CN104482026B - 一种尾舵连杆螺纹的防腐处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于海洋环境中静电粉末涂装防腐技术领域，涉及一种尾舵连杆螺纹的防腐处理方法；先选取尾舵连杆外螺纹，截面为台形结构或矩形牙型结构，然后对连杆螺纹的直角边缘进行倒角处理，再对其待喷涂表面进行清洗和干燥后将连杆螺纹接地，并将其第一道螺纹丝用透明胶带遮盖后对连杆螺纹进行静电喷涂上粉后,将连杆螺纹置于烘箱内加热烘烤后再冷却，完成热烧结与固化，最后车削掉多余的PEEK层，对连杆螺纹第一道丝进行二次静电喷涂上粉和热烧结与固化，完成整体连杆螺纹的绝缘式防腐处理；其整体工艺原理可靠，操作步骤简单易控，使用设备易得，喷涂粉末防腐效果好，使用寿命长，防腐环境友好。
Description
技术领域：
本发明属于海洋环境中静电粉末涂装防腐技术领域，涉及一种用于船舶尾舵螺旋桨连杆螺纹绝缘防腐聚醚醚酮(PEEK)涂层的静电粉末喷涂与热烧结固化复合制备工艺，特别是一种尾舵连杆螺纹的防腐处理方法。
背景技术：
现有的绝缘技术一般是通过削减连接螺纹的尺寸后添加绝缘物而实现，也有的是通过绝缘套管实现，现有的这些方法会导致连接螺纹的强度达不到要求，或者由于绝缘套管安装工艺复杂，存在较大导通隐患；而通过喷涂高电阻率材料实现螺纹绝缘的方法，目前还尚未见有报道。中国发明专利CN201310602468.3公开了一种PEEK涂层的静电喷涂+热烧结固化方法，但是没有记载在复杂形状表面如何实现均匀涂覆的技术特征；中国发明专利CN201210187043.6公开了一种在钻铤螺纹表面静电喷涂+热烧结固化方法制备PEEK涂层的方法；这两个专利技术均只描述了如何喷涂固化和固化工艺，而未涉及如何均匀的在螺纹表面获得PEEK绝缘涂层；同时静电喷涂由于孔隙率较高，在实际使用中，如果涂层较薄，则会存在着较高的次品率。另外，上述技术针对的是锥形螺纹，舰船尾舵连杆螺纹和电磁随钻测量短节螺纹又有不同之处，首先连杆螺纹是圆桶形螺纹，而电磁随钻短节螺纹则是锥形螺纹，锥形螺纹对公差的要求相对较小，当存在一定公差无法配合时，在满足力学性能要求的前提下，可以通过施加垫片来达到无隙配合；即使如此，在螺纹表面制备的涂层也经常存在不均匀导致丝扣配合差，需要烧化后重做的几率也是非常大的；而对于筒形螺栓则无法通过施加垫片达到配合要求，因为只要不均匀，就会出现拧不进或者拧不紧的问题；所以，设计一种尾舵连杆螺纹的防腐涂层的工艺方法很有应用价值。
目前，舰船尾舵连杆螺纹和尾舵使用的材料不相同，这些材料在海水介质中，存在较大的电位序差，会发生严重的电偶腐蚀；同时，连杆螺纹和对接螺纹并非水密封，在运动时存在微小缝隙，这种微小缝隙足以产生严重的缝隙腐蚀，因此，连杆发生腐蚀拉脱的情况时有发生，而且目前还尚未发现针对连杆的有效腐蚀防护手段。而针对舰船尾舵连杆处螺纹的严重腐蚀问题，通过在连杆螺纹表面涂覆绝缘防腐涂层，对连杆对接部位进行电隔离，消除两种金属由于电位差过大导致的电偶腐蚀；同时涂层对海水介质具有隔离阻挡作用，防止由于连杆间微小缝隙中的缝隙腐蚀发生，从而解决舰船尾舵连杆螺纹井场拉脱的现象的技术也尚未见有公开。舰艇特殊部位的特殊腐蚀形式非常多，会造成较为严重的影响，而通常又无有效的解决手段。如海水管路***接头部位异种金属(紫铜、黄铜、不锈钢等)连接比较普遍，由于不同材料间电位差较大，会产生严重的电偶腐蚀问题，影响管道运行的可靠性，也限制了材料的使用；通过隔绝异种金属间的电连接可有效降低电偶腐蚀，目前所采用的绝缘技术主要是绝缘垫片，由于普通橡胶容易老化，且力学性能较差，导致使用寿命和可靠性受到很大的限制，垫片安装不当，会形成微小缝隙，形成更为严重的缝隙腐蚀，所以，寻求一种可替代绝缘套管技术，免去安装绝缘装置的繁杂工序，提升设备安装效率和安全性的工艺很有必要。同时，寻求一种可用于随钻测量绝缘短节的绝缘涂层制备，替代目前的陶瓷涂层，陶瓷涂层的电阻率较低，在大面积接触时，绝缘电阻往往过小，而采用适当的材料，其材料体电阻率为1015Ω.m以上，能在260℃高温下长期工作，绝缘电阻100MΩ以上的优良材料也具有广泛的应用背景。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种利用涂层粉末的工艺技术解决舰船尾舵连杆螺纹的绝缘防腐的新工艺，延长其使用寿命。
为了实现上述目的，本发明涉及的防腐处理工艺包括以下步骤：
(1)尾舵连杆螺纹的选取：选取尾舵连杆外螺纹，连杆螺纹直径大于25mm；截面为台形结构的，螺纹顶部平台宽度大于2mm，根部距离大于3mm，螺距为5mm-7mm；或选择截面为矩形牙型螺纹，其根部距离大于3mm，螺距大于3mm，先对直角边缘进行倒角处理，其倒角处的曲率半径大于3mm，对牙型螺纹预留200um-300um公差；
(2)喷砂前处理：
对所选取的尾舵连杆螺纹的待喷涂表面进行清洗和干燥，除去表面油或脂类物质，对连杆螺纹喷砂前，先对喷砂磨料采用10倍放大镜进行污染物和碎片残骸检测，使磨料中水溶性氯化物含量小于125ppm；再对待喷砂连杆螺纹清理至SSPC-SP10级，表面粗糙度为10-30um，表面灰尘数量和粒度不超过ISO8502-3的2级，表面清理后氯化物含量低于30mg/m2，使用于干法喷砂的压缩空气无油、无水；控制待喷砂连杆螺纹的表面温度高于露点环境温度3℃，相对空气湿度低于85％；
(3)静电喷涂上粉：
选用的聚醚醚酮(PEEK)粉末在260℃时其体电阻率为1013Ω.m-1014Ω.m；制备厚度＜50um涂层时，粉末粒径为5-50um；制备厚度＞50um涂层时，粉末粒径为20-100um；将粉末存储在温度30℃恒温场所，喷涂时在120℃条件下烘干30min；先将尾舵连杆螺纹接地，再将其第一道螺纹丝用透明胶带遮盖；接通静电电压为40～70kV，静电电流为10～30μA，流速压力为0.40～0.65MPa，雾化压力为0.40～0.65MPa，供粉桶流化压力为0.04～0.10MPa，喷枪口至工件的距离为150～300mm；再将喷涂用压缩空气经过A级、C级和T级三级过滤，使其达到标准《ISO8573.1-2001》中规定的2级洁净度，然后在全封闭的喷室中对尾舵连杆螺纹进行常规设备操作的静电喷涂上粉；
(4)热烧结与固化
选用常规烘烤设备，在每次烘烤固化前清理加热风道和烘箱炉膛，取下遮盖在尾舵连杆螺纹第一道螺纹丝上的透明胶带，将已喷涂上粉的连杆螺纹置于烘箱内，加热至温度360-420℃条件下保温10-30min后关闭电源，使尾舵连杆螺纹随炉冷却后，完成热烧结与固化；
(5)后处理与重熔
按预留的尾舵连杆螺纹第一道螺纹丝为基准，车削掉涂层厚度超过200um-400um的多余的PEEK层，车削时每次进刀量控制在10-25um之间；再用透明胶带将已有涂层部位遮盖，按步骤(3)和(4)对尾舵连杆螺纹第一道螺纹丝进行静电喷涂上粉和热烧结与固化后，完成整体尾舵连杆螺纹的绝缘式防腐处理。
本发明与现有技术相比，其整体工艺原理可靠，操作步骤简单易控，使用设备易得，喷涂粉末防腐效果好，使用寿命长，防腐环境友好。
附图说明：
图1为本发明实施喷涂上粉后的尾舵连杆螺纹效果示意图。
图2为本发明的另一实施喷涂上粉后的尾舵连杆螺纹效果示意图。
具体实施方式：
实施例1：
本实施例先将尾舵连杆螺纹待喷涂位置喷砂至Sa2.5级，清理灰尘待用；第一次烧结参数：静电送粉喷嘴距离工件400mm，电压40kV，沉积均匀的PEEK粉末140～160um后放入预热至240～260℃的烘箱内，快速升温至420℃后保持10分钟，敞开烘箱保温门，冷却5分钟后取出在空气中自然冷却至常温；第二次烧结参数：静电送粉喷嘴距离工件400mm，电压60kV，沉积均匀的PEEK粉末140～160um后放入预热至240～260℃的烘箱内；快速升温至420℃后保持15分钟，敞开烘箱保温门，冷却5分钟后取出在空气中自然冷却至常温，其制备的绝缘涂层如图1所示，经过用欧姆表测量，整个涂层均算接触面积时，绝缘电阻大于500MΩ。
实施例2：
本实施例先对所用尾舵连杆螺纹的公螺纹和母螺纹加工时预留150um公差，然后将螺纹待喷涂位置喷砂至Sa2.5级，清理灰尘待用；用透明胶带将图2中的预留校准丝遮盖，静电送粉喷嘴距离工件400mm，电压50kV，沉积均匀大约480～520um厚度的粉末涂层，然后放入预热至240～260℃的烘箱内，快速升温至420℃后保持15分钟，之后敞开烘箱保温门，冷却5分钟后取出在空气中冷却至常温，然后根据预留尾舵连杆螺纹第一道螺纹丝作为参考基准，采用每次进刀量为10～25um的车削方法，将螺纹上已涂层车至300um，然后放入烘箱内快速升温至380℃后保持20分钟，再敞开烘箱保温门，冷却5分钟后取出在空气中冷却至常温；其制备的绝缘涂层如图2所示，与母螺纹配套旋拧50kN扭矩时，经过用欧姆表测量，整个涂层均算接触面积时，绝缘电阻大于100MΩ。
Claims (1)
1.一种尾舵连杆螺纹的防腐处理方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
(1)尾舵连杆螺纹的选取：选取尾舵连杆螺纹为外螺纹，螺纹直径大于25mm，截面为台形结构的，螺纹顶部平台宽度大于2mm，根部距离大于3mm，螺距为5mm-7mm；或选择截面为矩形牙型螺纹，其根部距离大于3mm，螺距大于3mm，先对直角边缘进行倒角处理，其倒角处的曲率半径大于3mm，对牙型螺纹预留200um-300um公差；
(2)喷砂前处理：
对所选取的尾舵连杆螺纹的待喷涂表面进行清洗和干燥，除去表面油或脂类物质，对尾舵连杆螺纹喷砂前，先对喷砂磨料采用10倍放大镜进行污染物和碎片残骸检测，使磨料中水溶性氯化物含量小于125ppm；再将待喷砂的尾舵连杆螺纹进行清理，体表面粗糙度为10-30um，表面清理后的氯化物含量低于30mg/m2，使用于干法喷砂的压缩空气无油、无水；控制待喷砂的尾舵连杆螺纹的表面温度高于露点环境温度3℃，相对空气湿度低于85％；
(3)静电喷涂上粉：
选用的聚醚醚酮粉末在260℃时其体电阻率为1013Ω.m-1014Ω.m；制备厚度＜50um涂层时，粉末粒径为5-50um；制备厚度＞50um涂层时，粉末粒径为20-100um；将粉末存储在温度30℃恒温场所，喷涂时先在120℃条件下烘干30min；先将尾舵连杆螺纹接地，再将其第一道螺纹丝用透明胶带遮盖；接通静电电压为40～70kV，静电电流为10～30μA，流速压力为0.40～0.65MPa，雾化压力为0.40～0.65MPa，供粉桶流化压力为0.04～0.10MPa，喷枪口至工件的距离为150～300mm；再将喷涂用的压缩空气过滤达到标准《ISO8573.1-2001》中规定的2级洁净度，然后在全封闭的喷室中对尾舵连杆螺纹进行静电喷涂上粉；
(4)热烧结与固化
选用常规烘烤设备，在每次烘烤固化前清理加热风道和烘箱炉膛，取下遮盖在尾舵连杆螺纹第一道螺纹丝上的透明胶带，将已喷涂上粉的连杆螺纹置于烘箱内，加热至温度360-420℃条件下保温10-30min后关闭电源，使尾舵连杆螺纹随炉冷却后，完成热烧结与固化；
(5)后处理与重熔
按预留的尾舵连杆螺纹第一道螺纹丝为基准，车削掉喷涂上粉涂层厚度超过200um-400um的多余的聚醚醚酮层，车削时每次进刀量控制在10-25um之间；再用透明胶带将已喷涂上粉的涂层部位遮盖，按步骤(3)和(4)对尾舵连杆螺纹第一道螺纹丝进行静电喷涂上粉和热烧结与固化后，完成整体尾舵连杆螺纹的绝缘式防腐处理。
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