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選擇何種金屬表面處理,是每一個機械設(shè)計者都面臨的問題??蛇x擇的表面處理類型很多,但原則只有一個”經(jīng)濟、實用”。由于幾乎所有商業(yè)緊固件都是由碳鋼、合金鋼制成,一般的緊固件都希望能防止腐蝕,此外,表面處理的鍍層必 須附著牢固,不能在安裝和卸下的過程中脫落,對螺紋緊固件,鍍層還需足夠薄,使得鍍后螺紋仍能旋合。一般鍍層的溫度限 制比緊固件材料要低,因此還需考慮緊固件所處的工作溫度要求。
對于表面處理,人們一般關(guān)注的是美觀和防腐,但緊固件的主要功能是緊固零部件,而表面處理對緊固件的緊固性能也有很大的影響,所以,選擇表面處理時,也應考慮緊固性能的因素,即安裝扭矩—預緊力的一致性。
1、電鍍鋅
電鍍鋅是商業(yè)緊固件最 常用的表面處理技術(shù)。它成本比較低,外觀也較好看,常見的有黑色、軍綠色。然而,它的防腐性能一般,其防腐性能是鋅鍍(涂)層中最 低的。電鍍鋅加工過程易產(chǎn)生氫脆,而在現(xiàn)實中,除非特定客戶的強制要求,一般表面處理加工廠不會主動去氫。所以10.9級以上的螺栓一般不采用鍍鋅的處理。同時,電鍍鋅的緊固件扭矩—預緊力一致性較差,且不穩(wěn)定,一般不用于于重要部位的連接。
2、磷化
磷化相對鍍鋅便宜,耐腐蝕性能比鍍鋅差。磷化后應涂油,其耐腐蝕性能的高低與所涂油的性能有很大的關(guān)系。緊固件磷化常用的兩種,鋅系磷化和錳系磷化。鋅系磷化潤滑性能比錳系磷化好,錳系磷化抗腐蝕性,耐磨性較鍍鋅好。常應用于一些重要零部件的連接,如發(fā)動機的連桿螺栓、螺母,缸蓋、主軸承、飛輪螺栓、車輪螺栓螺母等。
3、氧化(發(fā)黑)
發(fā)黑+涂油是工業(yè)緊固件很流行的鍍層,因為它最 便宜,并且在油耗盡之前看起來不錯。由于發(fā)黑幾乎無防銹能力,所以無油后它很快就會生銹。
4、電鍍鎘
鎘鍍層耐腐蝕性能很好,特別是在海洋性大氣環(huán)境下的耐腐蝕性較其他表面處理好。電鍍鎘的加工過程中的廢液處理費用大,成本高,所以在一般行業(yè)不使用,只用于一些特定的環(huán)境,如用于石油鉆井平臺和海航飛機用緊固件。
5、電鍍鉻
鉻鍍層在大氣中很穩(wěn)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(yè)領(lǐng)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。但也與電鍍鋅一樣存在氫脆問題。
6、鍍鎳
主要用于既要防腐,又要導電性好的地方,如車輛電瓶的引出端子等。
7、熱浸鋅
熱浸鋅為鋅加熱到液體下熱擴散涂層。其鍍層厚度在15~100μm,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。由于鍍層厚,在緊固件中引發(fā)了內(nèi)外螺紋難以旋合的問題。
8、達克羅
不存在氫脆問題,并且扭矩—預緊力一致性能很好。如不考慮價鉻和環(huán)保問題,它實際上最適用于高防腐要求的高 強度緊固件。
9、合金催化成膜技術(shù)
合金催化成膜技術(shù)在金屬表面形成的鍍層是一種非晶態(tài)合金層。其均勻性好,螺紋、盲孔內(nèi)都能獲得均勻?qū)?;鍍層厚度可根?jù)浸鍍時間自行控制,應用范圍比較廣。它與基體的結(jié)合強度和防腐性能在鋅涂層中(電鍍鋅、熱浸鋅、達克羅)是比較好的。其加工過程無 污染,更環(huán)保。