一种优化锻压润滑的材料表面处理方法与流程

本发明属于表面处理，特别是一种优化锻压润滑的材料表面处理方法。

背景技术：

1、在传统的锻压成型工艺中，常采用的皂化处理方法涉及使用锌系磷化工艺，其主要成分为磷酸二氢钾，通过中温磷化来处理材料。这种处理方式在产品表面形成一层皮膜，目的是去除表面的氧化层并增加润滑性，从而便于材料的塑性变形。然而，这一传统工艺存在两个问题。

2、首先，皂化过程的化学性质复杂，涉及多种化学物质的使用，包括重金属，这对环境构成了严重威胁，这些化学物质的处理和排放要求严格的环境控制措施，导致整体处理过程污染重、成本高。

3、其次，由于这些工艺涉及酸碱和重金属，污水处理变得异常困难，不仅增加了处理难度也大幅提升了成本。此外，这种处理方法不符合当前对于可持续发展和环保的工业标准。

4、中国专利申请号201820334621.7公开了一种代替金属冷挤磷皂化的润滑涂层，：它包含基材、喷砂层、自润滑涂层、水性皂化层；基材的上表面覆盖有喷砂层，自润滑涂层贴合在喷砂层的上表面，水性皂化层覆盖在自润滑涂层的上表面。所述的基材为涂有中性、碱性的除油剂基材。它的基材表面经过高目数的喷砂处理，可以显著提高金属零件冷挤压时的润滑性能，保护模具，提高模具寿命，避开了不环保的磷化工艺，并达到磷皂化相同的润滑效果。

5、上述工艺需要喷完砂六小时之内浸涂自润滑涂层，固化后浸泡至水性皂化液中进行封闭处理，存在工艺复杂，耗时长，降低产量的问题。鉴于存在的上述问题，有必要开发一种高效、环保和经济的新型处理方法，替代传统的高污染皂化工艺，以满足现代工业对环保和经济效益的双重要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种优化锻压润滑的材料表面处理方法。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种优化锻压润滑的材料表面处理方法，所述材料表面处理方法包括以下步骤：

3、s1软化：将材料进行退火处理，以软化材料；材料类型具体为al6ro1、al6063和al7075；

4、进行软化的目的如下：1、降低材料的硬度，来减少材料的内部应力，提高塑性和韧性，消除加工硬化现象；2、通过退火对材料软化，以便喷射颗粒可以对材料表面进行更好的冲击，形成储油坑洞。

5、s2喷砂：采用喷砂工艺对软化后的材料进行喷砂处理，以去除材料表面的氧化层，并在材料表面形成储油坑洞；

6、s3浸油：将喷砂处理后的材料浸入油液中至预设时间，油液包括矿物油、植物油、润滑剂和缓蚀剂；

7、浸油的目的主要是为了提供润滑和防护，从而在锻压过程中减少摩擦，保护模具和材料，延长设备的使用寿命，同时防止锈蚀和氧化。

8、喷砂处理后的材料浸入油液的目的主要是为了提供润滑和防护，从而在锻压过程中减少摩擦，保护模具和材料，延长设备的使用寿命，同时防止锈蚀和氧化。

9、矿物油：作为一种润滑剂，矿物油可以提供优良的润滑性能，减少金属表面之间的直接接触，从而减少磨损和发热。矿物油的使用有助于降低锻压过程中的摩擦力和热量生成。

10、植物油：植物油通常被视为更环保的润滑选项，它们可以提供良好的润滑性，同时具有生物降解性。在环保法规日益严格的当今，植物油提供了一种可持续的润滑解决方案。

11、润滑剂：添加专门的润滑剂可以进一步改善材料的润滑性能，特别是在高压和高温的锻压环境中，确保材料和模具表面得到充分的保护。

12、缓蚀剂：锻压过程中，金属表面容易与环境中的水分、氧气发生反应而生锈或氧化，使用缓蚀剂可以帮助防止这些不良反应，保护金属表面不受腐蚀。

13、整体而言，这些材料的组合使用不仅提高了锻压过程的效率和质量，而且考虑到环保和可持续性，使得整个加工过程更加符合现代制造业的要求。

14、s4锻压：将浸油处理过的材料从油液中取出，直接放入锻压模具中，用于后续的锻压成型作业。

15、优选的，在步骤s2中，通过设定喷砂的砂砾类型、喷砂压力、喷枪直径，喷射距离、喷射时间和喷射角度，使喷砂后材料的粗糙度至预设粗糙度。

16、材料表面的粗糙度对于成型质量和润滑效果有重要影响，通过喷砂工艺调整粗糙度至预设值的目的主要有以下几点：

17、增加接触面积：适当的粗糙度可以增加材料表面的微观接触面积，这有助于润滑剂在材料表面形成更均匀、更稳定的润滑膜，从而降低锻压时的摩擦系数；

18、提高润滑效果：粗糟的表面可以储存更多的润滑油，这样在锻压过程中，材料与模具间的润滑条件得以改善，降低磨损，提升模具的使用寿命；

19、优化成型质量：通过控制粗糙度，可以在保持良好润滑的同时，确保材料与模具间有足够的摩擦，这对于确保成型过程中的材料流动和成型精度非常重要。

20、优选的，砂砾采用120#金刚砂，120#金刚砂的材质为al203。

21、优选的，喷枪直径为9.8-10.2cm，喷射距离为17-22mm,喷砂时间为15-20s，喷射角度为36-42°，针对al6ro1材料，喷砂压力为3.8-4.2mpa；针对al6063，喷砂压力为4.8-5.2mpa；针对al7075，喷砂压力为5.8-6.2mpa。

22、优选的，预设粗糙度为3.0-3.5μm。

23、优选的，在步骤s3中，在油液中，按照重量百分比，矿物油为20-50％，植物油为15-45％，润滑剂为1-10％，缓蚀剂为1-5％；油液粘度(2.1-2.3mpa·s)：粘度是影响润滑油润滑性能的关键参数。这一范围的粘度既可以保证油膜的稳定性，防止在高压下被挤出，又能保证润滑油在锻压过程中的流动性，避免过高粘度导致的能量损失和效率降低。

24、通过精确控制这些参数，可以优化锻压成型过程的润滑条件，提高成型质量，降低能耗和环境影响，从而满足现代制造业对高效率和环保的双重要求。

25、优选的，在步骤s3中，将喷砂处理后的材料浸入油液的时间为3-5秒。

26、采用3-5秒的原因在于：1、喷砂处理后，材料表面形成了许多微小的储油坑洞，这些坑洞极大增加了表面的比表面积，使得油液能迅速渗透和填充这些空间，这种结构上的优化使得油液的吸收效率大大提升，因此不需要长时间的浸泡即可实现充分的油膜覆盖；

27、2、使用的油液(包括矿物油和植物油的混合物)具有设计优化的粘度(2.1-2.3mpa·s)，这个粘度范围保证了油液能快速流动并均匀分布在材料表面，同时足够的粘度又能迅速形成稳定的油膜。

28、与现有技术相比，本优化锻压润滑的材料表面处理方法具有以下有益效果：

29、1、提高生产效率和产品质量：本发明通过喷砂工艺有效地去除材料表面的氧化层，并在材料表面形成储油坑洞，这增加了材料的润滑性，从而减少了锻压过程中的磨损和撕裂，提高了成型速度和成品质量，此外，喷砂后立即浸油的方法简化了工艺流程，使得材料处理更加迅速，减少了生产延时。

30、2、环保效益显著：传统的锻压成型通常依赖于使用重金属和有害化学物质的皂化处理方法，这不仅对环境构成威胁，也涉及复杂的污水处理和高昂的处理成本，本发明通过使用矿物油和植物油的混合物替代传统的化学处理方法，显著减少了环境污染，避免了使用重金属和其他有害化学物质，符合可持续发展的要求。

31、3、成本效益：由于减少了对复杂和昂贵化学处理工艺的依赖，本发明在经济上更为可行。使用喷砂和浸油的组合不仅简化了处理过程，而且降低了处理成本，尤其是在污水处理和化学原料购买方面。

32、4、提高模具寿命：由于改进的润滑性，锻压模具在成型过程中的磨损显著减少，从而延长了模具的使用寿命，降低了长期的维护和替换成本。

33、5、适用性广泛：本发明的处理方法不仅适用于锻压成型，还可以广泛应用于其他需要金属成型和加工的工业领域，提供了一种通用的解决方案，以提高工艺效率和环保性。