[发明专利]一种船舶紧固件复合涂层的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于金属材料表面处理技术领域，涉及一种船舶紧固件渗锌-锌铝-环氧复合涂层的制备工艺，特别是一种船舶紧固件复合涂层的制备方法。

背景技术：

紧固件作为紧固连接用且应用广泛的一类机械零件，在各种金属材料中，普通钢制紧固件应用非常广泛，但碳钢容易腐蚀，影响紧固件的使用寿命。因此要在紧固件表面添加耐蚀性涂层以延长紧固件的使用寿命，常见的紧固件防护涂层及措施包括镀镉、电镀锌、热镀锌、机械镀锌和磷化处理，这些技术在大气环境中有着广泛的应用，但当应用到海洋等苛刻的腐蚀环境时，其防护性能明显不足。在海洋环境中，各种钢铁构件受到海水浸泡、高温、高湿和高盐的海洋大气影响，很容易出现严重的腐蚀问题，各类钢质紧固件的腐蚀问题表现得非常突出，紧固件的表面锈蚀开裂、直径显著减小、强度大大降低，甚至出现失去机械强度，影响其使用可靠性，危及船舶和海洋工程的结构安全。

紧固件涂层不仅要满足高的防腐性能要求，同时要满足旋合性和润滑性，目前，国内外采用常见紧固件表面处理方法包括电镀镉、电镀锌、热镀锌、机械镀锌和磷化处理，实际应用结果表明，这些处理方法在海洋环境中远远不能满足防腐要求，随着我国海洋经济的不断发展，各种海洋设施、船舶、采油平台的大量修建，对紧固件的需求与日俱增，因此，开发一种适用于海洋环境的新型紧固件涂层的工艺技术迫在眉睫。复合涂层技术是表面工程领域重要的发展方向，由于涂层间的协同作用，使其比单一涂层具有更为优异的防腐性能。目前，在紧固件涂层防护方面已出现了一些新型的复合涂层，如日本的Nibon Ruspert公司开发的复合涂层体系包括底层、中间层和面层，底层为镀锌涂层，中间层为化学转化层，面层为热烧结有机涂层；美加力（Magni）防腐涂层由底层和面层组成，底层中含有锌铝粉，面层为有机涂层，该涂层主要应用在汽车零配件、地铁配件和建筑五金等技术领域；美国的深水腐蚀服务公司研制的复合涂层采用铝粉浆料作为底层，有机氟碳聚合物涂层作为面层，该涂层在石油开发领域得到应用，但其厚度较大，需要对螺纹进行前处理，且耐腐蚀差。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种船舶及海洋工程用紧固件渗锌-锌铝-环氧复合涂层的制备方法，通过在紧固件表面制备渗锌、锌铝和环氧复合涂层，解决紧固件在海洋环境中腐蚀问题，提高紧固件涂层的耐蚀性。

为了实现上述目的，本发明涉及的紧固件在表面由内向外排列的渗锌涂层、锌铝涂层和环氧涂层，将紧固件依次进行除油、除锈后进行渗锌处理、清洗、浸涂锌铝涂液、锌铝涂层固化、浸涂环氧涂液和环氧涂层固化过程形成保护层，其具体工艺步骤为：

（1）、除油：将紧固件在现有的热处理炉中加热到150-250℃保温15-25分钟，使紧固件表面的油脂挥发干净；

（2）、除锈：将除油后的紧固件在现有的喷砂机中进行喷砂处理使紧固件形成金属颗粒状的表面粗糙度，喷砂处理时间为5-15分钟，金属颗粒的粒径为450-550目；

（3）、渗锌处理：采用常规的机械能助渗粉末渗锌工艺对除锈后的紧固件进行渗锌处理，渗锌设备为转速可调的方形渗锌炉，渗锌剂包括锌粉、填充剂和活化剂，填充剂为二氧化硅，活化剂为氯化铵，将紧固件和渗锌剂放入渗锌炉中升温至350-450°C，保温50-70分钟；

（4）、清洗：将渗锌处理后的紧固件在自来水中充分清洗，除去紧固件表面残余的锌粉和杂质，在紧固件表面得到平整的灰色渗锌涂层；

（5）、浸涂锌铝涂液：将带有渗锌涂层的紧固件浸入锌铝涂液中浸泡1-10秒钟后取出并放入甩桶中甩干形成锌铝涂层，并除去多余的锌铝涂液；其锌铝涂液为锌粉、铝粉、铬酸盐和表面活性剂按现有技术配比组成或购置市售产品；

（6）锌铝涂层固化：将浸涂锌铝涂液而形成锌铝涂层后的紧固件放入热处理炉中，在250-350°C温度下处理15-25min，使锌铝涂层固化，在紧固件表面形成渗锌-锌铝涂层结构；

（7）、浸涂环氧涂液：将步骤（6）后的紧固件浸入环氧涂液中，并加入纳米级聚四氟乙烯颗粒，浸泡1-10秒钟后取出放入甩桶中甩干环氧涂层，并除去多余的还原涂液，环氧涂液包括环氧树脂、有机溶剂、分散剂和消泡剂，为市售产品；纳米级聚四氟乙烯颗粒用于增强涂层的润滑性能；

（8）、环氧涂层固化：将步骤（7）后的紧固件放入热处理炉中，在300-400°C温度下处理25-35min，使环氧涂层固化，在紧固件表面形成渗锌-锌铝-环氧复合涂层。