金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件及其制备方法，该金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件包括金属管本体、多个金属凸起、过渡层和纤维复合材料层。多个金属凸起间隔排布于金属管本体的外表面上；过渡层由混合有聚合物树脂的纤维丝环向缠绕在金属管本体上形成，其中，每个金属凸起收容于过渡层内；纤维复合材料层层叠于聚合物防水层上。上述金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件具有较长的寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海洋工程装备领域，尤其涉及一种金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件及其制备方法。
技术介绍
海上浮体可以在海上营造出与陆地工作环境相似的水上人工岛，扩展人类在海上的生存、活动和工作空间。超大型的海上浮体是开发和利用海洋资源的基础型装备，能够满足有效利用海洋空间及建立海域军事基地等需要。然而中国大部分的海域情况恶劣，特别是南海，温度偏高，金属件腐蚀情况严重，尤其是靠近水线的部分金属件。为了增加金属件的防腐性能，通过是用纤维复合材料在金属件的表面形成防腐层，然而纤维复合材料与金属件的相容性能和结合性能较差，尤其针对条状、管状等结构，由于其热应力不同，纤维复合材料更容易与金属材料分层导致脱落，影响金属件使用寿命，后续维修频繁，需要大量的人力物力解决。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种具有较长的使用寿命的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件。此外，还提供一种金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件的制备方法。一种金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件，包括：金属管本体；多个金属凸起，间隔排布于所述金属管本体的外表面上；过渡层，由混合有聚合物树脂的纤维丝环向缠绕在所述金属管本体上形成，其中，每个所述金属凸起收容于所述过渡层内；纤维复合材料层，层叠于所述过渡层上。在其中一个实施例中，所述金属管本体上开设有多个环绕所述金属管本体且间隔设置的环形凹槽，部分所述纤维丝收容于多个所述环形凹槽内，以使所述过渡层部分收容于多个所述环形凹槽内。在其中一个实施例中，在所述金属管本体的轴向上，所述环形凹槽的宽度是所述纤维丝的直径的20倍以上。在其中一个实施例中，所述纤维丝为玻璃纤维丝。在其中一个实施例中，还包括位于所述纤维复合材料层和所述过渡层之间的聚合物防水层。在其中一个实施例中，所述聚合物防水层的材料为环氧树脂。在其中一个实施例中，所述金属凸起为圆锥体型，所述金属凸起的大头端与所述金属管本体固定连接。在其中一个实施例中，所述纤维复合材料层包括层叠于所述过渡层上的碳纤维层以及依次层叠于所述碳纤维层上的玻璃纤维层和芳纶纤维层。一种金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件的制备方法，包括如下步骤：提供金属管本体，所述金属管本体的外表面上固定连接有多个金属凸起，多个所述金属凸起间隔排布于所述金属管本体的外表面上；将混合有聚合物树脂的纤维丝环向缠绕在所述金属管本体上，并使每个所述金属凸起远离所述金属管本体的一端与缠绕在所述金属管本体上的纤维丝平齐，或者使缠绕在所述金属管本体上的纤维丝遮蔽每个所述金属凸起，以形成过渡层，且每个所述金属凸起收容于所述过渡层内；在所述过渡层上形成所述纤维复合材料层，得到所述金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件。在其中一个实施例中，在所述过渡层上形成所述纤维复合材料层的步骤为：在所述聚合物防水层上依次铺设碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维，然后在真空条件下注入聚合物树脂，以使所述聚合物树脂渗透到所述碳纤维、所述玻璃纤维和所述芳纶纤维内，固化后形成层叠于所述聚合物防水层上的碳纤维层以及依次层叠于所述碳纤维层上的玻璃纤维层和芳纶纤维层，得到所述纤维复合材料层。上述金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件通过在金属管本体上设置多个间隔排布于金属管本体的外表面上的金属凸起，再在金属管本体的外表面上层叠过渡层，且过渡层为由混合有聚合物树脂的纤维丝环向缠绕在金属管本体上形成，而在金属凸起的阻挡作用下，能够有效地阻止过渡层在金属管本体的轴向上滑动，并使过渡层与金属管本体牢固的结合在一起，防止过渡层脱落，从而提高了本身为复合材料的过渡层与金属管本体之间的粘结性能，同时，过渡层为由混合有聚合物树脂的纤维丝环向缠绕在金属管本体上形成的结构，即过渡层与纤维复合材料层之间为复合材料与复合材料之间的粘结，粘结性能和相容性较好，使得上述金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件具有较长的使用寿命，有利于降低后期的维护成本，而每个金属凸起收容于过渡层内，即每个金属凸起远离金属管本体的一端与过渡层的外表面平齐，或者每个金属凸起远离金属管本体的一端低于过渡层的外表面，使得过渡层具有光整的外表面，不会影响纤维复合材料层的结构，即不会影响纤维复合材料层的防水性能，以保证金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件的防水性能。附图说明图1为一实施方式的移动浮岛的结构示意图；图2为图1所示的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件的轴向剖面图；图3为图2所示的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件的I部的放大图；图4为图2所示的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件的一半金属管本体在环形凹槽处的径向剖面图；图5为图3所示的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件的纤维复合材料层的轴向剖面图；图6为一实施方式的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件的制备方法的流程图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。如图1所示，一实施方式的移动浮岛10包括金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件100，该金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件100特别适用于靠近水线AB的结构，例如，位于水线AB处的浮筒、连接浮筒和船体的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件、以及连接浮筒和浮筒的连接管等，图1中的有填充线的部位均可采用上述金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件100。且上述金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件100特别适用于条状、管状等结构的金属件的修饰。请一并参阅图2和图3，金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件100包括金属管本体110、金属凸起120、过渡层130、聚合物防水层140和纤维复合材料层150。在本实施例中，金属管本体110为钢管，可以理解，金属管本体110的材料也可以为其它耐腐蚀的金属合金，例如铁、铜、镍、钛、铝、镁等各种金属的合金。请一并参阅图4，金属凸起120为多个，多个金属凸起120间隔排布于金属管本体110的外表面上。具体的，金属凸起120为钢凸起，可以理解，金属凸起120的材料也可以为其它耐腐蚀的金属合金，例如铁、铜、镍、钛、铝、镁等各种金属的合金。具体在图示的实施例中，金属凸起120为圆锥体型，金属凸起120的大头端与金属管本体110固定连接。可以理解，金属凸起120的结构也不限于为上述结构，在其它实施例中，金属凸起120还可以为圆台型、圆柱体、截面为多边形的柱体等等。过渡层130由混合有聚合物树脂的纤维丝环向缠绕在金属管本体110上形成，其中，每个金属凸起120收容于过渡层130内。即每个金属凸起120远离金属管本体110的一端与过渡层130的外表面平齐，或者每个金属凸起120远离金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件，其特征在于，包括：金属管本体；多个金属凸起，间隔排布于所述金属管本体的外表面上；过渡层，由混合有聚合物树脂的纤维丝环向缠绕在所述金属管本体上形成，其中，每个所述金属凸起收容于所述过渡层内；纤维复合材料层，层叠于所述过渡层上。

【技术特征摘要】
1.一种金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件，其特征在于，包括：金属管本体；多个金属凸起，间隔排布于所述金属管本体的外表面上；过渡层，由混合有聚合物树脂的纤维丝环向缠绕在所述金属管本体上形成，其中，每个所述金属凸起收容于所述过渡层内；纤维复合材料层，层叠于所述过渡层上。2.根据权利要求1所述的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件，其特征在于，所述金属管本体上开设有多个环绕所述金属管本体且间隔设置的环形凹槽，部分所述纤维丝收容于多个所述环形凹槽内，以使所述过渡层部分收容于多个所述环形凹槽内。3.根据权利要求2所述的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件，其特征在于，在所述金属管本体的轴向上，所述环形凹槽的宽度是所述纤维丝的直径的20倍以上。4.根据权利要求3所述的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件，其特征在于，所述纤维丝为玻璃纤维丝。5.根据权利要求1所述的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件，其特征在于，还包括位于所述纤维复合材料层和所述过渡层之间的聚合物防水层。6.根据权利要求5所述的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件，其特征在于，所述聚合物防水层的材料为环氧树脂。7.根据权利要求1所述的金属与复合材料的耐腐蚀复合结构件，其特征在于，所述金属凸起为圆锥体型，所述金属凸起的大头端与所述金属管本体固定连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁方德，
申请(专利权)人：梁方德，
类型：发明
国别省市：广东;44