用于钢铁材质紧固件钛锆转化膜／有机涂层双层防护方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术针对目前电镀、化学镀、有机涂层等一些单层及一些复合涂层表面防护的防腐性能差、污染严重等问题，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，水洗后，再涂覆一层有机涂料，形成有机涂层。采用钛锆转化膜/有机涂层双层防护表面处理技术，解决了紧固件在环境较为苛刻的海洋环境中耐蚀性能差、污染严重等问题，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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[I]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N1-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> lOOOh，涂层厚度< 10 μ m，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。
技术实现思路
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，本专利技术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15 μ m)，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。本专利技术通过如下的技术方案实现—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f IOym (优选为Γ7μπι);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 15μπι (优选为31 μ m)。本专利技术中，有机涂料固化温度为室温至300°C，时间为10分钟 48小时。本专利技术所选用的除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-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2(T80g/L ;磷酸三钠5(Tl00g/L ;硅酸钠5 15g/L ；0P-10乳化剂O. 2 3g/L ;其余为水。本专利技术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l(T20g/L ;其余为水。本专利技术中，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O. 3 3 ;其余为溶剂。本专利技术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。本专利技术所选用的有机涂料填料为铝粉、钛粉、聚四氟乙烯、聚乙烯蜡、二硫化钥、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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术中，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l(T35g/L ;氢氟酸6 30g/L ;硝酸2 15g/L ;单宁酸I 15g/L ;氨基三甲叉膦酸f 12g/L ;氨水f 10g/L ;其余为水。本专利技术所选用的钛/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%o本专利技术钛/锆转化膜和有机涂层形成对钢铁材质紧固件磁体材料表面的双层防护，其中钛/锆转化膜所起的作用是提高基体与涂层之间的结合力，且致密的转化膜有较好防腐能力；有机涂层所起的作用是对底层封闭，改变基体电位。二者协同作下达到结合力好，耐磨性能好，涂层薄，耐中性盐雾良好的效果。本专利技术的优点和有益效果是1、本专利技术不需复杂的前处理过程，只需经过简单的除油、除锈，之后将钛/锆转化液应用于钢铁材质紧固件的表面处理，将钢铁材质紧固件浸于钛/锆转化液中，就可以在紧固件表面生成钛/锆转化膜，具有环保节能的优点。2、本专利技术在涂层厚度在< 15μπι时，耐中性盐雾时间可达到500h不发生锈蚀，具有较好耐腐蚀性能。3、本专利技术在保证涂层薄，耐蚀性能好的前提下，还具有较好的耐磨性能。具体实施例方式实施例1 :首先，准备样品，将钢铁材质的紧固件在碱性除油液中进行除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行除锈，大量水洗干燥。除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下氢氧化钠10g/L ;碳酸钠20g/L ;磷酸三钠50g/L ;硅酸钠5g/L ;0Ρ_10乳化剂O. 2g/L;其余为水。除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下盐酸5g/L ;硝酸15g/L ;其余为水。然后,取氟锆酸15g ;氟钛酸20g ;氢氟酸25g ;硝酸8g ;单宁酸4g ;氨基三甲叉膦酸(ATMP) 3g ;氨水2g ;去离子水剩余,总重量lOOOg，配置钛/锆转化液。之后取IOg钛/锆转化液，用IOOg去离子水进行稀释，将处理好的钢铁材质紧固件放入溶液中浸lOmin，在钢铁材质紧固件表面形成钛/锆转化膜，之后取出，大量水冲洗掉残留的钛/锆转化液，晾干，钛/锆转化膜的厚度为Γ3 μ m。将表面有钛/锆转化膜的钢铁材质紧固件涂 覆一层有机铝涂料，按重量百分比计，本实施例有机铝涂料由如下组分均匀混合而成环氧树脂30 ;铝粉15 ;聚四氟乙烯5 ;分散剂(德国毕克化学公司BYK_163)0. 3 ;流平剂(德国毕克化学公司BYK-306)0. 4 ;消泡剂(德国毕克化学公司BYK-141)0. 2 ;其余为乙二醇丁醚。然后，在240°C下固化30-60min，取出，涂层制备完毕，涂层的厚度为5 8 μ m,涂层总厚度在6 11 μ m。用此方法制备的复合涂层防护体系涂层结合力好，耐磨性优异，耐中性盐雾600h不锈蚀。实施例2 首先，准备样品，将钢铁材质的紧固件在碱性除油液中进行除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性除锈液中进行除锈，大量水洗干燥。除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下氢氧化钠12g/L ;碳酸钠60g/L ;磷酸三钠70g/L ;硅酸钠10g/L ；0P-10乳化剂2g/L ;其余为水。除锈液由盐酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下盐酸2g/L ;硝酸20g/L ;其余为水。然后，取氟锆酸17g ;氟钛酸23g ;氢氟酸20g ;硝酸IOg本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于钢铁材质紧固件钛锆转化膜／有机涂层双层防护方法，其特征是，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，水洗后，再涂覆一层有机涂料，形成有机涂层。

【技术特征摘要】
1.一种用于钢铁材质紧固件钛锆转化膜/有机涂层双层防护方法，其特征是，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，水洗后，再涂覆一层有机涂料，形成有机涂层。2.按照权利要求1所述的用于钢铁材质紧固件钛锆转化膜/有机涂层双层防护方法，其特征是，除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-1O乳化剂混合而成，各组分的含量如下 氢氧化钠3 15g/L ;碳酸钠2(T80g/L ;磷酸三钠5(Tl00g/L ;硅酸钠5 15g/L ；0P-10乳化剂O. 2^3g/L ;其余为水。3.按照权利要求1所述的用于钢铁材质紧固件钛锆转化膜/有机涂层双层防护方法，其特征是，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l(T20g/L ;其余为水。4.按照权利要求1所述的用于钢铁材质紧固件钛锆转化膜/有机涂层双层防护方法，其特征是，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O. 3 3 ;其余为溶剂。5.按照权利要求4所述的用于钢铁材质紧固件钛锆转化膜/有机涂层双层防护方法，其特征是，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆鹏，管勇，刘建国，严川伟，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：