0103] c、采用氮气和氪气的混合气体为工作气体，氮气与氪气的流量比为6 : 10,对螺 栓工件进行溅射沉积Cr (N)膜，工作气压为7Pa，单位靶溅射功率为4W/cm2,采用至少一个 溅射钯对螺栓工件进行溅射沉积Cr(N)膜，溅射时间为600s ;
[0104] d、依次重复步骤b、步骤c 20次，使纯Cr层和Cr (N)层在螺栓工件表面交替层叠 形成周期排列的多层膜结构；
[0105] 该步骤（2)中的各步骤进行时同时利用离子源提供离子束辅助沉积，离子源工作 电压为155V，工作电流为0. 8A ;利用外加电源加热真空室，真空室内温度为200°C ;利用外 加电源在工件架与真空室间施加300V的偏压；
[0106] (3)螺栓工件的热处理
[0107] 将步骤（2)所得螺栓工件置于马弗炉中，设置升温速度为9°C /min，升温至520°C 后保温1. 5h，然后随炉冷却；
[0108] (4)第二防护膜的构建
[0109] 将步骤（3)所得螺栓工件浸泡在质量浓度为7%的甲基丙烯酸甲酯的甲醇溶液 中，并向该溶液中添加偶氮二异丁腈，使该偶氮二异丁腈的质量为甲基丙烯酸甲酯质量的 0. 25%，然后于51°C下静置7h，取出烘干即可。
[0110] 实施例5 :本实施例的重防腐螺栓的表面处理方法包括以下步骤：
[0111] (1)螺栓工件的预处理
[0112] a、把螺栓工件完全浸没在化学碱液中，加热至78°C后于超声波清洗器中清洗 30min ;取出螺栓工件，用纯净的水清洗去除螺栓工件表面的化学碱液；
[0113] 上述化学碱液包括氢氧化钠、磷酸钠、硅酸钠、a-烯基磺酸钠及去离子水，其中， 氢氧化钠、磷酸钠、硅酸钠、a-烯基磺酸钠的浓度分别为llg/L、65g/L、13g/L、0. 4wt% ;
[0114] b、把a处理后的螺栓工件完全浸没在质量浓度为12wt%的盐酸溶液中，室温下于 超声波清洗器中清洗12min ;取出螺栓工件，用纯净的水清洗去除螺栓工件表面的盐酸溶 液；
[0115] c、把b处理后的螺栓工件完全浸没在乙醇或丙酮中，室温下于超声波清洗器中清 洗23min，取出备用；
[0116] ⑵第一防护膜的构建
[0117] 采用磁控溅射技术在螺栓工件表面构建第一防护膜，具体步骤包括：
[0118] a、在真空室内安装纯度大于98%的铬靶，使铬靶头与水平面的角度在60°之 间；把螺栓工件置于真空室内的工件架上，抽真空，使得真空室内的真空度为IX l(T3Pa; 采用惰性气体为工作气体，用离子源对工件表面进行清洗，调节离子源工作的气压范围为 5 X l(T2Pa，功率为140W，清洗时间为20min ;
[0119] 调整挡板与铬靶相对，开启铬靶对应的电源进行预溅射lOmin ;
[0120] b、采用氩气为工作气体，对螺栓工件进行溅射沉积Cr膜，工作气压为7Pa，单位 靶溅射功率为3W/cm 2,采用至少一个溅射钯对螺栓工件进行溅射沉积Cr膜，溅射时间为 800s ；
[0121] c、采用氮气和氩气的混合气体为工作气体，氮气与氩气的流量比为4.5 : 10,对 螺栓工件进行溅射沉积Cr(N)膜，工作气压为10Pa，单位靶溅射功率为5W/cm2,采用至少一 个溅射钯对螺栓工件进行溅射沉积Cr(N)膜，溅射时间为1500s ;
[0122] d、依次重复步骤b、步骤c 25次，使纯Cr层和Cr (N)层在螺栓工件表面交替层叠 形成周期排列的多层膜结构；
[0123] 该步骤（2)中的各步骤进行时同时利用离子源提供离子束辅助沉积，离子源工作 电压为155V，工作电流为1. 1A ;利用外加电源加热真空室，真空室内温度为150°C ;利用外 加电源在工件架与真空室间施加250V的偏压；
[0124] (3)螺栓工件的热处理
[0125] 将步骤（2)所得螺栓工件置于马弗炉中，设置升温速度为10°C/min，升温至550°C 后保温2h，然后随炉冷却；
[0126] (4)第二防护膜的构建
[0127] 将步骤（3)所得螺栓工件浸泡在质量浓度为3%的甲基丙烯酸甲酯的甲醇溶液 中，并向该溶液中添加偶氮二异丁腈，使该偶氮二异丁腈的质量为甲基丙烯酸甲酯质量的 〇. 2%，然后于57°C下静置7h，取出烘干即可。
[0128] 对上述各实施例中处理后的螺栓工件进行性能测试，其中，盐雾试验按GB5938中 性盐雾试验（NSS)测定，腐蚀电流密度和腐蚀电位通过动态极化曲线获得。具体测试结果 如表1所示。
[0129]表1
【主权项】
1. 一种重防腐螺栓的表面处理方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 螺栓工件的预处理 a、 把螺栓工件完全浸没在化学碱液中，加热至70~80°C后于超声波清洗器中清洗 20~60min;取出螺栓工件，用纯净的水清洗去除螺栓工件表面的化学碱液； b、 把a处理后的螺栓工件完全浸没在质量浓度为5~15wt%的盐酸溶液中，室温下于 超声波清洗器中清洗5~15min;取出螺栓工件，用纯净的水清洗去除螺栓工件表面的盐酸 溶液； c、 把b处理后的螺栓工件完全浸没在乙醇或丙酮中，室温下于超声波清洗器中清洗 20~30min，取出备用； (2) 第一防护膜的构建 采用磁控溅射技术在螺栓工件表面构建第一防护膜，具体步骤包括： a、 在真空室内安装纯度大于98%的铬靶，使铬靶头与水平面的角度在45°~90° 之间；把螺栓工件置于真空室内的工件架上，抽真空，使得真空室内的真空度小于或等于 IXKT3Pa;采用惰性气体为工作气体，用离子源对工件表面进行清洗，调节离子源工作的气 压范围为2\1〇- 2~7父1〇-^1，功率为100~1501，清洗时间为10~5〇111111; b、 采用惰性气体为工作气体，对螺栓工件进行溅射沉积Cr膜，工作气压为0. 1~10Pa， 单位靶溅射功率为1~5W/cm2,采用至少一个溅射钯对螺栓工件进行溅射沉积Cr膜，溅射 时间为100~1500s; c、 采用氮气和惰性气体的混合气体为工作气体，对螺栓工件进行溅射沉积Cr(N)膜， 工作气压为〇. 1~l〇Pa，单位靶溅射功率为1~5W/cm2,采用至少一个溅射钯对螺栓工件 进行溅射沉积Cr(N)膜，溅射时间为100~1500s; d、 依次重复步骤b、步骤c5~25次，使纯Cr层和Cr(N)层在螺栓工件表面交替层叠 形成周期排列的多层膜结构； (3) 螺栓工件的热处理 将步骤（2)所得螺栓工件置于马弗炉中，设置升温速度为5~KTC/min，升温至500~ 600 °C后保温1~3h，然后随炉冷却； (4) 第二防护膜的构建 将步骤（3)所得螺栓工件浸泡在质量浓度为3~8%的甲基丙烯酸甲酯的甲醇溶液 中，并向该溶液中添加偶氮二异丁腈，使该偶氮二异丁腈的质量为甲基丙烯酸甲酯质量的 0. 1~0. 3%，然后于50~60°C下静置6~8h，取出烘干即可。
2. 根据权利要求1所述的一种重防腐螺栓的表面处理方法，其特征在于：步骤（1)中 所述的化学碱液包括氢氧化钠、磷酸钠、硅酸钠、磺酸类表面活性剂及去离子水，所述氢氧 化钠、磷酸钠、硅酸钠、磺酸类表面活性剂的浓度分别为10~15g/L、60~70g/L、10~15g/ L、0. 1 ~0. 5wt%。
3. 根据权利要求2所述的一种重防腐螺栓的表面处理方法，其特征在于：所述的磺酸 类表面活性剂为琥珀酸酯磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、a-烯基磺酸盐中的一种。
4. 根据权利要求1所述的一种重防腐螺栓的表面处理方法，其特征在于：所述的惰性 气体为氦气、氖气、氩气、氣气中的一种。
5. 根据权利要求1所述的一种重防腐螺栓的表面处理方法，其特征在于：所述步骤（2) 中a步骤结束之后、b步骤开始之前，调整挡板与铬靶相对，开启铬靶对应的电源进行预溅 射 5 ~30min〇
6. 根据权利要求1所述的一种重防腐螺栓的表面处理方法，其特征在于：所述步骤（2) c步骤中氮气与惰性气体的流量比为4~6 : 10。
7. 根据权利要求1所述的一种重防腐螺栓的表面处理方法，其特征在于：所述步骤 (2)中利用离子源提供离子束辅助沉积，离子源工作电压为140~160V，工作电流为0. 7~ I. 2A;利用外加电源加热真空室，真空室内温度为50~300°C;利用外加电源在工件架与真 空室间施加0~400V的偏压。
8. 根据权利要求1所述的一种重防腐螺栓的表面处理方法，其特征在于：步骤（2)所 得螺栓工件表面的第一防护膜厚度为4~15ym。
【专利摘要】本发明涉及一种重防腐螺栓的表面处理方法，该处理工艺先通过磁控溅射技术在螺栓工件表面构建了第一防护膜，该第一防护膜由Cr层和Cr(N)层在螺栓工件表面交替层叠而成，纯Cr膜具有密集的纤维状组织结构，而Cr(N)层具有较好的无空隙结构，不仅能阻缓纯Cr膜柱状晶的生成，还可以较好的填补由于纯Cr层柱状晶结构而导致的空隙，初步提高了螺栓工件防腐蚀性能；接着在第一防护膜外构建了第二防护膜，由于聚合物单体甲基丙烯酸甲酯体积较小，易于进入螺栓表面的缺陷、缝隙中，通过偶氮二异丁腈的催化，甲基丙烯酸甲酯在第一防护膜的缺陷、缝隙中聚合固化，将螺栓表面的缺陷、缝隙进行填补，更进一步确保了螺栓工件具有较好的防腐性能。
【IPC分类】C23C14-35, C23C14-06, C23C14-02, C23C14-58, C23C14-16
【公开号】CN104694896
【申请号】CN201510078399
【发明人】徐鹏飞, 李华, 胡伦波
【申请人】宁波金鼎紧固件有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月11日