金屬表面處理劑
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實用:緊固件的表面處理方式

2021-04-15 11:46:54

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基本術語

表面處理(Surface Engineering)是指應用物理、化學、機械等方法改變固體材料表面的成分或組織結構,從而獲得所要求的性能達到提高產品的可靠性或延長產品的使用壽命等目的的各種技術的總稱,表面處理也被稱為表面工程。

表面處理的方法有很多,根據不同的特點分類如下:

1.按照表面層的特性,可分為表面改性、薄膜、涂/鍍層等;

2.按照工藝的特點,可分為干法和濕法;

3.按照表層的功能,可分為防護性、裝飾性和功能性;

4.按照基體材料的材質,金屬和非金屬兩大類。

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表面處理劑

代號含義

緊固件常用的表面處理方式和代號如下圖所示:

緊固件防護層通常均應滿足如下的基本要求:

(1) 足夠的耐蝕性:不同環境條件下使用的緊固件,對防護涂鍍層的耐蝕性有不同的要求,耐中性鹽霧試驗的時間常常用來表征防護層的耐蝕性,要求開始出現紅銹的時間從幾十小時到上千小時不等。

(2) 滿足旋合性要求:由于緊固件存在一個螺紋公差配合的問題,因此需要滿足旋合性要求。緊固件防護涂層的厚度必須控制在允許的公差范圍內,涂鍍層過薄對防護性能會產生不利的影響;涂鍍層過厚則影響螺栓的嚙合強度。

(3) 滿足摩擦性能要求:緊固件表面防護層的摩擦系數會影響緊固件的緊固力和扭緊力矩,因此緊固件涂鍍層應具有一致的扭矩一張力特性,對于采用自動緊固工具的汽車組裝線尤為重要。

(4) 滿足力學性能要求:緊固件表面處理工藝過程不應對其力學性能產生不利的影響,如氫脆。

(5) 滿足外觀和顏色要求:對于暴露在外的緊固件,有時會有外觀和顏色方面的要求。

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技術介紹

1. 電鍍鋅

電鍍鋅是商業緊固件Z常用的鍍層。它價格便宜、外觀好看,可以有黑色、軍綠色等;但是它的防腐性能一般,其防腐性能是鋅鍍(涂)層中低的。一般電鍍鋅中性鹽霧試驗在72 小時之內,也有采用特殊封閉劑,使得中性鹽霧試驗達200 小時以上,但價格貴,是一般鍍鋅的5~8 倍。電鍍鋅加工過程易產生氫脆,所以10.9 級以上的螺栓一般不采用鍍鋅的處理。

2. 磷化

磷化相對鍍鋅便宜,耐腐蝕性能比鍍鋅差。磷化后緊固件應涂油,因為其耐腐蝕性能的高低與所涂油的性能有很大的關系。例如,磷化后涂一般的防銹油,中性鹽霧試驗也只有10~20 小時;涂高檔的防銹油,則可達72~96 小時,但其價格是一般磷化涂油的2~3 倍。

3. 發黑

“發黑+ 涂油”是工業緊固件很流行的鍍層,因為它便宜并且在油耗盡之前看起來不錯。由于發黑幾乎無防銹能力,所以無油后它很快就會生銹。既使在有油狀態下,其中性鹽霧試驗也只能達到3~5 小時。

4. 電鍍鎘

鎘鍍層耐腐蝕性能很好,特別是在海洋性大氣環境下的耐腐蝕性較其他表面處理好。由于電鍍鎘的的廢液處理費用大、成本高(約是電鍍鋅的15~20 倍),所以在一般行業不使用,只用于一些特定的環境。

5. 電鍍鉻

由于鉻鍍層在大氣中很穩定,不易變色和失去光澤,硬度高耐磨性好。在緊固件上用鉻鍍層一般是作為裝飾作用。在防腐性要求較高的工業領域很少使用,因為好的鉻電鍍緊固件與不銹鋼同樣昂貴,只是使用不銹鋼強度不夠時,才用鍍鉻緊固件代替。為了防止腐蝕,鍍鉻前應首先鍍銅和鎳。

6. 熱浸鋅

熱浸鋅是鋅加熱到液體下熱擴散涂層,其鍍層厚度一般在15~100 μm ,并且不易控制,但耐腐蝕性好,多用于工程中。熱浸鋅加工過程中污染嚴重,有鋅廢料和鋅蒸汽等。因熱浸鋅加工的溫度原因,它不能用于10.9 級以上的緊固件。

7. 滲鋅

滲鋅是鋅粉固態冶金熱擴散涂層,其均勻性較好,螺紋、盲孔內都能獲得均勻層。鍍層厚度一般為10~110 μm,并且誤差可控制在10% 。它與基體的結合強度和防腐性能在鋅涂層中(電鍍鋅、熱浸鋅、達克羅)是好的。其加工過程無污染,Z環保。

8. 達克羅

達克羅( Dacromet)是一種新型的金屬表面保護工藝,國內又稱為鋅鉻涂層, 2002 年國家質量監督檢驗檢疫總局發布了“鋅鉻涂層技術條件”的中華人民共和國國家標準,標準號為GB/T18684-2002,為達克羅涂層的生產和檢測帶來了方便。

與傳統的電鍍鋅相比,達克羅的耐腐蝕性能好, 而且在涂覆全過程中無污染, 成為符合環保要求的一項“綠色工程”。應用該技術可以使基體表面具有耐蝕、耐高溫氧化、隔熱和密封等性能。

達克羅的缺點就是有污染,并且達克羅本身就含有致癌的六價鉻,達克羅的表面附著力比較差一些,但是其工藝比較簡單,成本低,鹽霧試驗長。

9. 無鉻達克羅

無鉻達克羅涂層是為滿足世界各國的VOC法規和汽車行業規定的環保要求而開發的。由美國MCI公司推出的Geomet涂層,主要市場是美國和日本;德國Delta公司推出的涂層,主要市場是歐洲和亞洲一些國家;北京永泰和推出的BNC水性無鉻鋅鋁涂層,主要市場是西歐和中國臺灣地區。


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