精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法
【專利摘要】本發明公開了一種精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法，首先以精密焊管為陽極，以電解槽作為陰極；然后在電解槽加入酸性電解液并采用變電流的方式進行微弧氧化處理工藝，最后在焊管表面得到所述涂層；其中，所述酸性電解液為濃度為0.1～0.5mol/L的硫酸、草酸或者磷酸溶液，該酸性電解液的PH值為3～5；并且，所述電解液中還加入1.2～2g/L的Al2O3納米粉末和20～25g/L的Na2B4O7或Na3B4O4粉末。本發明在精密焊管的表面獲得納米陶瓷涂層，提高了精密焊管的表面硬度、耐磨性和耐蝕性等；并且，在微弧氧化處理工藝過程中，采用循環變電流的方式，制備得到的涂層表面光滑，粗糙度小；本發明的涂層制備技術工藝簡單，適于大規模生產。
【專利說明】精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及精密焊管加工【技術領域】，尤其涉及ー種精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法。
【背景技術】
[0002]精密焊管是用帶鋼經卷曲成型后焊接制成的鋼管，生產エ藝簡單，品種規格多，強度高于無縫鋼管。精密焊管是在一般焊管基礎上進一步提高的結果，是焊管產品中的精細產品，要求的精度比普通焊管的精度要高，エ藝有嚴格的要求，一般取下差，質量完全達到精密無縫薄壁管的水平，主要應用在化工、紡織、機械、儀表、航空、汽車等各個領域。為了提高精密焊管的表面硬度、耐磨性和耐蝕性等，提高精密焊管的質量，需要對精密焊管的表面進行處理。
[0003]陶瓷材料在日常生活、エ業生產及國防領域中起著舉足輕重的作用，但是，由于傳統陶瓷材料質地較脆，韌性、強度較差，因而使其應用受到了很大限制。隨著納米技術的廣泛應用，納米陶瓷隨之產生，希望以此來克服傳統陶瓷的脆性，使其具有像金屬一祥的柔韌性和可加工性。所謂納米陶瓷，是指陶瓷材料的顯微結構中，晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、氣孔尺寸、缺陷尺寸都限于lOOnm以下，是上世紀80年代中期發展起來的新型陶瓷材料。由于納米陶瓷晶粒的細化，品界數量大幅度増加，可使材料的韌性和塑性大為提高并對材料的電學、熱學、磁學、光學等性能產生重要的影響。將納米陶瓷涂層技術與精密焊管表面處理工藝結合具有廣泛的應用前景。納米陶瓷涂層的制備存在一定的特殊性，目前的制備方法主要有物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、磁控濺射、激光融覆、熱噴涂等方法，這些方法設備昂貴，エ藝復雜，生產成本高，因此探索ー種適用于精密焊管表面處理的納米陶瓷涂層エ藝是十分有必要的。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:克服現有技術中之不足，提供ー種。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:ー種精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法，該方法為:首先將去除污潰后的精密焊管作為陽極，以電解槽作為陰極；然后在電解槽加入酸性電解液并進行微弧氧化處理工藝，最后在焊管表面得到所述涂層；其中，所述酸性電解液為濃度為0.1-0.5mol/L的硫酸、草酸或者磷酸溶液，該酸性電解液的PH值為3-5 ;并且，所述電解液中還加入1.2-2g/L的A1203納米粉末和20-25g/L的Na2B407或Na3B404粉末；其中，微弧氧化處理工藝采用直流電源，電流密度范圍是20-40A/dm2，微弧氧化時間為50-80min ;并且，微弧氧化處理工藝采用變電流的方式，在微弧氧化時間內，直流電源的電流密度以1-2A/dm2/min的變化速率從所述電流密度范圍的最小值到最大值再到最小值循環變化。
[0006]優選的，所述A1203納米粉末的粒徑為10-50nm。
[0007]優選的，所述酸性電解液為濃度為0.3-0.4mol/L的硫酸、草酸或者磷酸溶液。[0008]優選的，所述電解液中加入1.5-1.8g/L的A1203納米粉末和22-24g/L的Na2B407 或 Na3B404 粉末。
[0009]優選的，在微弧氧化處理工藝中，所述電流密度范圍是25-35A/dm2，微弧氧化時間為60-70min。
[0010]優選的，所述直流電源的電流密度的變化速率為1-1.5A/dm2/min。
[0011]優選的，所述A1203納米粉末的粒徑為10-50nm ;所述酸性電解液為濃度為0.3的磷酸溶液；所述電解液中加入1.8g/L的A1203納米粉末和22g/L的Na2B407粉末；其中，在微弧氧化處理工藝中，所述電流密度范圍是25-35A/dm2，微弧氧化時間為70min ;其中所述直流電源的電流密度的變化速率為lA/dm2/min。
[0012]優選的，所述精密焊管為X70、X80、X90或X100管線鋼管。
[0013]本發明的有益效果是，通過在含有納米陶瓷材料的酸性電解液中采用微弧氧化處理工藝對精密焊管進行表面處理，在精密焊管的表面獲得納米陶瓷涂層，提高了精密焊管的表面硬度、耐磨性和耐蝕性等 ，提高精密焊管的質量；并且，在微弧氧化處理工藝過程中，采用循環變電流的方式，制備得到的涂層表面光滑，粗糙度小；本發明的涂層制備技術エ藝簡單，適于大規模生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發明進ー步說明。
[0015]圖1是本發明實施例中制備納米陶瓷涂層的エ藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016]現在結合具體實施例對本發明作進ー步詳細的說明。
[0017]實施例1
[0018]圖1為本實施例提供的精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法エ藝流程示意圖，本實施例是以X70管線鋼管進行表面涂層處理為例進行說明的，該方法包括步驟:
[0019]S101、以X70管線鋼管為陽極，以電解槽為陰扱；其中，所述X70管線鋼管經過了去除油脂和污垢的預處理，所述電解槽為不銹鋼電解槽；
[0020]S102、在所述電解槽中加入酸性電解液，并在酸性電解液中加入納米陶瓷材料；其中，所述酸性電解液為濃度為0.3mol/L的磷酸溶液，其PH值為4 ;所述納米陶瓷材料為A1203納米粉末和Na2B407粉末的混合粉末,所述A1203納米粉末的粒徑為10-50nm,所述A1203納米粉末在電解液中的濃度為1.8g/L，所述Na2B407粉末在電解液中的濃度為22g/L ；
[0021]S103、采用變電流的方式對精密焊管進行微弧氧化處理，在精密焊管表面獲得納米陶瓷涂層；其中，在微弧氧化處理工藝中，采用直流電源，其電流密度范圍是25-35A/dm2，微弧氧化時間為70min ;所述變電流的方式是指在微弧氧化時間內，直流電源的電流密度以一定的變化速率從所述電流密度范圍的最小值到最大值再到最小值循環變化，具體的，在本實施例中，在微弧氧化時間為70min內，直流電源的電流密度以lA/dm2/min的變化速率從25A/dm2到35A/dm2再到25A/dm2循環變化。
[0022]按照以上方法在X70管線鋼管表面制備得到的納米陶瓷涂層表面光滑，粗糙度小，提高了 X70管線鋼管的表面硬度、耐磨性和耐蝕性。[0023]實施例2
[0024]與實施例1不同的是，本實施例是以X80管線鋼管進行表面涂層處理為例進行說明的。在本實施例中，所述酸性電解液為濃度為0.lmol/L的硫酸溶液，其PH值為5 ;所述納米陶瓷材料為A1203納米粉末和Na3B404粉末的混合粉末，所述A1203納米粉末的粒徑為10-50nm，所述A1203納米粉末在電解液中的濃度為1.2g/L，所述Na2B407粉末在電解液中的濃度為20g/L ;在微弧氧化處理工藝中，電流密度范圍是20-30A/dm2，微弧氧化時間為80min ;直流電源的電流密度以1.5A/dm2/min的變化速率循環變化。
[0025]按照以上方法在X80管線鋼管表面制備得到的納米陶瓷涂層表面光滑，粗糙度小，提高了 X70管線鋼管的表面硬度、耐磨性和耐蝕性。
[0026]實施例3
[0027]與實施例1不同的是，本實施例是以X100管線鋼管進行表面涂層處理為例進行說明的。在本實施例中， 所述酸性電解液為濃度為0.5mol/L的草酸溶液，其PH值為5 ;所述納米陶瓷材料為A1203納米粉末和Na3B404粉末的混合粉末，所述A1203納米粉末的粒徑為10-50nm,所述A1203納米粉末在電解液中的濃度為2g/L，所述Na2B407粉末在電解液中的濃度為25g/L ;在微弧氧化處理工藝中，電流密度范圍是25-40A/dm2，微弧氧化時間為60min ;直流電源的電流密度以2A/dm2/min的變化速率循環變化。
[0028]按照以上方法在X100管線鋼管表面制備得到的納米陶瓷涂層表面光滑，粗糙度小，提高了 X100管線鋼管的表面硬度、耐磨性和耐蝕性。
[0029]以上實施例僅僅是作為例子對本發明作具體的說明，本案的 申請人:經過大量的實驗表明，在本發明提供的精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法中，所述酸性電解液選擇為濃度為0.3-0.4mol/L的硫酸、草酸或者磷酸溶液；所述納米陶瓷材料選擇為1.5-1.8g/L的A1203納米粉末和22-24g/L的Na2B407或Na3B404粉末；在微弧氧化處理工藝中，所述電流密度范圍選擇為25-35A/dm2，微弧氧化時間選擇為60-70min ;所述直流電源的電流密度的變化速率選擇為1-1.5A/dm2/min具有更好的涂層效果。
[0030]綜合以上，本發明通過在含有納米陶瓷材料的酸性電解液中采用微弧氧化處理工藝對精密焊管進行表面處理，在精密焊管的表面獲得納米陶瓷涂層，提高了精密焊管的表面硬度、耐磨性和耐蝕性等，提高精密焊管的質量；并且，在微弧氧化處理工藝過程中，采用循環變電流的方式，制備得到的涂層表面光滑，粗糙度小；本發明的涂層制備技術エ藝簡單，適于大規模生產。
[0031]以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多祥的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【權利要求】
1.ー種精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法，其特征在于，首先將去除污潰后的精密焊管作為陽極，以電解槽作為陰極；然后在電解槽加入酸性電解液并進行微弧氧化處理エ藝，最后在焊管表面得到所述涂層；其中，所述酸性電解液為濃度為0.1-0.5mol/L的硫酸、草酸或者磷酸溶液，該酸性電解液的PH值為3-5 ;并且，所述電解液中還加入1.2-2g/L的A1203納米粉末和20-25g/L的Na2B407或Na3B404粉末；其中，微弧氧化處理工藝采用直流電源，電流密度范圍是20-40A/dm2，微弧氧化時間為50-80min ;并且，微弧氧化處理工藝采用變電流的方式，在微弧氧化時間內，直流電源的電流密度以1-2A/dm2/min的變化速率從所述電流密度范圍的最小值到最大值再到最小值循環變化。
2.根據權利要求1所述的精密焊 管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法，其特征在于，所述A1203納米粉末的粒徑為10-50nm。
3.根據權利要求1所述的精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法，其特征在于，所述酸性電解液為濃度為0.3-0.4mol/L的硫酸、草酸或者磷酸溶液。
4.根據權利要求1所述的精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法，其特征在于，所述電解液中加入1.5-1.8g/L的A1203納米粉末和22-24g/L的Na2B407或Na3B404粉末。
5.根據權利要求1所述的精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法，其特征在于，在微弧氧化處理工藝中，所述電流密度范圍是25-35A/dm2，微弧氧化時間為60-70min。
6.根據權利要求1所述的精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法，其特征在于，所述直流電源的電流密度的變化速率為1-1.5A/dm2/min。
7.根據權利要求1所述的精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法，其特征在于，所述A1A納米粉末的粒徑為10-50nm ;所述酸性電解液為濃度為0.3mol/L的磷酸溶液；所述電解液中加入1.8g/L的A1203納米粉末和22g/L的Na2B407粉末；其中，在微弧氧化處理工藝中，所述電流密度范圍是25-35A/dm2，微弧氧化時間為70min ;其中所述直流電源的電流密度的變化速率為lA/dm2/min。
8.根據權利要求1-7任一所述的精密焊管表面涂覆納米陶瓷涂層的方法，其特征在于，所述精密焊管為X70、X80、X90或X100管線鋼管。
【文檔編號】C25D11/34GK103451707SQ201310384844
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2013年8月29日
【發明者】宋仁國, 徐一銘, 孔德軍, 陸海, 李海 申請人:張家港市恒運新材料科技有限公司