CN218644619U

CN218644619U - 一种用于螺栓紧固件的耐腐蚀复合薄膜

Info

Publication number: CN218644619U
Application number: CN202223212416.9U
Authority: CN
Inventors: 曹道社; 潘在扬; 林师豫; 王康珑
Original assignee: China Tower Corp Wenchang Branch
Current assignee: China Tower Corp Wenchang Branch
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2032-12-02

Abstract

为了高温、高湿、高盐雾环境下螺钉耐腐蚀性不足的问题，本实用新型提供了一种用于螺栓紧固件的耐腐蚀复合薄膜，其特征在于，包括设置在螺栓紧固件表面并且自内而外依次相连的金属钛层、氮化钛层、镀锌层，通过在螺栓紧固件外表面设置金属钛层、氮化钛层、镀锌层、油漆涂层四重耐腐蚀防护，可以显著延长螺栓紧固件在“高温、高湿、高盐雾”的恶劣环境中的服役寿命，并有效提高螺栓紧固件的使用年限，降低维护成本。

Description

一种用于螺栓紧固件的耐腐蚀复合薄膜

技术领域

本实用新型涉及冶金技术领域，特别涉及一种用于螺栓紧固件的耐腐蚀复合薄膜。

背景技术

角钢塔，由角钢和固定螺丝栓接而成，具有安全度高、建设成本较低、便于加工安装等优点，被广泛用于海南省通信铁塔的建造。在角钢塔的建造过程中，需要用到近千块角钢板以及几千颗螺丝（栓）。海南省气候属于热带季风岛屿型气候，在该地区的铁塔常年在高温、高湿、高盐雾（三高）等恶劣自然环境中服役，“三高”的服役环境会加速铁塔结构件的腐蚀（特别是螺丝和螺帽），进而严重影响角钢塔的安全性以及服役寿命。

在实际服役过程中，铁塔所采用角钢以及螺栓表面均有镀锌层，该镀层可以通过优先腐蚀镀层自身来达到保护基体的目的【1.耿雷，耿一仪.一种基于热镀锌涂层的复新办法.中国，CN 113134466 A[P].2021-07-20】，但是在海南“三高”的自然环境作用下，镀锌层在短时间内可以有效保护基体不受腐蚀，随着服役时间的增加，镀锌层最终被消耗完全，导致基体（45#钢）裸露在自然环境中被腐蚀【2.王俊峰，周琪琦，何承先，宓小川.一种热镀锌钢及其制造方法.中国，CN 114807737 A[P].2022-07-29】，最终只能通过更换新的镀锌结构件来保证铁塔的安全服役，导致后期铁塔的维护成本大幅增加。

因此，本实用新型提出对现有使用的螺丝/螺栓部件进行表面改性，利用表面技术手段在螺栓紧固件表面制备具有优异的耐腐蚀、耐磨损复合薄膜，以延长角钢铁塔紧固螺丝的使用年限，降低维护成本。

发明内容

为了高温、高湿、高盐雾环境下螺钉耐腐蚀性不足的问题，本实用新型提供了一种用于螺栓紧固件的耐腐蚀复合薄膜，采用的技术方案如下：

一种用于螺栓紧固件的耐腐蚀复合薄膜，其特征在于，包括设置在螺栓紧固件表面并且自内而外依次相连的金属钛层、氮化钛层、镀锌层。

优选的，所述镀锌层外表面喷涂有油漆涂层。

优选的，所述油漆涂层采用富锌漆喷涂而成。

本实用新型的有益效果在于：

1、螺栓紧固件基体表面通过覆盖金属钛层，外侧其余涂层被完全腐蚀的情况下，金属钛层暴露在空气中会形成致密的具有化学惰性的二氧化钛薄膜，保护基体免受腐蚀，而且金属钛层可以显著增强氮化钛层与螺栓紧固件基体的膜基结合力，增加涂层的整体服役寿命；

2、氮化钛层具有优良的机械性能，以及化学惰性，可以将金属基体和空气隔绝，避免金属基体被腐蚀，提高紧固件使用寿命；

3、镀锌层可以填满氮化钛表面由于溅射镀膜所产生的凹陷，而且可通过自身发生化学腐蚀保护紧固件基体免受腐蚀；

4、油漆涂层喷涂在镀锌层表面，可以对内部金属进一步起到保护作用，而且可以减少安装螺母或螺帽时扳手对符合薄膜产生的擦伤；

5、通过在螺栓紧固件外表面设置金属钛层、氮化钛层、镀锌层、油漆涂层四重耐腐蚀防护，可以显著延长螺栓紧固件在“高温、高湿、高盐雾”的恶劣环境中的服役寿命，并有效提高螺栓紧固件的使用年限，降低维护成本。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为螺钉与复合薄膜连接结构示意图

其中，1-螺钉，2-金属钛层，3-氮化钛层，4-镀锌层，5-油漆涂层。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于视图方向或位置关系，仅是为了便于描述实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。

如图1-2所示的用于螺栓紧固件的耐腐蚀复合薄膜，螺钉1表面自内向外依次设置有金属钛层2、氮化钛层3、镀锌层4以及油漆涂层5。

符合薄膜的成型方法如下：首先，将螺钉1进行电化学抛光处理，清洁螺钉1表面，减少表面粗糙度，然后，螺钉1置于磁控溅射设备中抽真空，抽至真空度达到3×10-3 Pa以下，通入氩气并调节氩气分压至3.0~5.0 Pa，开启基体偏压源调节基体偏压产生辉光放电形成等离子体，等离子体对金属基体表面进行清洗20 min，关闭偏压电源，调节真空压至0.5 Pa并开启溅射电源，对钛靶溅射清洗溅射5 min，调节钛靶溅射电源参数，使溅射电流介于0.3 A，对基体施加-50 V偏压，打开基体挡板，在基体表面沉积钛膜30分钟，保持Ti靶持续溅射，向真空室通入氮气，使得真空气压稳定在0.5 Pa，保持-50 V基体偏压不变，沉积1小时，在基体材料表面制得氮化钛薄膜，通过上述步骤后，在螺钉1表面依次形成金属钛层2和氮化钛层3；接着，将表面沉积完薄膜的螺钉1浸渍在助镀液中进行助镀处理后，干燥，再浸渍在镀锌液中进行热浸镀锌处理，得到热浸镀后的镀件，将所得热浸镀后的镀件进行冷却后，将钝化液喷射到镀件表面进行钝化处理，得到钝化后的镀件，从而在氮化钛层3表面形成镀锌层4；最后，在镀锌层4表面喷涂富锌漆，以形成油漆涂层5。

金属钛层2覆盖在螺栓紧固件1的基体表面，作用主要有两个方面，第一，如果最外面三层薄膜腐蚀完毕，金属钛层2暴露在空气中会在其表面形成一层致密的化学惰性的TiO₂薄膜，保护基体免受腐蚀，第二，金属钛层2可以显著增加氮化钛层3和螺栓固定件金属基体的膜基结合力，增加涂层的整体服役寿命；氮化钛层3具有优良的机械性能以及化学惰性，可以将金属基体和空气隔绝，避免金属基体被腐蚀，增加金属基体的服役寿命；镀锌层4可以填满因为溅射镀膜产生的局部小缺陷，而且镀锌层4发生电化学腐蚀，通过腐蚀自身保护基体免受腐蚀；油漆涂层5可以对内部金属起到进一步保护，同时可以减少安装螺母或螺帽时扳手对复合涂层产生的擦伤。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种用于螺栓紧固件的耐腐蚀复合薄膜，其特征在于，包括设置在螺栓紧固件表面并且自内而外依次相连的金属钛层、氮化钛层、镀锌层。

2.根据权利要求1所述的用于螺栓紧固件的耐腐蚀复合薄膜，其特征在于，所述镀锌层外表面喷涂有油漆涂层。

3.根据权利要求2所述的用于螺栓紧固件的耐腐蚀复合薄膜，其特征在于，所述油漆涂层采用富锌漆喷涂而成。