CN102464940A - 高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料及其制备方法。材料由硅油、蓖麻油或蓖麻油衍生物、蜡、六方氮化硼粉、石墨粉、硫酸钡粉、三氧化二铬粉、白炭黑粉、三氧化二锑粉、金属粉以及抗氧剂组成。防抱死材料为膏状，可直接涂抹在紧固件螺纹装配表面，具有优异的耐腐蚀、耐高温防抱死性能。适用于-60℃-900℃范围内使用的各种金属紧固件螺纹表面。

Description

高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料及其制备方法，属于复合材料制备及涂层技术领域。适用于-60℃-900℃的范围内使用的各种金属紧固件或连接件的螺纹部分，如发动机、燃气轮机、锅炉、反应釜、高温泵、蒸汽塔、炉膛以及海洋、船舶机械等设备用的低温、高温紧固件。
背景技术
作为金属紧固件，使用中经常出现高低温卡咬、抱死现象，导致设备损坏严重，甚至提前报废，造成较大经济损失。在已有的技术中，采用表面镀银、磷化后涂石墨(拌入乙醇中)等方案，但高温下仍然易脱落、咬死严重；而采用高温或超高温润滑脂，如CN101445759A，由于采用合成酯类油做基体，不耐酸碱盐腐蚀，耐油性(4050润滑油、液压油)和耐水性差，而且在600-800℃高温下使用时粉化严重，冷却到室温后螺栓不能自由分解，因此其使用在金属紧固件防抱死方面，特别是在低温-60℃和800℃以上的高温、存在腐蚀性介质工况中，仍然解决不了紧固件被抱死和失效的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有低温高温紧固件应用工况要求，提供一种高低温紧固件防抱死耐腐蚀材料及其制备方法。
本发明的材料解决了金属紧固件在高低温及腐蚀性介质工况中的螺栓防抱死问题，特别是解决高温发动机装配螺栓的防抱死问题。
一种高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料，按重量份数计，材料由硅油30-64份、蓖麻油或蓖麻油衍生物2～20份、蜡3～19份、六方氮化硼粉2～12份、石墨粉6～12份、硫酸钡粉1～6份、三氧化二铬粉1～2份、白炭黑粉1～2份、三氧化二锑粉2～7份、金属粉1～15份以及抗氧剂0.1～0.5份组成；所述的金属粉为镍粉、铝粉、铜粉、银粉、锌粉、铁粉、金粉中的一种或两种以上的混合物；所述的抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚、十二烷基硒、二芳基硒中的一种。
本发明所述的硅油为甲基硅油、苯基甲基硅油及苯基硅油中一种或两种以上的混合物，其25℃时的运动粘度为65～200mm2/s。
本发明所述的蓖麻油或蓖麻油衍生物为蓖麻油、氢化蓖麻油、脱水蓖麻油和氧化蓖麻油中的一种。
本发明所述的蜡为矿物蜡和植物蜡中的一种或两种的混合物，其熔点为50～86℃。
本发明所述的石墨粉为胶体石墨。
一种高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料的制备方法，其特征是：
将硅油、蓖麻油或蓖麻油衍生物、六方氮化硼粉、石墨粉和2/3蜡进行混合，搅拌升温至110～170℃、保温0.5-1小时；再加入硫酸钡粉、三氧化二铬粉、白炭黑粉、三氧化二锑粉、金属粉及抗氧剂和剩余的1/3蜡，搅拌升温至190～210℃，保温2-3小时，冷却到室温后取出混合物，经充分研磨得到高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料。
在防抱死材料的制备过程中：
所述的六方氮化硼粉的颗粒度为1～30um；石墨粉为胶体石墨，其颗粒度为1～10um；硫酸钡粉的颗粒度为1～30um；三氧化二铬粉的颗粒度为1～30um；白炭黑粉的比表面积不小于130m2/g；三氧化二锑粉的颗粒度为1～30um。
本发明的防抱死材料为膏状，可直接涂抹在紧固件螺纹装配表面，具有优异的耐腐蚀、耐高温防抱死性能。适用于-60℃-900℃范围内使用的各种金属紧固件螺纹表面，如发动机、燃气轮机、锅炉、反应釜、高温泵、蒸汽塔、炉膛以及海洋、船舶机械等设备用的低温和高温紧固件。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1.采用硅油、蓖麻油/蓖麻油衍生物、蜡等混合物作为载体，可保证其耐水、耐酸碱盐腐蚀、耐油(4050润滑油、液压油)及耐低温(-60℃)性能优良，同时提高了防抱死材料在特殊介质工况下的稳定性，不滴油、不脆化、易清理。
2.本发明的载体通过高温润滑填料六方氮化硼粉和石墨粉稠化，大大提高了高温下紧固件螺纹咬合表面的热障性能和恢复室温后防抱死性能，在800～900℃高温使用后，恢复到室温用装配扳手可自由分解紧固件。
3.除加入硫酸钡粉、白炭黑粉等耐高温和耐腐蚀性能极佳的功能填料外，还加入阻燃性能优异的三氧化二锑粉，有效抑制了载体在高温下燃烧，并提高了防抱死材料从低温到高温变化的稳定性，不粉化、不结焦积碳。采用金属粉能有效提高防抱死材料的耐高温防抱死性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明要求的保护范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1
按照表1的配方，先将硅油、蓖麻油或蓖麻油衍生物、六方氮化硼粉、石墨粉和2/3蜡的混合物加入烧杯中，搅拌升温至110～170℃、保温0.5-1小时。再加入硫酸钡粉、三氧化二铬粉、白炭黑粉、三氧化二锑粉、金属粉及抗氧剂和剩余的1/3蜡，搅拌、升温至190～210℃，保温2-3小时，冷却到室温后取出混合物，经充分研磨得到成品。
表1配方(按重量份数计)
Figure BSA00000352877100031
Figure BSA00000352877100041
实施例2
将实施例1生产的防抱死材料均匀涂抹在GH4169、GH738及304钢等螺栓的螺纹部分，用铬钢扭力扳手以拧紧力矩为30N.m将紧固件拧紧，然后放入KSL1100X型烧结炉中在空气气氛下升温至900℃保温300h，降到室温后用铬钢扭力扳手拆卸，并分别与同试验条件下未涂覆防抱死材料的螺栓进行实验对比，结果如下：
Figure BSA00000352877100042
实施例2的结果表明，本发明的高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料具有良好的耐高温防抱死性能。
实施例3
将实施例1生产的防抱死材料均匀涂抹在304钢螺栓的螺纹部分，用铬钢扭力扳手以拧紧力矩为30N.m将螺纹紧固件拧紧，分别在不同液体介质中浸泡一个月取出，然后放入KSL1100X型烧结炉中在空气气氛下升温至900℃保温300h，降到室温后用铬钢扭力扳手测其拆卸力矩，进行耐腐蚀和防抱死性能测试，结果如下：
Figure BSA00000352877100051
实施例3的结果表明，本发明的高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料具有良好的耐水、耐油和耐酸碱盐腐蚀性能和高温防抱死性能。
实施例4
将实施例1生产的防抱死材料均匀涂抹在GH738及304钢螺栓的螺纹部分，用铬钢扭力扳手以拧紧力矩为30N.m将螺纹紧固件拧紧，分别在LGJ-12型冷冻干燥机空气中-60℃保温100h取出，然后放入KSL1100X型烧结炉中在空气气氛下升温至900℃保温300h，降到室温后用铬钢扭力扳手测其拆卸力矩，进行耐低温和防抱死性能测试，结果为：-60℃冷冻100h后涂覆层外观无变化，经900℃保温300h后，用铬钢扭力扳手拆卸可自由分解，GH738涂覆螺栓和304钢涂覆螺栓的拆卸力矩分别为20-30N.m和10-40N.m。实例4证明本发明的高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料的耐低温性能良好。

Claims (7)

1.一种高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料，按重量份数计，材料由硅油30-64份、蓖麻油或蓖麻油衍生物2～20份、蜡3～19份、六方氮化硼粉2～12份、石墨粉6～12份、硫酸钡粉1～6份、三氧化二铬粉1～2份、白炭黑粉1～2份、三氧化二锑粉2～7份、金属粉1～15份以及抗氧剂0.1～0.5份组成；所述的金属粉为镍粉、铝粉、铜粉、银粉、锌粉、铁粉、金粉中的一种或两种以上的混合物；所述的抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚、十二烷基硒、二芳基硒中的一种。
2.如权利要求1所述的材料，其特征在于硅油为甲基硅油、苯基甲基硅油及苯基硅油中一种或两种以上的混合物，其25℃时的运动粘度为65～200mm2/s。
3.如权利要求1所述的材料，其特征在于蓖麻油或蓖麻油衍生物为蓖麻油、氢化蓖麻油、脱水蓖麻油和氧化蓖麻油中的一种。
4.如权利要求1所述的材料，其特征在于蜡为矿物蜡和植物蜡中的一种或两种的混合物，其熔点为50～86℃。
5.如权利要求1所述的材料，其特征在于石墨粉为胶体石墨。
6.如权利要求1所述高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料的制备方法，其特征是：
将硅油、蓖麻油或蓖麻油衍生物、六方氮化硼粉、石墨粉和2/3蜡进行混合，搅拌升温至110～170℃、保温0.5-1小时；再加入硫酸钡粉、三氧化二铬粉、白炭黑粉、三氧化二锑粉、金属粉及抗氧剂和剩余的1/3蜡，搅拌升温至190～210℃，保温2-3小时，冷却到室温后取出混合物，经充分研磨得到高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于六方氮化硼粉的颗粒度为1～30um；石墨粉为胶体石墨，其颗粒度为1～10um；硫酸钡粉的颗粒度为1～30um；三氧化二铬粉的颗粒度为1～30um；白炭黑粉的比表面积不小于130m2/g；三氧化二锑粉的颗粒度为1～30um。
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