如何提高風(fēng)電高鐵行業(yè)高強(qiáng)度緊固件的防腐蝕性能？
發(fā)表時(shí)間：2024-04-25 14:30:00
高強(qiáng)度緊固件，特別是高強(qiáng)度螺栓的高性能抗腐蝕處理一直是各行業(yè)非常頭疼的問(wèn)題。到目前為止，仍然沒(méi)有更具指導(dǎo)意義的表面防腐蝕處理標(biāo)準(zhǔn)或指南。
高強(qiáng)度緊固件的加工及表面防銹后處理首先必須考慮析氫腐蝕和晶體結(jié)構(gòu)被惡意破壞。所以，具有強(qiáng)酸酸洗和電鍍的處理工藝都不能采用。除銹只有機(jī)械除銹和極少氫脆的弱酸除銹。
強(qiáng)酸除銹和電鍍工藝是絕對(duì)不能采用的。
目前采用較多的工藝為拋丸后涂裝達(dá)克羅涂層，要求更高的再進(jìn)行有機(jī)涂層涂覆。
所以下述工藝避免使用：
1）強(qiáng)酸酸洗除銹；
2）電鍍和熱鍍鋅；
3）高溫發(fā)蘭；
4）電解除油。
目前采用較多的工藝是：
1）拋丸或噴砂；
2）涂料涂層的物理防腐蝕，如無(wú)機(jī)達(dá)克羅、有機(jī)樹(shù)脂等；
3）磷化等膜層的化學(xué)防腐蝕；
4）犧牲陽(yáng)極等其他防腐蝕。
總結(jié)上述流行的處理方法，北京愛(ài)爾斯姆科技有限公司經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，提出螺栓等緊固件長(zhǎng)效抗腐蝕處理一系列工藝方法，供大家參考：
1）除油除銹工藝
①機(jī)械處理；
②化學(xué)處理：化學(xué)除油及添加BW-500P環(huán)保快速凈洗劑的弱酸酸洗除銹工藝。
兩種工藝對(duì)比：機(jī)械方法除油除銹不徹底，但更安全；化學(xué)處理更徹底，但需按工藝規(guī)范操作。
2）高溫錳系磷化
雖然錳系磷化液為酸性，但由于其特殊的化學(xué)反應(yīng)特性，即使在高溫下也不會(huì)產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度下降。鏈條經(jīng)過(guò)化學(xué)除油和弱酸酸洗活化，錳系磷化處理后，拉力測(cè)試結(jié)果顯示完全符合要求，表明在上述工藝條件下，應(yīng)力及氫脆沒(méi)有明顯的發(fā)生；而經(jīng)過(guò)高溫發(fā)蘭處理后，拉力測(cè)試結(jié)果顯示，拉伸強(qiáng)度下降20%以上。
在此我們具體要討論高溫錳系磷化的藥液?jiǎn)栴}，并不是所有的錳系磷化都能在強(qiáng)度變化的合理范圍。
① 北京愛(ài)爾斯姆科技研發(fā)生產(chǎn)的BW-240黑色錳系磷化液內(nèi)嚴(yán)格控制雜質(zhì)離子濃度，保持高質(zhì)量的原料品質(zhì)。高溫下，氯離子、硫酸根離子、氟離子均會(huì)造成緊固件強(qiáng)度不同程度的下降。一些磷化液生產(chǎn)商甚至沒(méi)有檢測(cè)上述離子的手段和方法，無(wú)法保證原料的純度，會(huì)造成磷化后緊固件強(qiáng)度大幅度下降，另外磷化液配方內(nèi)可能選用了含有上述離子的添加劑，如硫酸鎳等也會(huì)造成強(qiáng)度下降。
另外，選用去離子水漂洗和配制藥液在北方或高鹽分自來(lái)水地域顯得非常重要。我們的經(jīng)驗(yàn)表明，天津等沿海地區(qū)水中氯離子含量非常高，應(yīng)采用水處理設(shè)備處理后，電導(dǎo)率低于100才能使用。
② 嚴(yán)禁采用磷化前予黑（或染黑）工藝，不僅抗蝕能力無(wú)法保證，而且會(huì)造成強(qiáng)度大幅度下降，該工藝是一種裝飾性處理工藝，不能用于高性能防腐蝕。
③ 保證磷化膜的厚度不低于15μm，不要過(guò)分強(qiáng)調(diào)磷化膜的黑度，黑度和材質(zhì)有非常大的關(guān)系。
④ 磷化層與基材的結(jié)合力至關(guān)重要，磷化膜的結(jié)晶狀態(tài)和致密度也非常重要，可以通過(guò)折彎試驗(yàn)進(jìn)行檢查。非常致密的磷化層是不符合要求的，該膜層具有光亮的外觀，但孔隙率太小。
3）封孔和再涂裝
磷化后的封孔也是提高抗腐蝕能力的手段。在不同的應(yīng)用條件下選用的封孔方法不同。高溫條件下的封孔劑必須是高溫不揮發(fā)的；要求表面潔凈時(shí)，選用無(wú)油水性封閉劑。但無(wú)論什么封孔劑都必須具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性、抗酸堿性、緩蝕性、滲透性等性能。
封孔劑也叫封閉劑，具有脫水置換性，如T-701脫水封閉防銹油，如果沒(méi)有脫水置換性能，在封孔前加熱脫水，而此時(shí)磷化后的熱水漂洗也很必要。
風(fēng)電、高鐵、電力及通訊鐵塔、水電站以及跨海大橋等對(duì)抗腐蝕要求更高的緊固件僅僅采用封孔是無(wú)法達(dá)到質(zhì)量要求的，此時(shí)應(yīng)在封孔后進(jìn)行有機(jī)涂層涂裝，但封孔劑要求比較高，可采用BW-210涂裝防銹交聯(lián)成膜劑，可以達(dá)到更佳效果。
經(jīng)過(guò)黑色錳系磷化及有機(jī)高性能涂層處理后，風(fēng)電等設(shè)備的緊固件抗腐蝕能力可達(dá)到前所未有的高度。
這可以從理論上得到驗(yàn)證：
1）外部涂層具有很強(qiáng)的耐、酸、堿鹽腐蝕的性能，同時(shí)疏水性能優(yōu)良。但缺點(diǎn)也很明顯，耐紫外線、抗氧化性能差；熱膨脹比較高，涂層在膨脹收縮過(guò)程中產(chǎn)生的微孔會(huì)導(dǎo)致腐蝕性介質(zhì)浸入并不斷滲透；硬度低，耐摩擦劃傷性能差。
2）內(nèi)部涂層具有與有機(jī)涂層截然相差的特性。錳系磷化膜層為復(fù)雜的無(wú)機(jī)晶體結(jié)構(gòu)，又不同于鍍鋅等金屬晶體結(jié)構(gòu)，不產(chǎn)生犧牲陽(yáng)極腐蝕反應(yīng)。該膜層具有無(wú)機(jī)涂料的諸多性能，同時(shí)具有比無(wú)機(jī)涂料更好的附著力。
當(dāng)腐蝕性介質(zhì)滲透到磷化層表面后，由于孔隙被封閉，無(wú)法進(jìn)入磷化層內(nèi)部，同時(shí)磷化膜的化學(xué)惰性較高，很難發(fā)生氧化還原反應(yīng)，然后，腐蝕性介質(zhì)會(huì)被釋放出來(lái)。
一旦有機(jī)涂層老化，錳系磷化膜靠自身15μm左右的厚度仍能堅(jiān)持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間（如6個(gè)月以上），抵抗較強(qiáng)的腐蝕。經(jīng)驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)防銹油封閉的錳系磷化膜在通常的工作環(huán)境下，8年不會(huì)產(chǎn)生腐蝕。
3）那么采用無(wú)機(jī)涂料是否比有機(jī)涂料能更好的提高耐腐蝕能力呢？特別是處于高濃度硝酸、SO2、鹽酸、氫氟酸、醋酸等環(huán)境下？
理論上是肯定的。但是性能優(yōu)良、可操作性強(qiáng)的非金屬純無(wú)機(jī)涂料在國(guó)際上仍然是空白。不妨可以這樣設(shè)計(jì)：磷化底層+無(wú)機(jī)非金屬涂層+有機(jī)涂層。這樣的結(jié)合可達(dá)到比較完美的結(jié)果，但可能存在操作復(fù)雜、成本較高的缺陷。
總之，高強(qiáng)度緊固件或其他材料在不同防腐蝕條件下，采用錳系磷化打底、無(wú)機(jī)有機(jī)涂層涂裝后，可達(dá)到其他任何處理工藝無(wú)法達(dá)到的抗腐蝕壽命。該工藝尤其適用于風(fēng)電、高鐵、橋梁、輪船、各類通訊塔及其他高腐蝕環(huán)境的抗腐蝕處理等。
那么如何選擇上述材料呢？我們認(rèn)為堅(jiān)持如下原則：
1）選擇更具經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)的生產(chǎn)企業(yè)，并非體量大的企業(yè)就是更好的。
2）選擇同時(shí)具有金屬表面前處理和涂料生產(chǎn)的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。
3）考驗(yàn)工藝方案的科學(xué)性和完整性。堅(jiān)持詢問(wèn)企業(yè)自定的快速腐蝕檢驗(yàn)手段，沒(méi)有科學(xué)的快速?gòu)?qiáng)腐蝕檢驗(yàn)方法很難保證生產(chǎn)的化學(xué)品達(dá)到質(zhì)量要求。
4）生產(chǎn)企業(yè)的檢測(cè)流程和檢驗(yàn)方法是非常重要的考查指標(biāo)。
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