[发明专利]用于钢铁材质紧固件钛锆转化膜／有机涂层双层防护方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁材质紧固件的表面防护技术，具体为一种应用于钢铁材质紧固件钛锆转化膜／有机涂层双层防护的方法。

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，甚至丧失等问题出现，给紧固件正常服役和维护保养造成很大的困难，且紧固件存在尺寸问题，不能够涂覆较厚的涂层进行防护。

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≤300h；锌铬涂层耐腐蚀性能优异，盐雾试验时间≥1000h，涂层厚度≤10μm，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.】。

综上所述，一种具有耐蚀性能好、涂层薄、且与基体结合强度高、耐磨性能好的复合涂层有待开发。

发明内容：

针对目前电镀、化学镀、复合涂层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的环境应用等问题，本发明的目的是提供一种应用于钢铁材质紧固件钛锆转化膜／有机涂层双层防护的方法，采用钛锆转化膜/有机涂层双层防护的表面处理技术，解决了钢铁材质紧固件在应用上的限制，且在保证涂层薄(≤15μm)，与基体结合强度高的情况下，较大程度地提高涂层的耐中性盐雾腐蚀性能和改善了涂层的耐磨性能。

本发明通过如下的技术方案实现：

一种应用于钢铁材质紧固件钛锆转化膜/有机涂层双层防护的方法，首先，对紧固件除油、除锈；然后，将钢铁材质紧固件浸于稀释的钛/锆转化液中2~10min，生成一层钛/锆转化膜，钛/锆转化膜的厚度为1~10μm（优选为1~7μm）；水洗后，再涂覆一层有机涂料，经固化形成有机涂层，有机涂层的厚度为3~15μm（优选为3~8μm）。

本发明中，有机涂料固化温度为室温至300℃，时间为10分钟~48小时。

本发明所选用的除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂等混合而成，各组分的含量如下：

氢氧化钠3~15g/L；碳酸钠20~80g/L；磷酸三钠50~100g/L；硅酸钠5~15g/L；OP-10乳化剂0.2~3g/L；其余为水。

本发明所选用的除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下：

盐酸2~10g/L；硝酸10~20g/L；其余为水。

本发明中，按重量百分比计，有机涂料的组成和含量范围如下：

树脂10~60；填料3~25；助剂0.3~3；其余为溶剂。

本发明所选用的有机涂料树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂、聚氨酯树脂中的一种或一种以上。

本发明所选用的有机涂料填料为铝粉、钛粉、聚四氟乙烯、聚乙烯蜡、二硫化钼、锌粉、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、铁钛粉、氧化铁红、铜粉中的一种或一种以上填料。

本发明所选用的溶剂为二甲苯、乙二醇醚类、丙二醇、丙二醇醚类、甲醇、乙醇、乙二醇脂类、丙二醇脂类中的一种或一种以上。

本发明所选用的助剂为有机涂料中常用的助剂，如：分散剂、流平剂、消泡剂等。

本发明中，钛／锆转化液由氟锆酸、氟钛酸、氢氟酸、硝酸、单宁酸、氨基三甲叉膦酸、氨水混合而成，各组分的含量如下：

氟锆酸5~30g/L；氟钛酸10~35g/L；氢氟酸6~30g/L；硝酸2~15g/L；单宁酸1~15g/L；氨基三甲叉膦酸1~12g/L；氨水1~10g/L；其余为水。

本发明所选用的钛/锆转化液经过去离子水稀释，稀释的钛/锆转化液浓度为5~20wt%。