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技术

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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及海洋工程
，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。
技术介绍
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Rm＞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。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术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。本专利技术的有益效果是：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。附图说明图1为为周浸腐蚀12天后不同镀层防护下，低强度(8.8级)实物预紧紧固件(40Cr)的表面腐蚀形貌图；图2为周浸腐蚀30天后低强度(8.8级)无镀层的预紧紧固件(40Cr)腐蚀形貌-1#试样对比图；图3为周浸腐蚀30天后低强度(8.8级)具有达克罗镀层的预紧紧固件(40Cr)腐蚀形貌-1#试样对比图；图4为周浸腐蚀30天后低强度(8.8级)无镀层的预紧紧固件(40Cr)腐蚀形貌-2#试样对比图；图5为周浸腐蚀30天后低强度(8.8级)具有达克罗镀层的预紧紧固件(40Cr)腐蚀形貌-2#试样图；图6为为周浸腐蚀30天后低强度(8.8级)紧固件(40Cr)+Ni-W-P镀层卸载后的腐蚀形貌图；图7为图6所示低强度(8.8级)紧固件(40Cr)+Ni-W-P镀层卸载后A段螺纹细部图片；图8为图6所示低强度(8.8级)紧固件(40Cr)+Ni-W-P镀层卸载后A段螺纹细部图片；图9为图6所示低强度(8.8级)紧固件(40Cr)+Ni-W-P镀层卸载后A段螺纹细部图片；图10为图6所示低强度(8.8级)紧固件(40Cr)+Ni-W-P镀层卸载后B段螺纹细部图；图11为图6所示低强度(8.8级)紧固件(40Cr)+Ni-W-P镀层卸载后B段螺纹细部图；图12为高强度(10.9级)42CrMo+Cd-Ti镀层紧固件经90天周浸腐蚀后的宏观形貌图；图13为高强度(10.9级)42CrMo钢+Ni-W-P镀层紧固件经90天周浸腐蚀后的宏观形貌；图14分别为疲劳周次在0次、5×105次、1.5×106次、2.0×106条件下，Ni-W-P镀层的柔性评价的应变量测定图；图15为不同镀层经过阴极充氢后，钢基体氢含量的变化图。具体实施方式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。阴极性镀层能降低或避免镀层溶解导致快速耗损、析氢问题；同时考虑紧固件缺口区工作状态的动态应变及集中，选用延伸率≥8%的阴极性镀层的柔性镀层；为有效解决阴极保护、电偶腐蚀及缝隙腐蚀等造成的氢渗入风险，设计致密的、低缺陷率的阻氢性镀层。从而提高镀层的抗破坏性能及阻氢效率，解决船舶与海洋工程用紧固件的锈蚀、锈死及断裂问题。阴极性，指海水环境下镀层的自腐蚀电位较紧固件基体为负，紧固件基体在电化学反应过程中为阳极。柔性，指局部应力、应变集中处，镀层具有一定的延展性，能够跟随紧固件基体发生塑性变形而不发生脱落或破坏，所述镀层具有在疲劳载荷作用下对动态应变的抗破坏性能。阻氢性，指能够有效阻挡外部氢原子渗入紧固件基体，具有一定的阻氢性能。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。先在合金钢紧固件的表面镀上一层延伸率≥8%阴极性镀层晾干后，再镀上一层延伸率≥8%阴极性镀层，完成镀层复合。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，增加镀层与紧固件的结合强度，不易脱层、龟裂。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，具有更好的耐腐蚀性。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。下面结合附图对本专利技术的技术方案作详细说明。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，采用阴极性柔性阻氢型Ni-W-P镀层为例。所述Ni-W-P合金镀层的化学成分(wt%)为Ni50-90%，W5-35%本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种解决海洋工程用合金钢紧固件锈蚀锈死及断裂的方法，其特征在于：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。/n

【技术特征摘要】
1.一种解决海洋工程用合金钢紧固件锈蚀锈死及断裂的方法，其特征在于：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。


2.如权利要求1所述的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，其特征在于：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。


3.如权利要求1所述的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，其特征在于：在对合金钢紧固...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈继志，孙永伟，范芳雄，王灵水，
申请(专利权)人：洛阳双瑞特种装备有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41