一种紧固件用复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种紧固件用复合材料及其制备方法，包括紧固件本体材料以及设于其表面的防腐涂层；所述紧固件本体材料以高性能钢材为基体，在基体中分布着硼纤维，所述硼纤维占紧固件本体材料重量的8

【技术实现步骤摘要】
一种紧固件用复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及紧固件材料制备
，尤其涉及一种紧固件用复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]紧固件是用于紧固两个或两个以上零件或构件，使其紧固连接在一起的机械零件的总称，主要包括螺栓、螺母、垫圈、螺钉、销、铆钉等，广泛应用于能源、电子、电器、机械、化工、冶金、模具、液压等等行业。理想的紧固件材料需要同时具有较高的机械力学性能，较好的耐腐蚀性能，优异的性能稳定性和较长的使用寿命。
[0003]传统的紧固件采用碳素钢材料，比强度低，需要进行镀锌防腐处理才能应用，生产成本高，工艺复杂，对环境具有污染性，无法满足交通运输、海洋工程等行业钢结构等设施上的高强度紧固件使用要求。应用于交通运输、海洋工程等行业钢结构等设施上的紧固件由于长期处于野外暴露环境，尤其是钢结构桥梁和海洋工程，通常位于江、河、湖、海等水面上，湿度高、环境恶劣，紧固件表面容易产生电化学腐蚀吸氢而导致延迟开裂，影响结构应用安全。特别是随着紧固件强度的增加，延迟断裂敏感性显著增加。可见，如何协调强度和延迟断裂敏感性之间的矛盾，制备出综合性能优异的紧固件材料势在必行。
[0004]为了解决上述问题，专利CN108085544B公开了一种紧固件用高强度铝合金材料及其制备方法，所述紧固件用高强度铝合金材料按重量百分比包含如下元素：铁0.3％
‑
0.5％，硅0.2％
‑
1.0％，铜0.4％
‑
1.2％，钪0.1％
‑
0.6％，锰0.3％
‑
1.1％ ，锂0.01％
‑
0.1％，锆0.1％
‑
0.5％，镁0.5％
‑
1.3％，铈0.01％
‑
0.1％，钇0.01％
‑
0.1％，铬0.05％
‑
0.25％，镍0.002％
‑
0.02％，锌0.1％
‑
0.5％，硼0.01％
‑
0.06％，钛0.01％
‑
0.05％，钒0.01％
‑
0.05％，余量为铝；其中，镁和硅的重量百分比的比值不小于1.042，铁和硅的重量百分比的比值不小于0.32，钪和锆的重量百分比合计小于或者等于1.2％，锂、铈、钇以及锌的重量百分比合计小于或者等于0.52％，铬、钛以及钒的重量百分比合计小于或者等于0.3％。该专利技术实施例的紧固件用高强度铝合金材料，具有高的比强度、高的剪切强度、优异的塑性和韧性及耐腐蚀性能，可以在大幅降低紧固件重量的同时，显著提高安全可靠性。然而，该紧固件材料抗拉强度和耐腐蚀性能有待进一步提高。
[0005]因此，如何提供一种强度大、抗腐蚀性能佳、耐延迟断裂性能足的紧固件用材料及其制备方法是当前业内研究者们亟待解决的难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种强度大、抗腐蚀性能佳、耐延迟断裂性能足的紧固件用复合材料及其制备方法。
[0007]为达到以上目的，本专利技术提供一种紧固件用复合材料，其特征在于，包括紧固件本体材料以及设于其表面的防腐涂层；所述紧固件本体材料以高性能钢材为基体，在基体中分布着硼纤维，所述硼纤维占紧固件本体材料重量的8
‑
13%；所述高性能钢材包括如下按质
量百分比计的各成分：C 0.1
‑
0.2%、Si 0.4
‑
0.8%、Mn 1.8
‑
3.0%、Mo 2.0
‑
3.0%、Ni 1.5
‑
3.5%、Co 1.0
‑
2.2%、V 0.05
‑
0.15%、Ba 0.001
‑
0.005%、P≤0.02％、S≤0.005％、纳米硅化锆0.005
‑
0.01%、纳米氮化硼0.005
‑
0.01%，余量为Fe和其他不可避免的杂质；所述防腐涂层是由如下按重量份计的各组分制成：氨基封端的超支化聚酰亚胺40
‑
50份、9,9
‑
二[(2,3
‑
环氧丙氧基)苯基]芴5
‑
8份、N
‑
[4
‑
氰基
‑3‑
(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺1
‑
2份、纳米硼纤维3
‑
6份、偶联剂1
‑
3份、溶剂30
‑
40份。
[0008]优选的，所述防腐涂层的厚度为80
‑
300μm。
[0009]优选的，所述溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮中的至少一种。
[0010]优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560中的至少一种。
[0011]优选的，所述氨基封端的超支化聚酰亚胺的制备方法参见专利CN107789677B实施例1。
[0012]优选的，所述纳米硼纤维的平均直径为300
‑
500nm，长径比为(15
‑
25):1。
[0013]优选的，所述纳米硅化锆的粒径为100
‑
300nm，纳米氮化硼的粒径为300
‑
500nm。
[0014]本专利技术的另一个目的，在于提供一种所述紧固件用复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、将硼纤维编织成网格布，后浸泡在水玻璃的水溶液中1
‑
2小时，取出后在95
‑
105℃下干燥至恒重，再将其装于铸型中；步骤S2、将高性能钢材各成分按质量百分比混合均匀后，熔炼成钢水，浇入铸型中，然后冷却凝固，再依次进行退火、淬火、回火处理；步骤S3、将防腐涂层各组分按重量份混合均匀后，涂覆于经过S2处理得到的紧固件本体材料表面，在180
‑
200℃下固化1
‑
2小时。
[0015]优选的，步骤S1中所述水玻璃的水溶液的质量百分浓度为20
‑
30%。
[0016]优选的，步骤S1中所述硼纤维的平均直径为3
‑
9μm。
[0017]优选的，步骤S2中所述退火为二段退火，第一段退火温度为680
‑
720℃，保温时间0.8
‑
1.2小时；第二段退火温度为1030
‑
1070℃，保温时间0.5
‑
0.8小时。
[0018]优选的，步骤S2中所述淬火的温度为910
‑
950℃，保温2
‑
3小时，油淬。
[0019]优选的，步骤S2中所述回火的温度为200
‑
250℃，保温时间1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧固件用复合材料，其特征在于，包括紧固件本体材料以及设于其表面的防腐涂层；所述紧固件本体材料以高性能钢材为基体，在基体中分布着硼纤维，所述硼纤维占紧固件本体材料重量的8
‑
13%；所述高性能钢材包括如下按质量百分比计的各成分：C 0.1
‑
0.2%、Si 0.4
‑
0.8%、Mn 1.8
‑
3.0%、Mo 2.0
‑
3.0%、Ni 1.5
‑
3.5%、Co 1.0
‑
2.2%、V 0.05
‑
0.15%、Ba 0.001
‑
0.005%、P≤0.02％、S≤0.005％、纳米硅化锆0.005
‑
0.01%、纳米氮化硼0.005
‑
0.01%，余量为Fe和其他不可避免的杂质；所述防腐涂层是由如下按重量份计的各组分制成：氨基封端的超支化聚酰亚胺40
‑
50份、9,9
‑
二[(2,3
‑
环氧丙氧基)苯基]芴5
‑
8份、N
‑
[4
‑
氰基
‑3‑
(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺1
‑
2份、纳米硼纤维3
‑
6份、偶联剂1
‑
3份、溶剂30
‑
40份。2.根据权利要求1所述的紧固件用复合材料，其特征在于，所述防腐涂层的厚度为80
‑
300μm。3.根据权利要求1所述的紧固件用复合材料，其特征在于，所述溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮中的至少一种。4.根据权利要求1所述的紧固件用复合材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华，张永良，胡伦波，沈健狄，
申请(专利权)人：宁波金鼎紧固件有限公司，
类型：发明
国别省市：