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一种对耐海洋气候的工程零件进行表面活化处理的方法
    【技术领域】

    本发明涉及一种对耐海洋气候的工程零件进行表面活化处理的方法。

    背景技术

    随着科学技术的迅猛发展，应用于近海和海洋中的工程装备越来越多，其服役条件按ISO 9225环境评价标准一般＞C5级，属于极端恶劣环境。所述环境大气多雨、高温、多盐雾和强风流，裸露在外的零件将受到强烈的大气腐蚀、电化学腐蚀以及气流冲刷侵蚀的综合作用，各种钢结构的使用寿命远低于一般内陆户外环境。如在海洋气候条件下服役的典型工程装备之一风力发电设备，由于风力发电机组是利用风能发电，而在海岸线、离岸海洋中具有丰富的风力资源，风电场的建设有很大比例是选址在近海岸或离岸海洋中。然而，由于机组的外部构件如机舱、引擎罩、塔架等直接裸露于极端的腐蚀大气中，采用常规的防护措施，往往仅数个月便产生严重的腐蚀，这带来了巨大的损失，据统计，海洋腐蚀的损失约占总腐蚀损失的1/3，不仅如此，因为海洋腐蚀带来的事故更是无法计算损失。如1969年日本一艘5万吨级矿石专用运输船，因为腐蚀脆性破坏而突然沉没。因此，加强腐蚀控制、减少金属材料的损耗，避免设备在海洋环境中遭到过早的或意外的损坏，有着非常重要的战略意义。

    现代表面工程技术的快速发展，为钢铁表面的腐蚀防护提供了多种解决方法，如电镀、化学镀、热喷涂、热浸镀、气相沉积等。现有技术公开的这些工艺方法，其前处理通常包括对零件进行活化处理，然而，由于现有技术中活化处理采用的活化液对零件具有一定的腐蚀作用，因此会导致镀层结合力差等缺点，从而影响最终镀层的耐腐蚀性能，并且由于现有技术中多采用氟硼酸或氢氟酸活化液对零件进行活化处理，对环境的影响非常大。因此，研发行之有效的风电外部构件表面进行防腐处理的新工艺，已成为风电产业发展的迫切需求。

    【发明内容】

    针对现有技术中这些问题，本发明提供一种对耐海洋气候的工程零件进行表面活化处理的方法，从而彻底解决了现在技术中存在的问题。

    本发明提供的一种对耐海洋气候工程零件进行表面活化处理的方法，包括：

    第一步：对零件进行除锈处理；

    第二步：对零件进行浸蚀处理；

    第三步：对零件进行表面活化处理；其中所述表面活化处理的活化液为乙二醇、酸性氟化铵、氯化镍、硼酸、乳酸和醋酸的混合液，所述表面活化处理的温度为40～60℃，所述表面活化处理的时间为30～40min；

    第四步：干燥及后处理工序。

    优选的，其中第一步中所述除锈处理是先将零件清洗、除油后，再通过酸洗进行除锈处理。

    优选的，其中第二步中所述浸蚀处理是将除油除锈后的零件放在盐酸和氢氟酸混合溶液中，再室温浸蚀1～3分钟。

    更优选的，其中第二步中所述盐酸和氢氟酸混合溶液以体积计算为：盐酸HCl占94％～96％，氢氟酸HF占4％～6％。

    优选的，其中第三步中所述表面活化处理的活化液的配方为：

    乙二醇C₂H₆O₂        600～900ml/L

    酸性氟化铵NH₄HF₂    25～45g/L

    氯化镍NiCl₂‑6H₂O    10～30g/L

    硼酸H₃BO₃           20～60g/L

    乳酸C₃H₆O₃          10～35ml/L

    醋酸C₂H₄O₂          70～230ml/L。

    更优选的，其中第三步中所述表面活化处理的活化液的配方为：

    乙二醇C₂H₆O₂        650～850ml/L

    酸性氟化铵NH₄HF₂    30～40g/L

    氯化镍NiCl₂‑6H₂O    15～25g/L

    硼酸H₃BO₃           30～55g/L

    乳酸C₃H₆O₃          15～25ml/L

    醋酸C₂H₄O₂          100～200ml/L。

    最优选的，其中第三步中所述表面活化处理的活化液的配方为：

    乙二醇C₂H₆O₂        700ml/L

    酸性氟化铵NH₄HF₂    35g/L

    氯化镍NiCl₂‑6H₂O    20g/L

    硼酸H₃BO₃           50g/L

    乳酸C₃H₆O₃          20ml/L

    醋酸C₂H₄O₂          180ml/L。

    优选的，其中第三步中所述表面活化处理的温度为50℃，所述表面活化处理的时间为35min。

    优选的，其中第四步中所述后处理工序是通过电镀、化学镀、热喷涂、热浸镀或气相沉积的方法在零件表面形成涂层的工序。

    优选的，其中所述第一步、第二步、第三步最后还分别包括去离子水漂洗的步骤。

    本发明技术与现有技术相比，在常温条件下，对零件进行活化的时间短，活化效果好，对零件无腐蚀，基本消除了对零件产生腐蚀的风险。而且由于替代了现有技术中氟硼酸或氢氟酸的使用，环境污染小，从而更加环保、节能。本发明采用的活化液稳定性高，沉积速度较快，可进一步提高其耐腐蚀性能。

    采用本发明技术处理过的零件，涂层与基体结合牢固，冶金结合效果好，从而涂层的耐蚀、耐磨性更好，可在海洋气候条件下赋予其充分耐腐蚀性能和抗冲刷侵蚀性能，而且本发明的工艺简单，生产成本低，并且能适用于任何形状、任何尺寸零部件。

    【具体实施方式】

    本发明提供的一种对耐海洋气候工程零件进行表面活化处理的方法，包括：

    第一步：对零件进行除锈处理；

    第二步：对零件进行浸蚀处理；

    第三步：对零件进行表面活化处理；其中所述表面活化处理的活化液为乙二醇、酸性氟化铵、氯化镍、硼酸、乳酸和醋酸的混合液，所述表面活化处理的温度为40～60℃，所述表面活化处理的时间为30～40min；

    第四步：干燥及后处理工序。

    其中，所述后处理工序主要是指通过电镀、化学镀、热喷涂、热浸镀、气相沉积等工序在零件表面形成涂层。

    下面，给出本发明的一些优选的具体实施例，但对于本领域技术人员来说，完全可以在具体实施方式所列数值的基础上进行合理概括和推导。

    实施例1

    采用本发明的方法在铸钢结构的零件表面制备耐海洋气候防腐涂层的操作过程如下：

    (1)将零件清洗、除油后，通过酸洗除锈处理，去离子水漂洗。

    (2)将除油除锈后的零件在盐酸HCl 94％(体积分数)+氢氟酸HF6％(体积分数)混合溶液中，室温浸蚀1分钟，去离子水漂洗。

    (3)在乙二醇，酸性氟化铵，氯化镍，硼酸，乳酸，醋酸的混合溶液中活化处理，温度40℃，时间40min。去离子水漂洗，干燥。

    (4)热浸镀涂层。

    实施例2

    采用本发明的方法在合金钢结构零件表面制备耐海洋气候防腐涂层的操作过程如下：

    (1)将零件清洗、除油后，通过酸洗除锈处理，去离子水漂洗。

    (2)将除油除锈后的零件在盐酸HCl 95％(体积分数)+氢氟酸HF5％(体积分数)混合溶液中，室温浸蚀2分钟，去离子水漂洗。

    (3)在乙二醇，酸性氟化铵，氯化镍，硼酸，乳酸，醋酸的混合溶液中活化处理，温度50℃，时间35min。去离子水漂洗，干燥。

    (4)热喷涂涂层。

    实施例3

    采用本发明的方法在钢结构零件表面制备耐海洋气候腐防涂层的操作过程如下：

    (1)将零件清洗、除油后，通过酸洗除锈处理，去离子水漂洗。

    (2)将除油除锈后的零件在盐酸HCl 96％(体积分数)+氢氟酸HF4％(体积分数)混合溶液中，室温浸蚀3分钟，去离子水漂洗。

    (3)热喷涂，温度60℃，时间30min。去离子水漂洗，干燥。

    (4)电镀涂层。

    其中，实施例1‑3中表面活化处理的活化液的组成和含量如下表1所示，并且需要特别说明的是，表1中仅仅是给出本发明活化液的组成和含量的一些优选实施例，但本发明活化液的组成和含量并不局限于该表中所列数值，对于本领域的技术人员来说，完全可以在表中所列数值范围的基础上进行合理概括和推理，因此，以下实施例都只是作为更优选的条件，而并非是作为本发明的必要条件加以描述。

    表1：活化液配方，每1升(L)的组成和含量，余量为水。

    

    

    注：镀层结合力测试方法参照GB1720‑79进行

    优选的，所述表面活化处理的温度为45～55℃，所述表面活化处理的时间为32～38min。

    优选的，在乙二醇700ml/L，酸性氟化铵35g/L，氯化镍20g/L，硼酸50g/L，乳酸20ml/L，醋酸(99％)180ml/L溶液中活化处理。

    综上所述，尽管上面列举了本发明一些优选的实施方式，但本发明的发明构思并不局限于此，凡在此基础上，对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围之内。