[發明專利]一種解決海洋工程用合金鋼緊固件銹蝕銹死及斷裂的方法

在審

• 申請號: 202010317765.3
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111549360A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 陳繼志;孫永偉;范芳雄;王靈水
• 申請（專利權）人: 洛陽雙瑞特種裝備有限公司
• 主分類號: C25D3/12
• 分類號: C25D3/12;C25D3/56;C25D5/12;C23F13/00
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 宋晨煒

一種解決海洋工程用合金鋼緊固件銹蝕銹死及斷裂的方法，利用延伸率≥8%的一層陰極性鍍層或復合陰極性鍍層對清潔后的合金鋼緊固件的表面進行包覆處理，形成陰極性柔性阻氫鍍層。依靠鍍層自身的高耐蝕性，能夠有效解決合金鋼緊固件的銹蝕、銹死及斷裂問題，避免陽極性鍍層溶解過程中產生的析氫現象，且其致密性結構能夠阻擋氫原子滲透基體。電鍍陰極性鎳基合金鍍層，如Ni、Ni?W、Ni?P、Ni?Co、Ni?Cr、Ni?W?P、Ni?Cr?W鍍層等，制備及使用過程中環保、無污染，性價比高，具有很大的工程應用價值。

技術領域

本發明涉及海洋工程技術領域，具體說的是一種解決海洋工程用合金鋼緊固件銹蝕銹死及斷裂的方法。

背景技術

緊固件作為連接零部件，廣泛應用于船舶與海洋工程裝備，面臨海洋大氣和海水介質的復雜惡劣環境。在船舶的建造過程中，合金鋼緊固件常常發生銹蝕、銹死現象，嚴重影響交付及使用；此外，隨著合金鋼緊固件強度等級(抗拉強度R_m＞1000MPa)的提高，氫致斷裂敏感性增加，受海洋大氣和海水介質環境的影響，導致緊固件材料塑性損失，甚至發生無預期的延遲斷裂，給裝備的安全運行造成危害。船舶與海洋工程用合金鋼緊固件失效及故障現象一直廣受人們的關注和重視，但問題未得到實質性解決。

一直以來，船舶與海洋工程用合金鋼緊固件表面電鍍Zn、Zn-Al、Zn-Ni、Cd、Cd-Ti等耐蝕性較好的陽極性鍍層，該類別鍍層緊固件在海洋環境服役一定時間后，低強度緊固件常發生銹蝕、銹死現象，高強度緊固件常發生氫致斷裂現象。該問題的本質原因是：一方面，陽極性鍍層依靠鍍層的快速溶解，從而保護基體免受腐蝕，快速溶解后導致緊固件發生銹蝕、銹死；另一方面，針對高強度緊固件，由于連接結構帶來的電偶腐蝕、縫隙腐蝕及外加電位保護、陽極性鍍層溶解，都存在電化學反應機制，即陽極溶解與陰極析氫為共軛過程，尤其陽極性鍍層在電化學腐蝕過程中產生析氫，生成的氫原子滲入到緊固件基體，在螺紋根部或六方頭/桿部的應力集中區吸附聚集、擴散聚集，引起局部晶界處的鍵合力降低，形成氫致微裂紋，隨氫原子的持續聚集，氫含量達到一定臨界值時，高強度緊固件發生延遲斷裂。

目前的研究主要集中在耐蝕性較好的陽極性鍍層防護方法，而基于海洋環境下，連接結構在電偶腐蝕、縫隙腐蝕及外加陰極保護、陽極性鍍層溶解產生的腐蝕、析氫，致使鍍層失效或材質惡化。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種解決海洋工程用合金鋼緊固件銹蝕銹死及斷裂的方法，利用陰極性柔性阻氫鍍層涂覆合金鋼緊固件的表面防護方法，使船舶與海洋工程用低強度緊固件防銹蝕銹死、高強度緊固件防延遲斷裂。

為實現上述技術目的，所采用的技術方案是：一種解決海洋工程用合金鋼緊固件銹蝕銹死及斷裂的方法，利用延伸率≥8%的一層陰極性鍍層或復合陰極性鍍層對清潔后的合金鋼緊固件的表面進行包覆處理，形成陰極性柔性阻氫鍍層。

復合陰極性鍍層是由至少兩層陰極性鍍層逐層包覆合金鋼緊固件干透后復合而成。

在對合金鋼緊固件的表面進行包覆處理之前，在合金鋼緊固件的表面預鍍一層Ni。

對合金鋼緊固件的表面采用電鍍的形式進行包覆處理，使陰極性鍍層形成納米晶結構。

陰極性鍍層為Ni鍍層、Ni-W鍍層、Ni-P鍍層、Ni-Co鍍層、Ni-Cr鍍層、Ni-W-P鍍層、Ni-Cr-W鍍層中的一種。

本發明的有益效果是：在合金鋼緊固件表面電鍍陰極性柔性阻氫鍍層，依靠鍍層自身的高耐蝕性，能夠有效解決合金鋼緊固件的銹蝕、銹死問題，避免陽極性鍍層溶解過程中產生的析氫現象，且其致密性結構能夠阻擋氫原子滲透基體。電鍍陰極性鎳基合金鍍層，如Ni、Ni-W、Ni-P、Ni-Co、Ni-Cr、Ni-W-P、Ni-Cr-W鍍層等，制備及使用過程中環保、無污染，性價比高，具有很大的工程應用價值。

附圖說明