格实验(在喷涂表面用百格刀或刀片划1X1mm的方格(露出基体)，用3M胶带粘贴在划格区域(要求紧贴工件，无气泡)，停留2分钟后与被测工件成45°角迅速揭起，看工件划格区域是否有超过3个方格脱落，若有则为不合格)可达到ISO标准0级，即切口边缘光滑，格子边缘完全没有剥落，表面呈现不锈钢效果。在本发明中，金属层可以作为保护层提高普碳钢基材耐大气或者耐介质腐蚀的能力，而水性涂料层能够以封闭的形式有效地阻隔普碳钢基材与外界腐蚀介质的接触，使得普碳钢基材处于一个层层叠加的屏蔽层中，创造了一种阻碍腐蚀电流通道的封闭层，使得基材能够长期有效地防腐蚀，达到仿不锈钢的性能。

上述技术方案中，所述的金属层为由铝、镍、钼、钛、铬中的一种或两种以上构成。

上述技术方案中，所述水性涂料层由改性丙烯酸、环氧树脂、乳化剂、醇类和乙二醇丁醚组成的稀释助剂组成。改性丙烯酸是水性丙烯酸树脂溶液及水性环氧树脂、以及混合胺基树脂中的两种或两种以上混合溶液，其各自的固含量在40％～800％。

为达到上述目的，本发明采用的方法技术方案是：一种普炭钢的表面处理方法，包括以下步骤：

(1)对普碳钢基材表面用除油溶液浸泡，去除表面氧化物及油污(也可采用高温烘烤法)；

(2)用抛光机对所述步骤(1)中获得的普碳钢基材表面进行抛光处理，需抛光出拉丝纹路，并将表面瑕疵去除；

(3)将所述步骤(2)预处理的普碳钢基材置于真空环境下，将铝、镍、钼、钛、铬中的一种或两种金属材料，施以高电压，致使其在高电阻的基座上熔融，挥发为离子状态，并沉积在普碳钢基材的表面，形成金属层；

(4)将所述步骤(3)处理后的材料，置于水性涂料中，使材料表面形成防护涂层；

(5)置于常温下干燥，完成表面处理。

上述技术方案中，所述步骤(1)中去除表面氧化物及油污的方法为，通过高温烘烤，使油污在表面形成硬膜，后采用布质千叶轮对普碳钢基材表面进行抛光，去除表面硬膜。

上文中，去除表面氧化物及油污的方法还可以用除油溶液浸泡，再用布质千叶轮抛光，或者是用挥发性的有机溶剂浸泡后，通过加温使其挥发并形成硬膜，最后用布质千叶轮抛光。