[发明专利]一种解决海洋工程用合金钢紧固件锈蚀锈死及断裂的方法

说明书

一种解决海洋工程用合金钢紧固件锈蚀锈死及断裂的方法，利用延伸率≥8%的一层阴极性镀层或复合阴极性镀层对清洁后的合金钢紧固件的表面进行包覆处理，形成阴极性柔性阻氢镀层。依靠镀层自身的高耐蚀性，能够有效解决合金钢紧固件的锈蚀、锈死及断裂问题，避免阳极性镀层溶解过程中产生的析氢现象，且其致密性结构能够阻挡氢原子渗透基体。电镀阴极性镍基合金镀层，如Ni、Ni‑W、Ni‑P、Ni‑Co、Ni‑Cr、Ni‑W‑P、Ni‑Cr‑W镀层等，制备及使用过程中环保、无污染，性价比高，具有很大的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体说的是一种解决海洋工程用合金钢紧固件锈蚀锈死及断裂的方法。

背景技术

紧固件作为连接零部件，广泛应用于船舶与海洋工程装备，面临海洋大气和海水介质的复杂恶劣环境。在船舶的建造过程中，合金钢紧固件常常发生锈蚀、锈死现象，严重影响交付及使用；此外，随着合金钢紧固件强度等级(抗拉强度R_m＞1000MPa)的提高，氢致断裂敏感性增加，受海洋大气和海水介质环境的影响，导致紧固件材料塑性损失，甚至发生无预期的延迟断裂，给装备的安全运行造成危害。船舶与海洋工程用合金钢紧固件失效及故障现象一直广受人们的关注和重视，但问题未得到实质性解决。

一直以来，船舶与海洋工程用合金钢紧固件表面电镀Zn、Zn-Al、Zn-Ni、Cd、Cd-Ti等耐蚀性较好的阳极性镀层，该类别镀层紧固件在海洋环境服役一定时间后，低强度紧固件常发生锈蚀、锈死现象，高强度紧固件常发生氢致断裂现象。该问题的本质原因是：一方面，阳极性镀层依靠镀层的快速溶解，从而保护基体免受腐蚀，快速溶解后导致紧固件发生锈蚀、锈死；另一方面，针对高强度紧固件，由于连接结构带来的电偶腐蚀、缝隙腐蚀及外加电位保护、阳极性镀层溶解，都存在电化学反应机制，即阳极溶解与阴极析氢为共轭过程，尤其阳极性镀层在电化学腐蚀过程中产生析氢，生成的氢原子渗入到紧固件基体，在螺纹根部或六方头/杆部的应力集中区吸附聚集、扩散聚集，引起局部晶界处的键合力降低，形成氢致微裂纹，随氢原子的持续聚集，氢含量达到一定临界值时，高强度紧固件发生延迟断裂。

目前的研究主要集中在耐蚀性较好的阳极性镀层防护方法，而基于海洋环境下，连接结构在电偶腐蚀、缝隙腐蚀及外加阴极保护、阳极性镀层溶解产生的腐蚀、析氢，致使镀层失效或材质恶化。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种解决海洋工程用合金钢紧固件锈蚀锈死及断裂的方法，利用阴极性柔性阻氢镀层涂覆合金钢紧固件的表面防护方法，使船舶与海洋工程用低强度紧固件防锈蚀锈死、高强度紧固件防延迟断裂。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种解决海洋工程用合金钢紧固件锈蚀锈死及断裂的方法，利用延伸率≥8%的一层阴极性镀层或复合阴极性镀层对清洁后的合金钢紧固件的表面进行包覆处理，形成阴极性柔性阻氢镀层。

复合阴极性镀层是由至少两层阴极性镀层逐层包覆合金钢紧固件干透后复合而成。

在对合金钢紧固件的表面进行包覆处理之前，在合金钢紧固件的表面预镀一层Ni。

对合金钢紧固件的表面采用电镀的形式进行包覆处理，使阴极性镀层形成纳米晶结构。

阴极性镀层为Ni镀层、Ni-W镀层、Ni-P镀层、Ni-Co镀层、Ni-Cr镀层、Ni-W-P镀层、Ni-Cr-W镀层中的一种。

本发明的有益效果是：在合金钢紧固件表面电镀阴极性柔性阻氢镀层，依靠镀层自身的高耐蚀性，能够有效解决合金钢紧固件的锈蚀、锈死问题，避免阳极性镀层溶解过程中产生的析氢现象，且其致密性结构能够阻挡氢原子渗透基体。电镀阴极性镍基合金镀层，如Ni、Ni-W、Ni-P、Ni-Co、Ni-Cr、Ni-W-P、Ni-Cr-W镀层等，制备及使用过程中环保、无污染，性价比高，具有很大的工程应用价值。

附图说明