【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及螺纹紧固件防咬死领域，尤其是一种高温螺纹紧固件防咬死的防护方法。
技术介绍
1、螺纹咬死是高速、重载、高温等复杂条件下滑动摩擦副的常见失效模式之一，广泛存在于电力、汽车、航空航天、钢铁制造成型等行业。燃气轮机、汽轮机中的高温螺栓、螺钉等紧固件长期在高温、应力状态下工作，对于发电厂的正常运行及设备的安全起至关重要的作用。虽然高温螺纹紧固件的材质、规格和服役温度不尽相同，但是咬死现象却频繁发生，有时甚至不得不采取破坏性方式拆除，给电厂的正常维修工作带来很大的麻烦。因此，采取必要措施避免高温螺纹紧固件咬死可以提高电厂检修效率，缩短检修时间，也可提高紧固件的再次利用率，减少新备件的采购、使用，提高电厂经济效益。
2、为了提高螺纹的防咬死能力，各发电厂普遍采用安装时控制材料表面硬度差、涂抹固体润滑剂、防咬涂料或磷酸盐镀膜等措施。但是这些措施的防咬死效果有限，卡涩或咬死现象仍频繁发生在重载高温工况下长期运行的螺纹配合中。表面涂层技术是一种有效的提高装备和材料的使用寿命和可靠性的方法，通过制备表面涂层有望达到高温防咬死的目的，但通过在燃气轮机/汽轮机等高温螺纹紧固件上制备涂层来实现高温防咬死防护的研究和工程化应用仍然较少。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高温螺纹紧固件防咬死的防护方法，通过在光洁螺纹紧固件表面制备致密的硬质氮化物涂层，提高材料表面的抗氧化性、耐磨性、耐蚀性，从而大幅降低燃气轮机/汽轮机中的螺纹紧固件因高温氧化、重载和
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种高温螺纹紧固件防咬死的防护方法，包括以下步骤：
3、s1：清洗螺纹紧固件的表面，使得螺纹紧固件表面光洁；
4、s2：根据螺纹紧固件服役环境，该服役环境主要考虑服役环境温度和腐蚀性，选择涂层体系；通过物理气相沉积技术在螺纹紧固件的光洁表面制备硬质氮化物涂层，该硬质氮化物涂层的结构由底层到外层依次为金属打底层和基于crn涂层体系或cra l n涂层体系的功能层，功能层为单层结构或多层结构。
5、具体的，cra l n涂层体系的高温抗氧化性和耐蚀性更强，适用于更高温度25-900℃和更强腐蚀性的环境；crn涂层体系能制备更厚的涂层，适用于温度25-650℃和腐蚀性弱的环境。
6、需要说明的是，所述螺纹紧固件包括但不限于高温螺栓、螺钉、螺柱、螺母，本涂层可在燃气轮机/汽轮机中燃烧器、燃兼压缸、透平缸、排气缸、高压段、中压段中的螺纹紧固件上进行制备；螺纹紧固件的基材为常用的耐热钢、合金钢、镍基高温合金等，包括但不限于20cr1 mo1vnbt i b、gh4169、1cr11 co3w3n i movnbnb、25cr2mova、2cr11 mo1vnbn、22cr12n iwmov。
7、进一步地，该涂层在其他领域，也可以用于si片。
8、进一步地，根据螺纹紧固件的新旧程度和使用程度，在步骤s1中，对螺纹紧固件表面进行清洗方式采取补充加工、超声清洗、激光清洗、离子清洗中的一种或多种方式。
9、具体的，若螺纹紧固件为未进行服役工作的新螺纹紧固件，其只需要采用超声清洗、离子清洗中的一种或多种；若螺纹紧固件为已进行服役工作的螺纹紧固件，为了获得光洁的螺纹表面，根据产品的实际氧化和腐蚀状态采用补充加工、激光清洗、超声清洗、离子清洗中的一种或多种。
10、进一步地，补充加工主要用于去除螺纹紧固件表面厚度较深的氧化物、锈迹；超声清洗主要用于去除螺纹紧固件表面的油污等杂质，其清洗剂包括但不限于乙醇、丙酮、有机溶剂；激光清洗、离子清洗主要用于去除螺纹紧固件表面的氧化物、锈迹等超声清洗无法去除的杂质；步骤s1中表面清洗后需要干燥，干燥方式包括但不限于烘干、晾干。
11、进一步地，所述离子清洗为氩离子刻蚀清洗、aeg刻蚀清洗中的一种或多种；离子清洗过程中，等离子体通常会在被清洁的表面上留下自由基，提高表面活性，以进一步增加该表面的粘合性。
12、具体的，离子清洗的设备可以为离子镀膜设备；其中，氩离子刻蚀清洗时通入氩气至气压范围为1.0-1.5pa，偏压为-400v至-1000v，清洗时间为30-60min；aeg刻蚀清洗时通入氩气至气压范围为0.4-0.5pa，偏压为-50v至-300v，aeg靶电流为60-80a，阳极电流为20-60a，清洗时间为30-90min。
13、进一步地，当所述硬质氮化物涂层的功能层基于crn涂层体系时，其在螺纹中径上的厚度范围为4-15μm；当所述硬质氮化物涂层的功能层基于cral n涂层体系时，其在螺纹中径上的厚度范围为2-8μm；其中，金属打底层的厚度不高于2μm，并且金属打底层和功能层的厚度均大于0，则该硬质氮化物涂层必须存在金属打底层和功能层；厚度过低会降低防护效果和降低螺纹紧固件的寿命，容易被磨损；厚度过大，层间结合力差，容易剥落，也会影响螺纹副装配；即上述涂层厚度范围既能保证涂层的防护效果，使得层之间具有较高的结合力，不易脱落，也不会影响螺纹副装配。
14、进一步地，所述金属打底层为cr层。
15、进一步地，所述硬质氮化物涂层为多层涂层，更优选为梯度多层涂层；根据螺纹紧固件服役的温度和腐蚀性选择涂层体系，crn涂层体系的功能层至少包含crn层，为crn层、cr层中的一种或多种组合成的多层结构；cral n涂层体系的功能层至少包含cra l n层，为cral n层、crn层、cral层、cr层中的一种或多种组合成的多层结构。
16、进一步地，所述硬质氮化物涂层的结构不限于cr-n(crn)涂层结构、n(cr-crn)涂层结构、cr-crn-n(cral n)涂层结构、cr-n(crn-cra l n)涂层结构、cr-crn-cral n-n(crn-cr-crn-cral n)涂层结构，其中n表示“()”内的结构重复次数。
17、进一步地，制备硬质氮化物涂层时，以纯金属靶或合金靶作为涂层组分来源，通过在高真空下通氩气或/和氮气制备金属层或者氮化物层，依次沉积金属打底层和功能层。
18、具体的cr层通过高纯cr靶制备，其沉积参数如下：氩气流量为100-200sccm，工作气压为0.3-0.5pa，cr靶电流为90-120a，偏压为-200v至-450v，沉积时间为2-25min，沉积过程中参数梯度变化。
19、crn层通过高纯cr靶制备，其沉积参数如下：氩气流量为10-100sccm，氮气流量为200-600sccm，工作气压为0.6-1.5pa，cr靶电流为90-120a，偏压为-100v至-250v，沉积时间为5-40min，沉积过程中参数梯度变化。
20、cra l n层通过cra l合金靶制备，或者通过cr靶与cra l合金靶共沉积制备，其沉积参数如下：氮气流量为700-1000sccm，工作气压本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高温螺纹紧固件防咬死的防护方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的防护方法，其特征在于：根据螺纹紧固件的新旧程度和使用程度，在步骤S1中，对螺纹紧固件表面进行清洗方式采取补充加工、超声清洗、激光清洗、离子清洗中的一种或多种方式。
3.根据权利要求2所述的防护方法，其特征在于：所述离子清洗为氩离子刻蚀清洗、AEG刻蚀清洗中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的防护方法，其特征在于：当所述硬质氮化物涂层的功能层基于CrN涂层体系时，其在螺纹中径上的厚度范围为4-15μm；当所述硬质氮化物涂层的功能层基于CrAlN涂层体系时，其在螺纹中径上的厚度范围为2-8μm；其中，金属打底层的厚度不高于2μm，并且金属打底层和功能层的厚度均大于0。
5.根据权利要求1所述的防护方法，其特征在于：所述金属打底层为Cr层。
6.根据权利要求1所述的防护方法，其特征在于：所述硬质氮化物涂层为多层涂层；根据螺纹紧固件服役的温度和腐蚀性，功能层至少包含CrN层或CrAlN层，为CrAlN层、CrN层、CrAl层、Cr层中
7.根据权利要求1所述的防护方法，其特征在于：所述硬质氮化物涂层的结构为Cr-n(CrN)、n(Cr-CrN)、Cr-CrN-n(CrAlN)、Cr-n(CrN-CrAlN)、Cr-CrN-CrAlN-n(CrN-Cr-CrN-CrAlN)中的任意一种，其中n表示“()”内的结构重复次数。
8.根据权利要求1所述的防护方法，其特征在于：制备硬质氮化物涂层时，以纯金属靶或/和合金靶作为涂层组分来源，通过在高真空下通氩气或/和氮气制备金属层或者氮化物层，依次沉积金属打底层和功能层。
9.根据权利要求1所述的防护方法，其特征在于：所述硬质氮化物涂层在内螺纹或/和外螺纹上制备。
10.根据权利要求1所述的防护方法，其特征在于：所述硬质氮化物涂层全覆盖于螺纹部分。
...【技术特征摘要】
1.一种高温螺纹紧固件防咬死的防护方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的防护方法，其特征在于：根据螺纹紧固件的新旧程度和使用程度，在步骤s1中，对螺纹紧固件表面进行清洗方式采取补充加工、超声清洗、激光清洗、离子清洗中的一种或多种方式。
3.根据权利要求2所述的防护方法，其特征在于：所述离子清洗为氩离子刻蚀清洗、aeg刻蚀清洗中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的防护方法，其特征在于：当所述硬质氮化物涂层的功能层基于crn涂层体系时，其在螺纹中径上的厚度范围为4-15μm；当所述硬质氮化物涂层的功能层基于craln涂层体系时，其在螺纹中径上的厚度范围为2-8μm；其中，金属打底层的厚度不高于2μm，并且金属打底层和功能层的厚度均大于0。
5.根据权利要求1所述的防护方法，其特征在于：所述金属打底层为cr层。
6.根据权利要求1所述的防护方法，其特征在于：所述硬质氮化物涂层为多...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐春梅，李定骏，袁小虎，方宇，郭显平，巩秀芳，隆彬，王伟，涂霜，曹晓英，丁娟强，宋冬梅，刘红斌，黄忠政，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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