CN110773406A - 一种电力紧固件复合涂层的制备方法 - Google Patents

一种电力紧固件复合涂层的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力紧固件复合涂层的制备方法,该方法包括以下步骤:(1)电力紧固件预处理:将电力紧固件依次进行脱脂除油、清洗、抛丸除锈以及清洗处理;(2)真空渗锌;(3)抛丸粗化、清洗处理;(4)浸涂达克罗涂液和固化:将达克罗涂液浸涂于步骤(3)处理后的电力紧固件表面上,依次经离心甩干、预热、烘烤固化、空冷工序,即完成一次浸涂达克罗涂液和固化;重复上述过程,完成二次浸涂达克罗涂液和固化;(5)涂覆HD590银铝聚合物涂料和固化,在电力紧固件的表面形成渗锌‑达克罗‑银铝聚合物复合涂层结构。利用本发明中的方法可以在电力紧固件的表面形成复合涂层结构,该复合涂层涂层薄、与基体结合强度高,装配旋合性较好。

Description

一种电力紧固件复合涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料表面处理技术领域,特别涉及一种电力紧固件复合涂层的制备方法。
背景技术
紧固件是作为紧固连接用且应用广泛的一类机械零件。
电力紧固件由于常常长期暴露在外部环境中,导致紧固件腐蚀非常严重,腐蚀导致紧固件难以拆卸、咬死,连接强度下降,甚至丧失等问题,给电力紧固件正常服役和维护保养造成了很大的困难。在一些关键部位使用的电力紧固件腐蚀失效后甚至会造成灾难性事故,因此电力紧固件的腐蚀防护是一个需要给予高度重视的问题。
通常,电力紧固件防护层应满足以下性能要求:(1)耐腐蚀性。不同环境条件下使用的紧固件,对防护涂镀层的耐蚀性有不同的要求;(2)旋合性。螺栓、螺母等紧固件都需要满足旋合性要求。对于有螺纹的紧固件来说,这是一个挑战和难题,紧固件防护涂层的厚度必须控制在允许的范围内,而薄的涂镀层对防护性能会受到影响。因此,紧固件用防护涂镀层不能太厚,同时还必须具有足够的耐腐蚀性;(3)摩擦性。紧固件表面防护层的摩擦性能对应用起着至关重要的作用。(4)力学性能。紧固件表面处理工艺过程不应对其力学性能产生不利的影响,如导致高强度紧固件的氢脆,或由于热加工导致强度降低等。
目前,紧固件中常用的表面处理方法包括有热浸镀锌、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,且由于镀层较厚,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≤300h。
为此,一种基体结合强度高、耐蚀性能好、涂层薄的复合涂层制备方法有待开发。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电力紧固件复合涂层的制备方法,该制备方法可以有效解决电力紧固件不耐蚀性、装配旋合性差的问题。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案为:
一种电力紧固件复合涂层的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)电力紧固件预处理:将电力紧固件依次进行脱脂除油、清洗、抛丸除锈以及清洗处理;
(2)真空渗锌:经过预处理后的电力紧固件采用真空渗锌工艺进行真空渗锌;
(3)抛丸粗化:对真空渗锌后的电力紧固件采用履带式抛丸机进行机械抛丸,然后进行清洗处理;
(4)浸涂达克罗涂液和固化:将达克罗涂液浸涂于步骤(3)处理后的电力紧固件表面上,依次经离心甩干、预热、烘烤固化、空冷工序,即完成一次浸涂达克罗涂液和固化;重复上述过程,完成二次浸涂达克罗涂液和固化;
(5)涂覆HD590银铝聚合物涂料和固化:将HD590银铝聚合物涂料浸涂或喷涂于步骤(4)处理后的电力紧固件表面上,依次经离心甩干、预热、烘烤固化、空冷工序,即完成涂覆HD590银铝聚合物涂料和固化过程,从而在电力紧固件的表面形成渗锌-达克罗-银铝聚合物复合涂层结构。
作为优选,所述步骤(4)一次浸涂达克罗涂液和固化后所得一次达克罗涂层厚度控制为15-30μm,二次浸涂达克罗涂液和固化后所得二次达克罗涂层厚度控制为30-60μm。
作为优选,所述预热工序中,控制温度条件为70-80℃,时间为10-15min;所述烘烤固化工序中,控制温度条件为200-300℃,时间为30-60min。
作为优选,所述清洗工序采用冷水进行清洗。采用冷水清洗不仅可以洗去杂物,还可以利用冷水甄别脱脂除油工序是否将油污除尽。
作为优选,所述渗锌-达克罗-银铝聚合物复合涂层结构的厚度为40-60μm。
本发明中,采用渗锌技术和达克罗技术和融合为复合涂层的底层,真空渗锌使之与电力紧固件基体具有较好的结合效果,保证了结合强度,部分真空渗锌能够渗透到电力紧固件基体内,在真空渗锌后继续浸涂达克罗涂液,从而充分保证耐蚀性;其次采用银铝聚合物作为复合涂层的顶层,保证涂层的耐磨、耐热以及抗划伤性能。
采用本发明工艺处理后的电力紧固件比传统电镀锌、热镀锌或涂达克罗涂层的防锈防腐能力提高10倍以上,同时本发明还解决了传统工艺存在的如下技术问题:
1、解决传统工艺涂层厚度大影响装配的问题
为实现设备表面的防腐,通常要求涂漆的厚度不小于300um,这给一些机加工零部件的外形尺寸及安装配合带来极大影响。以直径100mm、公差要求为^7的普通传动轴为例,轴本身的公差要求为0.000-0.035mm,轴表面涂漆后会使轴的直径至少增大0.6mm,远超出公差要求,给设备的装配带来无法解决的问题,本研究成果在达到防腐的同时,厚度又可以保持在公差范围内。
2、解决传统工艺涂覆在紧固件上后防腐效果减弱问题
如果采用传统工艺,对紧固件来说,安装前涂漆会影响安装,安装后涂漆又不能进行良好的表面处理,影响涂料的附着能力,进而影响防腐效果。对于经常更换或有可能反复拆卸和安装的零部件,又会不可避免地带来涂漆损伤的问题。但是本研究成果可以在安装前喷涂且不影响安装,并且喷涂层硬度非常高,可以反复拆卸和安装。
3、解决传统工艺涂层附着了差的问题
虽然现在的涂料大多采用各种树脂材料作为主要的成膜物质,具有较高的附着力,但相对于各种金属材料来说仍然有明显的差距,特别是在一些开放式的传动设备上,如外露的操作手柄等,即使表面进行了涂漆,也会在正常运转后很快磨损殆尽,无法收到防腐效果,本项目研究成果附着力可以达到300Mpa,能够较好的解决这一问题。
4、解决传统工艺氢脆问题
紧固件在制造的过程的氰化、渗炭、化学清洗、磷化、电镀、滚压碾制和机加工等工序中,由于阴极保护的反作用或腐蚀的反作用,氢原子有可能进入钢或其他金属的基体,并滞留在基体内,在低于屈服强度的应力状态下,它将可能导致延伸性或承载能力的降低或丧失、裂纹,直致在服役过程或储存过程中发生突然断裂,造成严重的脆性失效。本研究工艺在生产工程中需要对基体进行预热和烘烤固化,这个过程将钢中的氢蒸发和释放,可以有效的解决氢脆问题。
本发明的有益效果是:
本发明工艺处理后的电力紧固件耐蚀性能好、涂层薄、与基体结合强度高、耐磨性能好,大幅提高了电力用紧固件的防锈防腐能力,提高构架的使用年限,从而提升电网安全生产管理水平。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例
一种电力紧固件复合涂层的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)电力紧固件预处理:将电力紧固件依次进行脱脂除油、清洗、抛丸除锈以及清洗处理;
具体的本实施例中脱脂除油工序采用碱性除油法,具体措施为:首先配置2%-8%Na2CO3与1%-2%Na2SiO3的混合液,在70-80℃温度条件下,处理40min;然后将脱脂除油后的零件放入冷水槽中,并在水中上下移动数次,然后提起零部件,观察其表面的水膜,如有分裂现象,说明除油不彻底,需重新除油,至油污除尽。
具体的本实施例中抛丸除锈工序:由于螺栓、螺母等零件在热处理、储运等过程中会产生FeO、Fe2O3和复合物Fe3O4等氧化产物,这些氧化产物都将阻止锌原子向基体内扩散,应在渗锌前把这些氧化产物除去。除锈设备为履带式抛丸机,钢丸硬度40-50HV,钢丸直径0.3mm,破碎量≤15%,每次5-10min,直至零件表面的锈层和氧化皮被抛除干净。
(2)真空渗锌:经过预处理后的电力紧固件采用真空渗锌工艺进行真空渗锌。
具体的,本实施例中选用的渗锌剂配方中:供锌剂选用325目球状锌粉,填充剂选用氧化铝,活化剂选用氯化按,催渗剂选用无水氯化饰;按照质量比是50:47:1:2的比例配制渗锌剂,对其进行充分搅拌,使各组分混合均匀,然后在100℃下的控温烘箱中烘1h,即可。
(3)抛丸粗化:具体的,对真空渗锌后的零部件进行轻微的机械抛丸,粗化渗锌层表面,能够显著提高下一道工序涂层的粘接强度。采用履带式抛丸机,钢丸硬度40-50HV,钢丸直径0.2mm,破碎量≤15%,时间3min。
(4)浸涂达克罗涂液和固化:将达克罗涂液浸涂于步骤(3)处理后的电力紧固件表面上,依次经离心甩干、预热、烘烤固化、空冷工序,即完成一次浸涂达克罗涂液和固化;重复上述过程,完成二次浸涂达克罗涂液和固化;具体的,一次浸涂达克罗涂液和固化后所得一次达克罗涂层厚度控制为15-30μm,二次浸涂达克罗涂液和固化后所得二次达克罗涂层厚度控制为30-60μm。
(5)涂覆HD590银铝聚合物涂料和固化:将HD590银铝聚合物涂料浸涂或喷涂于步骤(4)处理后的电力紧固件表面上,依次经离心甩干、预热、烘烤固化、空冷工序,即完成涂覆HD590银铝聚合物涂料和固化过程,从而在电力紧固件的表面形成渗锌-达克罗-银铝聚合物复合涂层结构。
HD590银铝聚合物涂料由片状铝粉、改性环氧树脂、稀释剂、抗沉降剂和分散剂组成,其为市售产品。
作为较优选择,所述渗锌-达克罗-银铝聚合物复合涂层结构的厚度控制为40-60μm。
具体的,步骤(4)和步骤(5)所述预热工序中,控制温度条件为70-80℃,时间为10-15min;所述烘烤固化工序中,控制温度条件为200-300℃,时间为30-60min。
本实施例中的复合涂层,用于电力紧固件上,经耐盐雾试验2000h以上未出现红锈,可见该工艺耐腐蚀性能较突出,其防锈效果是传统电镀锌、热镀锌或涂达克罗涂层的10倍以上。
本实施例中的符合涂层,真空渗锌层部分可以渗透到电力紧固件本体中,制备的复合涂层厚度可控制为40-60μm,在该厚度范围内,不仅具有很强的耐腐蚀能力,而且不会影响到电力紧固件的装配过程。
以上结合实施例对本发明的实施方式作了详细说明,但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言,在不脱离本发明原理和精神的情况下,对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种电力紧固件复合涂层的制备方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
(1)电力紧固件预处理:将电力紧固件依次进行脱脂除油、清洗、抛丸除锈以及清洗处理;
(2)真空渗锌:经过预处理后的电力紧固件采用真空渗锌工艺进行真空渗锌;
(3)抛丸粗化:对真空渗锌后的电力紧固件采用履带式抛丸机进行机械抛丸,然后进行清洗处理;
(4)浸涂达克罗涂液和固化:将达克罗涂液浸涂于步骤(3)处理后的电力紧固件表面上,依次经离心甩干、预热、烘烤固化、空冷工序,即完成一次浸涂达克罗涂液和固化;重复上述过程,完成二次浸涂达克罗涂液和固化;
(5)涂覆HD590银铝聚合物涂料和固化:将HD590银铝聚合物涂料浸涂或喷涂于步骤(4)处理后的电力紧固件表面上,依次经离心甩干、预热、烘烤固化、空冷工序,即完成涂覆HD590银铝聚合物涂料和固化过程,从而在电力紧固件的表面形成渗锌-达克罗-银铝聚合物复合涂层结构。
2.根据权利要求1所述的一种电力紧固件复合涂层的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)一次浸涂达克罗涂液和固化后所得一次达克罗涂层厚度控制为15-30μm,二次浸涂达克罗涂液和固化后所得二次达克罗涂层厚度控制为30-60μm。
3.根据权利要求1所述的一种电力紧固件复合涂层的制备方法,其特征在于:所述预热工序中,控制温度条件为70-80℃,时间为10-15min;所述烘烤固化工序中,控制温度条件为200-300℃,时间为30-60min。
4.根据权利要求1所述的一种电力紧固件复合涂层的制备方法,其特征在于:所述清洗工序采用冷水进行清洗。
5.根据权利要求1所述的一种电力紧固件复合涂层的制备方法,其特征在于:所述渗锌-达克罗-银铝聚合物复合涂层结构的厚度为40-60μm。
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CN102989649A (zh) * 2012-12-25 2013-03-27 沈阳市航达科技有限责任公司 一种镀锌钢铁材质紧固件有机涂层顶涂双层防护方法

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