CN111720405A - 一种螺栓和自锁螺母组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺栓和自锁螺母组件，包含螺栓和自锁螺母；螺栓和自锁螺母两个中的一个表面涂覆有防腐纳米层，另一个的表面电镀有电镀防腐层，电镀防腐层的外侧有润滑层。防腐纳米层、电镀防腐层都可以提高其内部基体在环境中的抗腐蚀能力，电镀防腐层外的润滑层可以避免其内部的电镀防腐层在螺纹旋合过程中损坏并稳定螺栓与自锁螺母装配的安装力矩，本发明的螺栓和自锁螺母组件，自锁螺母与螺栓表面结构合理，在使用环境中搭配使用时具有较好的耐腐蚀能力，使用寿命较长。

Description

一种螺栓和自锁螺母组件

技术领域

本发明涉及一种螺栓和自锁螺母组件。

背景技术

随着海洋资源的开拓，海洋工业的发展，海洋平台和舰船等装置或者设备被广泛运用，螺栓和自锁螺母等紧固件组件作为最为基础、常见的连接方式，被大量运用于海洋平台和舰船等设备上用于机械连接。但是海洋环境较为严酷，大多数金属材料都难以承受海水的侵蚀和海洋大气的腐蚀，许多紧固件长期暴露在海洋环境中，腐蚀严重，导致难以拆卸，连接强度下降甚至失效，使用寿命较短。因此，提供一种耐腐蚀性较好、使用寿命长的螺栓和自锁螺母组件，是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐腐蚀性能好、使用寿命长的螺栓和自锁螺母组件。

本发明的螺栓和自锁螺母组件采用如下技术方案：

一种螺栓和自锁螺母组件，包含：

螺栓和自锁螺母；

螺栓和自锁螺母两个中的一个表面涂覆有防腐纳米层，另一个的表面具有电镀防腐层，电镀防腐层的外侧有润滑层。

有益效果：防腐纳米层、电镀防腐层都可以提高其内部基体在环境中的抗腐蚀能力，电镀防腐层外的润滑层可以避免其内部的电镀防腐层在螺纹旋合过程中损坏，并使螺栓与自锁螺母装配的安装力矩保持稳定，本发明的螺栓和自锁螺母组件，自锁螺母与螺栓表面结构合理，在使用环境中搭配使用时具有较好的耐腐蚀能力，使用寿命较长。

进一步的，螺栓的表面涂覆有防腐纳米层，自锁螺母的表面设有电镀防腐层和润滑层。自锁螺母的表面设有防腐纳米层时，在螺栓与自锁螺母形成自锁过程中，易由于自锁螺母收口结构变形使防腐纳米层损坏，因此在螺栓的表面设置防腐纳米层有利于保护防腐纳米层的完整性。

进一步的，所述电镀防腐层为电镀镉层。电镀镉层比较稳定，耐腐蚀性很强，尤其适合用于海洋性环境。

进一步的，所述润滑层包括二硫化钼层。二硫化钼除作为固体润滑剂，不易脱落，还适用于高温高压环境。

进一步的，所述润滑层还包括位于二硫化钼层外侧的十六醇层。十六醇层可以对二硫化钼层形成固化，防止二硫化钼层脱落，且十六醇层也具有一定润滑性，可防止螺纹旋接过程中损坏二硫化钼层并使螺栓与自锁螺母之间保持稳定的安装力矩。

进一步的，所述十六醇层为将螺栓或自锁螺母浸泡后晾干固化形成。该种十六醇的形成工艺较为简单，便于加工。

进一步的，所述螺栓和自锁螺母由不锈钢材料构成。不锈钢材料用于紧固件时相较普通金属材料具有更好的耐腐蚀、耐酸性。

附图说明

图1是本发明的螺栓和自锁螺母组件的具体实施例1中螺栓的示意图（图上未示出防腐纳米层）；

图2 是本发明的螺栓和自锁螺母组件的具体实施例1中自锁螺母的示意图（图上未示出电镀防腐层和润滑层）；

图中：1-螺栓；2-外螺纹；3-自锁螺母；4-收口结构；5-内螺纹。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的螺栓和自锁螺母组件的具体实施例1：

本发明的螺栓和自锁螺母组件，如图1至图2所示，包含螺栓1和自锁螺母3，螺栓1上设有外螺纹2、自锁螺母上设有内螺纹5，以使螺栓1和自锁螺母3能够通过螺纹旋接配合。自锁螺母3沿轴向的一端开口处还设有收口结构4，收口结构4从侧面视角看为四边形，以使螺栓1与自锁螺母3旋合至一定程度后收口4结构变形，通过收口结构4内部螺纹与螺栓外螺纹2的相互挤压、摩擦力防止螺栓1与自锁螺母3松脱，达到自锁作用。在其他实施例中，收口结构可以为其他结构，如从侧面视角看为椭圆形等其他非圆形结构。

为达到更好的防腐效果，螺栓1和自锁螺母3由不锈钢材料制成，该不锈钢材料是牌号为0Cr17Ni4Cu4Nb的17-4PH不锈钢。螺栓1的表面喷涂有一层防腐纳米层，防腐纳米层可以有效提高其内部的螺栓1在环境中的抗腐蚀能力。自锁螺母3的表面设有电镀防腐层和位于电镀防腐层外侧的润滑层。电镀防腐层为电镀镉层，电镀镉性质较为稳定，耐腐蚀性好，可提高内部的自锁螺母3的耐腐蚀性，尤其适合用于海洋环境中。润滑层包括二硫化钼层和十六醇层，二硫化钼层包覆于电镀镉层的外侧，二硫化钼具有较好润滑性，能有效防止电镀镉层在螺纹旋合的过程中损坏。十六醇层位于二硫化钼层的外侧，十六醇为较好的润滑剂，可以对其内部的二硫化钼层产生保护作用，防止二硫化钼层在使用时脱落，十六醇层位于自锁螺母3的最外侧表面，还能够稳定螺栓与自锁螺母的安装力矩。

本发明中，将带有防腐纳米层的螺栓和外侧设有电镀防腐层和润滑层的自锁螺母相互配合使用，一方面，螺栓与自锁螺母都设有具有具有防腐作用的外层，防腐性能较好，另一方面，螺母外侧还设有润滑层，不但能够对其内侧的电镀防腐层进行防护，进一步增强抗腐蚀效果，还能够在螺纹旋合过程中保证两者的安装力矩，使螺栓、自锁螺母安装顺畅、连接牢固。自锁螺母与螺栓表面结构合理，搭配使用时使螺栓与自锁螺母组件具有较好的抗腐蚀性，使用寿命较长。

本发明的螺栓和自锁螺母组件中螺栓的加工步骤如下：

镦制加工得到半成品螺栓工件-真空固溶处理-真空时效处理-外形尺寸精加工，加工外螺纹-表面处理，喷涂防腐纳米涂层并烘干固化。

螺栓的详细加工步骤如下所示：

步骤1：准备不锈钢棒材或者盘圆材作为基材，通过镦制模具对基材进行镦制加工，得到半成品螺栓工件。

步骤2：将半成品螺栓进行真空固溶处理，消除半成品螺栓工件经过镦制变形造成的局部硬化和硬度不均。

步骤3：进行真空时效处理，得到一定强度的半成品螺栓工件。

步骤4：对半成品螺栓工件进行外形尺寸精加工，加工外螺纹，得到成品螺栓工件。

步骤5：表面处理，去除成品螺栓工件表面的污渍，晾干后将成品螺栓工件进行电抛光前处理，除去其粗糙面，提高表面光洁度，在成品螺栓工件喷涂一层防腐纳米涂层并进行烘干，螺栓加工完成。

本发明的螺栓和自锁螺母组件中自锁螺母的加工步骤如下：

镦制加工得到半成品螺母工件-外形尺寸精加工，加工内螺纹和收口结构-真空固溶处理-真空时效处理-表面处理，电镀一层电镀镉层，涂上二硫化钼层，再在二硫化钼层外侧涂覆一层十六醇层。

自锁螺母的详细加工步骤如下所示：

步骤1：准备不锈钢棒材或者盘圆材作为基材，通过镦制模具对基材进行镦制加工，得到半成品螺母工件。

步骤2：对半成品螺母工件进行外形尺寸精加工，加工内螺纹后，将半成品螺母工件外周面直口部分挤压变形，形成截面为四边形的收口结构，得到成品自锁螺母工件。

步骤3：对成品自锁螺母工件进行真空固溶处理，消除成品自锁螺母工件经过镦制变形造成的局部硬化和硬度不均，以便进行后续加工。

步骤4：对成品自锁螺母工件进行真空时效处理，得到一定强度的自锁螺母工件。

步骤5：表面处理，先去除自锁螺母工件表面的污渍，进行晾干；在其表面电镀一层电镀镉层，防止自锁螺母被腐蚀，在电镀镉层外涂上一层二硫化钼层，保护电镀镉层在螺纹旋合过程中不受损坏，再在二硫化钼层外侧涂覆一层十六醇层，对二硫化钼层进行固化，防止二硫化钼层脱落，并能够在自锁螺母与螺栓旋拧时保持一定的稳定安装力矩，十六醇层的加工方法为将螺栓或自锁螺母浸泡后晾干固化形成，自锁螺母加工完成。

经过以上加工步骤加工制造出的螺栓和自锁螺母组件，经过互相旋合装拆15次并进行中性盐雾试验，螺栓和自锁螺母组件进行中性盐雾试验表面无锈蚀的持续时间大于等于96h，具有较好的抗腐蚀性，使用寿命较长。

本发明提供的螺栓和自锁螺母组件通过了实验室极限耐腐蚀验证，将螺栓拧入、拧出自锁螺母5个循环周期并按HB7595给定的加载扭矩进行扳拧考核后放入盐雾试验箱经历1500h未产生腐蚀，该试验结果远远超出设计提出的96h盐雾后不锈蚀的要求。同时，组件已于2019年在中船重工等单位的装备上初步试验， 6个月无腐蚀。目前应用状态良好。

从技术优缺点、成本、性能指标、产能等方面，综合对比了其它防腐涂层，该组件中防腐纳米层耐腐蚀性能显著提升，成本节省约70%，产能提升约2倍；其具有更优的腐蚀防护潜力和市场推广价值。

本发明的螺栓和自锁螺母组件的具体实施例2：

与实施例1不同的是，电镀防腐层为电镀锌镍合金层，电镀锌镍合金层耐蚀性较好，适用于恶劣的工业环境和严酷的海洋环境。

本发明的螺栓和自锁螺母组件的具体实施例3：

与实施例1不同的是, 润滑层包含石墨层和十六醇层，石墨层也具有一定润滑作用，且化学稳定性较好。

本发明的螺栓和自锁螺母组件的具体实施例4：

与实施例1不同的是，螺栓和自锁螺母组件用于温度较高的环境中时，由于十六醇熔点较低，十六醇层易发生脱落，因此在该种环境下，自锁螺母外侧不再设置十六醇层。

本发明的螺栓和自锁螺母组件的具体实施例5：

与实施例1不同的是，自锁螺母的表面设有防腐纳米层，螺栓的表面设有电镀防腐层和位于电镀防腐层外侧的润滑层。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种螺栓和自锁螺母组件，包含：

螺栓和自锁螺母；

其特征是，

螺栓和自锁螺母两个中的一个表面涂覆有防腐纳米层，另一个的表面具有电镀防腐层，电镀防腐层的外侧有润滑层。

2.根据权利要求1所述的螺栓和自锁螺母组件，其特征是，螺栓的表面涂覆有防腐纳米层，自锁螺母的表面设有电镀防腐层和润滑层。

3.根据权利要求1或2所述的螺栓和自锁螺母组件，其特征是，所述电镀防腐层为电镀镉层。

4.根据权利要求1或2所述的螺栓和自锁螺母组件，其特征是，所述润滑层包括二硫化钼层。

5.根据权利要求4所述的螺栓和自锁螺母组件，其特征是，所述润滑层还包括位于二硫化钼层外侧的十六醇层。

6.根据权利要求5所述的螺栓和自锁螺母组件，其特征是，所述十六醇层为将螺栓或自锁螺母浸泡后晾干固化形成。

7.根据权利要求1或2所述的螺栓和自锁螺母组件，其特征是，所述螺栓和自锁螺母由不锈钢材料构成。

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