CN102989649B - 一种镀锌钢铁材质紧固件有机涂层顶涂双层防护方法 - Google Patents
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Abstract
一种镀锌钢铁材质紧固件有机涂层顶涂双层防护方法，其特征是对镀锌钢铁材质的紧固件进行表面除油、除锈处理，对处理后的镀锌钢铁材质紧固件进行表面顶涂涂装，涂装采用浸涂离心工艺，顶涂涂料的粘度值控制在25℃下的涂4杯14~18s；将浸涂离心涂装后的紧固件，在80～100℃的干燥炉内烘干10 min～20 min，然后随炉升温到220～280℃，保温30～50 min，进行固化处理。本发明方法的优点是涂层厚度≤15 μm时，满足紧固件装配公差要求的条件下，耐中性盐雾时间可达到1500h不发生锈蚀，具有较好耐腐蚀性能，同时还具有较好的耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢铁材质紧固件的表面防护技术，具体为一种应用于镀锌钢铁材质紧固件有机涂层顶涂双层防护方法。
背景技术
海洋环境是自然界中腐蚀作用最为苛刻的环境之一，大多数金属材料都不耐海水、海洋大气腐蚀。许多长期暴露在海洋环境中的螺纹紧固件腐蚀非常严重，腐蚀导致紧固件难以拆卸，连接强度下降，甚至失效等问题出现，给紧固件正常服役和维护保养造成很大的困难。
通过分析紧固件材质、结构特点、使用条件等因素，结合海洋环境腐蚀特点，螺纹紧固件主要存在缝隙腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀和微动腐蚀等多种腐蚀类型，腐蚀影响因素非常复杂。单一的表面技术由于自身固有的局限性，不能有效解决紧固件所存在的腐蚀问题[1] 【徐滨士, 朱绍华. 表面工程的理论与技术[M]. 北京: 国防工业出版社,2009: 333.】。
目前，工程中螺纹紧固件比较常用的防腐涂、镀层有热浸镀锌、化学镀Ni–P 合金镀层、真空渗锌、锌铬涂层等。其中，热浸镀锌防腐性能一般，镀层较厚，容易造成螺栓与螺母装配困难；真空渗锌层具备一定的耐腐蚀性能，与基体结合强度高，耐磨性好，但耐盐雾腐蚀性能≤300 h；锌铬涂层耐腐蚀性能优异，盐雾试验时间≥1000 h，涂层厚度≤10 μm，不影响紧固件的装配，但是硬度低，耐磨性稍差[2] 【边飞龙, 黄燕滨, 时小军, 宋高伟. 海洋环境下螺纹紧固件复合防腐技术[J]. 电镀与涂饰, 2010, 29(12):64-66.】。发明专利《高低温紧固件耐腐蚀防抱死材料及其制备方法》（201010551636.7）提出了由硅油、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外用膏状涂料，直接涂抹在紧固件螺纹装配表面，达到耐腐蚀、耐高温防抱死的功效，而不是改变紧固件本身性能。发明专利《一种高性能销轴紧固件表面改性处理技术》（201210095233）提出了对紧固件零件进行高温气体氮、硫、铬多元共渗，使销轴紧固件零件表面形成20～50μm的氮硫铬铁化合物的致密渗层组织,形成一层致密的氧化层的方法来解决紧固件本身的耐蚀性问题，该方法是一种金属表面热处理方法。
综上所述，一种具有耐蚀性能好、可应用于海洋环境，涂层薄、适合紧固件装配公差要求，且与基体结合强度高、耐磨性能好的复合涂层防腐技术有待开发。
发明内容
本发明的目的是针对目前电镀锌、热镀锌等一些表面防护方法，无法满足钢铁材质紧固件在较为恶劣环境的应用。提供一种应用于钢铁材质表面镀锌紧固件有机涂层顶涂双层防护的方法，采用在镀锌表面顶涂有机涂层防护的表面处理技术，解决钢铁材质紧固件在应用上的限制，且在保证涂层薄，厚度≤15 μm，适合紧固件装配公差要求，与基体结合强度高的情况下，较大程度的提高涂层的耐中性盐雾腐蚀性能和改善涂层的耐磨性能。
本发明提供的技术方案是采用在钢铁紧固件表面顶涂涂装HD590银铝聚合物顶涂涂料，形成厚度≤15 μm的屏蔽保护涂层，在满足紧固件装配工艺要求的条件下，实现提高紧固件耐中性盐雾腐蚀性能和耐磨性能的双重作用。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
1、对镀锌钢铁材质的紧固件进行表面清理，首先在碱性除油液中进行浸泡除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行浸泡除锈，大量水洗干燥，达到无灰尘、无油脂、无污垢、无锈斑附着物；
2、采用银铝聚合物顶涂涂料，对处理后的镀锌钢铁材质紧固件进行表面顶涂涂装，涂装采用浸涂离心工艺，浸涂后机械离心甩液时间控制在6～10秒，离心方式为正反转时间各半；
银铝聚合物顶涂涂料的粘度值控制在25℃下的涂4杯14~18s；
3、将浸涂离心涂装后的紧固件，在80～100℃的干燥炉内烘干10 min～20 min，然后随炉升温到220～280℃，保温30～50 min，进行固化处理。
上述的碱性除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下：氢氧化钠10 g/L；碳酸钠50 g/L；磷酸三钠60 g/L；硅酸钠7 g/L；OP-10乳化剂3 g/L；其余为水。
上述的酸性除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下：盐酸8g/L；硝酸60 g/L；其余为水。
本发明以镀锌和银铝聚合物顶涂涂层形成对钢铁材质紧固件表面的双层防护，其中：镀锌层所起的作用是牺牲阳极，且镀层与基体有较好的结合力；银铝聚合物顶涂涂层所起的作用是对底层封闭，减缓阳极腐蚀速率。二者协同作用下达到结合力好，耐磨性能好，涂层薄，耐中性盐雾良好的效果。
本发明的优点：
1、本发明方法只需将目前工业化的镀锌钢铁材质紧固件顶涂一层银铝聚合物顶涂涂层，就可以大幅度的提高涂层的耐中性盐雾性能，从而使镀锌钢铁材质紧固件用在环境较为恶劣的海洋环境气候中有着较好的应用。
2、本发明技术方案在涂层厚度≤15 μm时，耐中性盐雾时间可达到1500h不发生锈蚀，在满足紧固件装配公差要求的条件下，具有较好耐海洋环境腐蚀性能。
3、本发明技术方案在保证涂层薄，耐蚀性能好的前提下，还具有较好的耐磨性能。
具体实施方式
实施例1：
对镀锌钢铁材质的紧固件进行表面清理，首先在碱性除油液中进行浸泡除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行浸泡除锈，大量水洗干燥。目的是清除紧固件表面的附着物，表面处理质量达到无灰尘、无油脂、无污垢、无锈斑附着物。表面处理质量控制应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-88）标准规定。
采用的碱性除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下：
氢氧化钠10 g/L；碳酸钠50 g/L；磷酸三钠60 g/L；硅酸钠7 g/L；OP-10乳化剂3 g/L；其余为水。
采用的酸性除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下：
盐酸8g/L；硝酸60 g/L；其余为水。
最后用高压气体喷枪对紧固件进行喷刷清理，喷枪压力控制在0.6mpa以上，压缩空气喷刷清理所用压缩空气应干燥、清洁。
选用国产的HD590银铝聚合物顶涂涂料，对处理后的镀锌钢铁材质紧固件进行表面顶涂涂装。HD590银铝聚合物顶涂涂料由沈阳市航达科技有限责任公司生产（该技术为中国发明专利《银铝聚合物顶涂涂料及其制备方法》，专利号为200710011848.4）。
涂装采用浸涂离心工艺，浸涂后机械离心甩液时间控制在10秒，离心方式为正反转时间均控制位5秒。
HD590银铝聚合物顶涂涂料的粘度值控制在25℃下的涂4杯16s，用丙二醇甲醚醋酸酯为稀释剂调整涂料粘度。
将浸涂离心涂装后的紧固件，在90℃的干燥炉内烘干15 min，然后随炉升温到240℃，保温40 min，进行固化处理。顶涂涂层的厚度为7～9μm，紧固件涂层总厚度在11～15μm。
用此方法制备的复合涂层防护体系涂层结合力好，耐磨性优异，耐中性盐雾1600h不锈蚀。
实施例2：
对镀锌钢铁材质的紧固件进行表面清理，首先在碱性除油液中进行浸泡除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行浸泡除锈，大量水洗干燥。目的是清除紧固件表面的附着物，表面处理质量达到无灰尘、无油脂、无污垢、无锈斑附着物。表面处理质量控制应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-88）标准规定。
采用的碱性除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下：
氢氧化钠10 g/L；碳酸钠50 g/L；磷酸三钠60 g/L；硅酸钠7 g/L；OP-10乳化剂3 g/L；其余为水。
采用的酸性除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下：
盐酸8g/L；硝酸60 g/L；其余为水。
最后用高压气体喷枪对紧固件进行喷刷清理，喷枪压力控制在0.6mpa以上，压缩空气喷刷清理所用压缩空气应干燥、清洁。
选用国产的HD590银铝聚合物顶涂涂料，对处理后的镀锌钢铁材质紧固件进行表面顶涂涂装。涂装采用浸涂离心工艺，浸涂后机械离心甩液时间控制在8秒，离心方式为正反转时间均控制位4秒。
HD590银铝聚合物顶涂涂料的粘度值控制在25℃下的涂4杯16s，用乙二醇乙醚醋酸酯为稀释剂调整涂料粘度。
将浸涂离心涂装后的紧固件，在100℃的干燥炉内烘干10 min，然后随炉升温到250℃，保温30 min，进行固化处理。顶涂涂层的厚度为5～7μm，紧固件涂层总厚度在9～13μm。
用此方法制备的复合涂层防护体系涂层结合力好，耐磨性优异，耐中性盐雾1400h不锈蚀。
检验数据：
| 涂层 | 电镀锌厚度 | HD590涂层厚度 | 电镀锌+HD590厚度 | 中性盐雾试验 |
| 电镀锌 | 8μm | 0 | -- | 100（小时） |
| 电镀锌+HD590 | 8μm | 6μm | 14μm | 大于1300（小时） |
中性盐雾试验：盐雾浓度：(5士0．5)%氯化钠，盐雾pH值为7.0，试验箱温度(35±2)℃，湿度大于95%，降雾量为1.5mL/(h·cm2)，喷嘴压力为110kPa。以试验件出现红绣为试验时间（单位：小时）终点。
Claims (3)
1.一种镀锌钢铁材质紧固件有机涂层顶涂双层防护方法，其特征是：
A、首先将镀锌钢铁材质的紧固件在碱性除油液中进行浸泡除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行浸泡除锈，大量水洗干燥，达到无灰尘、无油脂、无污垢、无锈斑附着物；
B、采用银铝聚合物顶涂涂料HD590，对处理后的镀锌钢铁材质紧固件进行表面顶涂涂装，涂装采用浸涂离心工艺，浸涂后机械离心甩液时间控制在6～10秒，离心方式为正反转时间各半；
银铝聚合物顶涂涂料的粘度值控制在25℃下的涂4杯14~18s；
C、将浸涂离心涂装后的紧固件，在80～90℃的干燥炉内烘干10 min～20 min，然后随炉升温到250～280℃，保温30～50 min，进行固化处理。
2.根据权利要求1所述的镀锌钢铁材质紧固件有机涂层顶涂双层防护方法，其特征是：碱性除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下：氢氧化钠10 g/L；碳酸钠50 g/L；磷酸三钠60 g/L；硅酸钠7 g/L；OP-10乳化剂3 g/L；其余为水。
3.根据权利要求1所述的镀锌钢铁材质紧固件有机涂层顶涂双层防护方法，其特征是：酸性除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下：盐酸8g/L；硝酸60 g/L；其余为水。
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