一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺的制作方法

本发明涉及金属表面处理，具体为一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺。

背景技术：

1、液压油缸是一种将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。用液压油缸实现往复运动的过程中，可以免去减速装置，并且由于没有传动间隙，其运动更加平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。

2、在使用液压油缸时，由于液压油缸大多在恶劣环境下工作，很多零件容易被腐蚀，因此需要注意防锈。除了环境因素之外，液压油缸还有可能受到外部的冲击导致划伤，此时，应增加其表面硬度，以保证液压油缸处于良好状态，防止在工作过程中磨损。因此，非常有必要提供一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，从而提高其在实际应用中的保持良好的使用性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，包括以下步骤：

3、步骤1：

4、s11：将1,3-双（n，n-二缩水甘油胺甲基）环己烷加热升温至80~90℃，将相转移催化剂苄基三乙基氯化铵、阻聚剂对羟基苯甲醚、α-甲基丙烯酸混合后加入至1,3-双（n，n-二缩水甘油胺甲基）环己烷中，升温至95~100℃恒温反应2~3h，得到丙烯酸改性环氧树脂；

5、s12：将丙烯酸改性环氧树脂、环氧稀释剂、自由基活性稀释剂、光引发剂、环氧固化剂混合，得到光热双固化环氧树脂料；

6、步骤2：

7、s21：将纳米二氧化硅分散在无水乙醇中，加入去离子水、氨水，搅拌加入十二烷基三乙氧基硅烷，在70~80℃下反应6~8h后，过滤并用无水乙醇离心洗涤，真空干燥得到疏水改性二氧化硅；

8、s22：将聚乙二醇2000、异佛尔酮二异氰酸酯混合，以二月桂酸二丁基锡为催化剂，升温至70~80℃，保温反应2~3h；得到异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体；

9、s23：将聚氨酯预聚体与缩水甘油按异氰酸酯基混合，以二月桂酸二丁基锡为催化剂，升温至60~70℃反应1~2h，得到环氧基封端聚氨酯；将聚氨酯预聚体与丙烯酸羟乙酯按异氰酸酯基和羟基物质的量之比1:1进行混合，以二月桂酸二丁基锡为催化剂、对羟基苯甲醚为阻聚剂，升温至60~70℃反应1~2h后，保温加入1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，以氯铂酸/异丙醇溶液为催化剂，反应过程中加入丙酮调节粘度，反应8~10h，减压蒸馏除去丙酮，得到双键封端聚氨酯；

10、s24：将环氧基封端聚氨酯与双键封端聚氨酯按质量比1:（4~9）混合，加入去离子水乳化得到固含量为25~30%的复合聚氨酯乳液；将3~5份疏水改性二氧化硅加入至100份复合聚氨酯乳液中，混合得到超疏水聚氨酯涂料；

11、步骤3：

12、s31：将供硼剂、稀土化合物、填充剂真空封装，球磨混粉后加入催渗剂，再真空封装，继续球磨，得到表面硬化剂；

13、s32：采用草酸溶液对液压油缸表面进行除锈去油，水洗干燥后放入表面硬化剂中进行加热浸渗，升温至600~650℃保温1~2h，继续升温至950~980℃保温3~5h；冷却至25~30℃，再经600~650℃淬火，200~220℃回火处理，得到表面硬化液压油缸；

14、s33：将光热双固化环氧树脂料涂覆于表面硬化液压油缸的表面，涂覆厚度为150~200μm；随后涂覆超疏水聚氨酯涂料，涂覆厚度为50~100μm；采用强度为20~30mw/cm2的紫外光辐照30~40min进行光固化，在120~140℃下热固化1~2h。

15、进一步地，s11中，1,3-双（n，n-二缩水甘油胺甲基）环己烷、α-甲基丙烯酸按环氧基和羧基物质的量之比为2∶1进行混合。

16、进一步地，s12中，光热双固化环氧树脂料中各组分含量，按重量份数计，100份丙烯酸改性环氧树脂、20~25份环氧稀释剂、20~25份自由基活性稀释剂、1.2~1.5份光引发剂、25~30份环氧固化剂。

17、进一步地，s21中，各组分用量，按重量份数计，1~2份纳米二氧化硅、15份无水乙醇、2~3份去离子水、3~5份氨水、0.5~0.6份十二烷基三乙氧基硅烷。

18、进一步地，s22中，聚乙二醇2000、异佛尔酮二异氰酸酯质量比为（200~220）：（330~400）。

19、进一步的，s23中，聚氨酯预聚体与缩水甘油按异氰酸酯基和羟基物质的量之比1:1进行混合。

20、进一步地，s23中，聚氨酯预聚体与丙烯酸羟乙酯按异氰酸酯基和羟基物质的量之比1:1进行混合；反应后按乙烯基与硅氢键物质的量之比（1.2~1.5）:1加入1,1,3,3-四甲基二硅氧烷。

21、进一步地，s24中，将环氧基封端聚氨酯与双键封端聚氨酯按质量比1:（4~9）混合；复合聚氨酯乳液的固含量为25~30%。

22、进一步地，按重量份数计，超疏水聚氨酯涂料中，8~15份疏水改性二氧化硅、100份复合聚氨酯乳液。

23、进一步地，s31中，供硼剂由硼砂和硼酸按质量比（8~10）：1进行混合。

24、进一步地，s31中，稀土化合物由氧化镧、氯化镧和镧铝酸盐，所述氧化镧、氯化镧和镧铝酸盐的质量比为1：1：（0.25~0.5）。

25、进一步地，所述镧铝酸盐的制备方法如下：将硝酸铝、氢氧化钾、水混合均匀后，再将硝酸镧加入，反应3~5h，过滤、烘干后经在900~950℃煅烧8~10h得到。

26、进一步地，所述填充剂为氮化硼和石墨。

27、进一步地，所述催渗剂为氯化铵和氟化钠。

28、进一步地，所述供硼剂、稀土化合物、填充剂、催渗剂的质量比为（20~40）：（5~10）：（50~60）：（10~20）。

29、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明先对液压油缸表面进行了硬化处理，提高液压油缸的硬度和耐磨性能；在此基础上涂覆有机涂层，提高材料的耐腐蚀性能。

30、在对液压油缸表面进行硬化处理时，本发明将供硼剂、稀土化合物、石墨、氮化硼混合，稀土化合物提高了硼元素的扩散速度和范围，同时加入氯化铵和氟化钠作为催渗剂，辅助提高渗硼过程中硼的渗入能力和渗入速度。经过硬化处理后，液压油缸金属表面硬度增加，耐磨性提高。

31、本发明还提供了一种具有耐腐蚀性能的涂料。首先以1,3-双（n，n-二缩水甘油胺甲基）环己烷和α-甲基丙烯酸为原料合成了丙烯酸改性环氧树脂，所述丙烯酸改性环氧树脂含有乙烯基和环氧基，可以通过光固化和热固化进行交联，将丙烯酸改性环氧树脂与环氧稀释剂、自由基活性稀释剂、光引发剂、环氧固化剂混合，得到光热双固化环氧树脂料。为了进一步提高耐腐蚀涂层的性能，本发明将聚乙二醇2000、异佛尔酮二异氰酸酯为原料，制备得到了异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体；将缩水甘油为封端剂对上述聚氨酯预聚体进行封端，得到环氧基聚氨酯封端聚氨酯；将丙烯酸羟乙酯对上述聚氨酯预聚体进行封端，利用硅氢键与碳碳双键的加成反应，以1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为扩链剂，得到含有有机硅链段的双键封端聚氨酯。此外，本发明还用十二烷基三乙氧基硅烷对纳米二氧化硅进行修饰，得到疏水改性二氧化硅；将疏水改性二氧化硅、双键封端聚氨酯、环氧基封端聚氨酯混合，得到超疏水聚氨酯涂料。

32、将光热双固化环氧树脂料、超疏水聚氨酯涂料依次涂覆在表面硬化处理的液压油缸表面，光热双固化环氧树脂料含有碳碳双键和环氧基团，在紫外光条件下和加热条件下均可实现固化。由于环氧基封端聚氨酯与双键封端聚氨酯含有相似的链段，因此二者的相容性非常好；在光固化过程中，超疏水聚氨酯涂料中的双键封端聚氨酯会与环氧树脂发生交联，而热固化阶段，超疏水聚氨酯涂料中的环氧基封端聚氨酯与环氧树脂进行交联；经过光热双固化后，二者不仅可以通过化学成键的方式与环氧树脂形成三维交联的网状结构，所形成的两种不同的网状结构还能够以物理方式进一步形成相容性更好的互穿网络，大大提高了表面涂层的交联密度，形成结构更为紧密的网状涂层，从而提高涂层的耐腐蚀能力。经过光热固化后，表层的聚氨酯涂层由于含有疏水的有机硅链段，其表面能低形貌光滑，在使用过程中受到的摩擦力更小，有利于降低使用过程中的磨损，延长使用寿命；疏水改性的二氧化硅与有机硅链段协同发挥疏水效果，使得涂层表现出超疏水性。

33、此外，需要补充说明的一点是，光热双固化环氧树脂料、超疏水聚氨酯涂料在液压油缸表面的涂覆顺序不能发生改变。实际应用过程中，若先涂覆超疏水聚氨酯涂料，再涂覆光热双固化环氧树脂料，则涂层的性能明显降低。这主要是因为：其一，尽管超疏水聚氨酯涂料含有两种不同的聚氨酯，但单一的聚氨酯只能进行一次固化，而光热双固化环氧树脂料经过两次固化后，与金属材料的粘附性能明显优于前者；且由于超疏水聚氨酯涂料的表面能较低，其与金属材质的粘附性能也远不如环氧树脂。其二，未经过有机硅改性的环氧树脂含有一定的亲水性基团，因此涂层表面的疏水性能大大降低；对水分和盐雾的排斥能力较差，耐腐蚀性能不佳。

技术特征：

1.一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，其特征在于：步骤1中，表面硬化剂的制备方法为：将供硼剂、稀土化合物、填充剂、催渗剂按质量比为（20~40）：（5~10）：（50~60）：（10~20）混合，得到表面硬化剂。

3.根据权利要求2所述的一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，其特征在于：供硼剂由硼砂和硼酸按质量比（8~10）：1混合；稀土化合物由氧化镧、氯化镧和镧铝酸盐按质量比1：1：（0.25~0.5）混合得到；填充剂为氮化硼和石墨；催渗剂为氯化铵和氟化钠。

4.根据权利要求3所述的一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，其特征在于：镧铝酸盐的制备方法为：将硝酸铝、氢氧化钾、水混合均匀后，再将硝酸镧加入，反应3~5h，过滤、烘干后经在900~950℃煅烧8~10h得到，其中，硝酸铝、氢氧化钾、硝酸镧的摩尔比为1:1:1。

5.根据权利要求1所述的一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，其特征在于：步骤2中，光热双固化环氧树脂料的制备方法为：将1,3-双（n，n-二缩水甘油胺甲基）环己烷加热升温至80~90℃，将相转移催化剂苄基三乙基氯化铵、阻聚剂对羟基苯甲醚、α-甲基丙烯酸混合后加入至1,3-双（n，n-二缩水甘油胺甲基）环己烷中，升温至95~100℃恒温反应2~3h，得到丙烯酸改性环氧树脂；将丙烯酸改性环氧树脂、环氧稀释剂、自由基活性稀释剂、光引发剂、环氧固化剂混合，得到光热双固化环氧树脂料。

6.根据权利要求5所述的一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，其特征在于：1,3-双（n，n-二缩水甘油胺甲基）环己烷、α-甲基丙烯酸重，环氧基和羟基物质的量之比为1:1。

7.根据权利要求5所述的一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，其特征在于：光热双固化环氧树脂料中，各组分含量，按重量份数计，100份丙烯酸改性环氧树脂、20~25份环氧稀释剂、20~25份自由基活性稀释剂、1.2~1.5份光引发剂、25~30份环氧固化剂。

8.根据权利要求1所述的一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，其特征在于：步骤2中，超疏水聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：

9.根据权利要求1所述的一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，其特征在于：步骤2中，光热双固化环氧树脂料的涂覆厚度为150~200μm；超疏水聚氨酯涂料的涂覆厚度为50~100μm。

10.根据权利要求1所述的一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺，其特征在于：步骤2中，光固化采用强度为20~30mw/cm2的紫外光辐照30~40min；热固化温度为120~140℃，时间为1~2h。

技术总结
本发明涉及金属表面处理技术领域，具体为一种液压油缸的表面硬化耐腐蚀工艺。本发明方案：（1）将供硼剂、稀土化合物、填充剂、催渗剂混合球磨得到表面硬化剂，并用于液压油缸表面硬化处理；（2）将1,3‑双（N，N‑二缩水甘油胺甲基）环己烷、α‑甲基丙烯酸为原料，反应得到光热双固化环氧树脂料；（3）将缩水甘油对聚氨酯预聚体进行封端，得到环氧基聚氨酯；将丙烯酸羟乙酯对聚氨酯预聚体进行封端，以1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷为扩链剂得到双键封端聚氨酯；将环氧基聚氨酯、双键封端聚氨酯、疏水改性二氧化硅混合得到超疏水聚氨酯涂料；（4）将光热双固化环氧树脂料、超疏水聚氨酯涂料依次涂覆于经过硬化处理的液压油缸表面，形成耐腐蚀涂层。

技术研发人员：冯炳泉
受保护的技术使用者：江苏天健液压科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5