[發明專利]用于將固體潤滑劑粘附到干涉配合緊固件的工藝

有效

• 申請號: 201810832569.2
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109306984B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 布萊克·A·辛普森;坦尼·西斯科
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: F16B11/00
• 分類號: F16B11/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 陳鵬;瞿藝

一種用于將固體潤滑劑粘附到干涉配合緊固件的工藝。溶膠?凝膠預處理工藝在緊固件表面上產生界面膜，該界面膜包括有機金屬基網絡系統。當在干涉配合條件下使用緊固件時(即孔直徑小于緊固件柄直徑)，界面膜有助于改善粘附和表面粗糙度。

技術領域

本公開主要涉及緊固件的使用，以便以實現緊固件在它們在結構中的相應孔內的高度干涉配合的方式來固定兩個或更多個結構或工件(其中至少一個由復合材料(諸如纖維增強塑料)制成)。特別地，本公開涉及干涉配合緊固件組件，包括螺栓或銷和配對零件(例如，螺母或套環)并且不包括圍繞緊固件的套筒。

背景技術

用于將多層材料緊固在一起的通常做法是夾緊層、鉆孔、且然后將一些類型的緊固件插入到孔中，從而將層固定在一起。緊固件通常插入到網中或間隙配合到層中的接收孔中。對于許多施加來說，這將是足夠的。然而，當組裝好的結構經受循環加載時，緊固件在它們的孔內的配合的松動將導致緊固件在它們的孔內的持續工作。這繼而可導致緊固件或層的與特定孔相鄰的周圍區域的微振磨損(fretting)和疲勞問題。

為了解決上述問題，已知的是，利用緊固件(以下稱為“干涉配合緊固件”)在孔中的干涉配合可有效地防止由于組裝結構的循環加載而造成的大部分的該微振磨損。高度干涉產生減少運動的更緊的接合，從而導致增加的疲勞性能。此外，通過最小化由非干涉配合緊固件引起的跨越間隙電弧，干涉配合緊固件可以幫助確保作為雷擊保護方案的部分的電流的安全消散。在很多情況下，超大型緊固件將被直接驅動到層中的接收孔中。通常，一些潤滑劑在組裝之前施加到緊固件和孔，以減小當緊固件被推入到孔中時磨損的趨勢。例如，緊固件的一些部分可涂覆有具有的潤滑性大于干涉配合緊固件的與孔接觸的部分的表面的潤滑性的材料。涂層例如可為鋁顏料涂層、固體界面膜潤滑劑或金屬鍍層(鎘板、鋅-鎳等)。該涂層可以具有施加在其上的額外的潤滑劑，諸如鯨蠟醇。

鋁顏料涂層(例如，來自美國加利福尼亞州托蘭斯的LISI Aerospace公司的HI-KOTE^TM或來自美國加利福尼亞州莫哈韋的創新涂層科技公司(Innovative CoatingsTechnology Corp.)的INCOTEC 8G^TM)通常以低于最佳粘附強度粘附到由鈦合金或耐腐蝕鋼制成的緊固件，這會導致腐蝕。在將鋁著色涂層施加到干涉配合緊固件的表面的一部分之前，使用以下預處理：(1)用鋁網噴砂；以及(2)用酸蝕刻。盡管噴砂提高了可接受的粘附性，但緊固件的表面粗糙度是高的。因此，當將緊固件安裝(推入或鉚接)到干涉配合孔中時，由于在涂覆表面與孔接觸時低于最佳粘附強度，涂層傾向于被移除。由于裸露的表面已被噴砂，表面粗糙度產生摩擦，從而導致更高的插入負載和對結構的潛在損壞。盡管被蝕刻的零件具有比噴砂零件更光滑的表面粗糙度條件，但這些零件沒有足夠的粘附特性并且不符合性能目標。

鑒于上述情況，一種增加粘附到干涉配合緊固件的經受安裝力負載的表面的部分的固體潤滑劑的粘附強度的工藝將是需要的。

發明內容

以下詳細公開的主題涉及一種在施加鋁顏料涂層之前使用溶膠-凝膠預處理工藝處理由鈦合金或耐腐蝕鋼制成的緊固件的表面的方法。(術語“溶膠-凝膠”是溶液-凝膠的縮寫，是指可溶性金屬物質(通常為金屬醇鹽或金屬鹽)水解形成金屬氫氧化物的一系列反應。)溶膠-凝膠預處理工藝可以用來替代噴砂或蝕刻。當在干涉配合條件下使用緊固件(即，孔直徑小于緊固件柄直徑)時，溶膠-凝膠預處理工藝有助于改善粘附和表面粗糙度。

根據一些實施例，干涉配合緊固件的表面(例如，柄表面)被處理成使得該表面的至少一部分具有以足夠的粘附強度粘附于此的固體潤滑劑，以在將緊固件以干涉配合插入到孔中期間承受施加在固體潤滑劑上的力。根據下面公開的實施例，增加的粘附強度是由于在緊固件表面和固體潤滑劑的層之間形成界面膜，該界面膜使用溶膠-凝膠工藝形成在緊固件表面上。溶膠-凝膠工藝改善了涂覆干涉配合緊固件(例如螺栓或銷)的表面的固體潤滑劑(例如，鋁著色涂層)之間的粘附性并且改善了緊固件的表面粗糙度。