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螺栓表面處理及螺栓講解

更新時間:2020-04-10

對于一個特定的設計,選擇何表面處理,是每一個設計者都面臨的問題??蛇x擇的表面處理類型很多,從普通油到金。但設計者應該選擇可以經濟的達到目的的表面處理。

由于幾乎所有商業緊固件都是由碳鋼、合金鋼制成,一些種類的緊固件希望能防止腐蝕,即使使用防腐蝕材料的緊固件,仍然需要表面處理來防止不同材料的腐蝕。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。一名高水平的設計者,不僅應考慮設計,還因注意到裝配的工藝性,甚至環保要求。下面根據上述因素簡要介紹一些緊固件常用的鍍層,以供設計人員和緊固件從業人員參考。

電鍍鋅

電鍍鋅是商業緊固件最常用的鍍層。它比較便宜,外觀也較好看,可以有黑色、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。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.雖然鍍后可以用烘箱去氫,但因鈍化膜在60以上時將遭破壞,因此去氫必須在電鍍后鈍化前進行。如此可操作性差,加工成本高。在現實中,一般生產廠不會主動去氫,除非特定客戶的強制要求。

電鍍鋅的緊固件扭矩預緊力一致性較差,且不穩定,一般不用于于重要部位的連接。為了改善扭矩預緊力一致性,也可采用鍍后涂覆潤滑物質的方法改善和提高扭矩預緊力一致性。

磷化

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。

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,耐磨性鍍鋅較好。它的使用溫度可達華氏225度到400度(107~204)。

工業用緊固件很多用磷化涂油處理。因為它扭矩預緊力一致性很好,裝配時能保證達到設計所預期的緊固要求,所以在工業中使用較多。特別是一些重要零部件的連接。如,鋼結構連接副,發動機的連桿螺栓、螺母,缸蓋、主軸承、飛輪螺栓,車輪螺栓螺母等。

高強度螺栓采用磷化,還可以避免氫脆問題,所以在工業領域10.9級以上的螺栓一般采用磷化表面處理。

氧化(發黑)

發黑+涂油是工業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。由于發黑幾乎無防銹能力,所以無油后它很快就會生銹。就是在有油狀態下,其中性鹽霧試驗也只能達到3~5小時。

發黑的緊固件扭矩預緊力一致性也很差。如需提高,可以在裝配時在內處螺紋上涂抹油脂后再旋合。

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。電鍍鎘的加工過程中的廢液處理費用大,成本高,其價格約是電鍍鋅的15~20倍。所以在一般行業不使用,只用于一些特定的環境。如,用于石油鉆井平臺和海航飛機用緊固件。

電鍍鉻

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。鉻鍍層可以承受華氏1200度(650)的高溫。但也與電鍍鋅一樣存在氫脆問題。

鍍銀、鍍鎳

銀鍍層既可以防腐蝕,又可以作為緊固件的固體潤滑劑。由于成本原因,螺母使用鍍銀,螺栓不用,有時小螺栓也鍍銀。銀在空氣中失去光澤,但可以在華氏1600度下作用。所以,人們利用其耐高溫和潤滑的特性,用于在高溫下工作的緊固件,以防止螺栓、螺母的氧化咬死。

緊固件鍍鎳,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。

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15~10μm,并且不易控制,但搞腐蝕性好,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,在緊固件中引發了內外螺紋難以旋合的問題。解決此問題有兩種方法。一種是在鍍后再攻內螺紋,雖然解決了螺紋旋合的問題。但也降低了防腐性能。一種是在螺母攻絲時,使螺紋大于標準紋約有0.16~0.75mm(M5~M30),然后再熱浸鋅這樣雖然也可解決旋合難題,但付出了強度降低的代價。目前,有一種防松螺紋——美國施必牢內螺紋可以解決此難題。因其內螺紋與外螺紋未緊固時容隙大,可以用于容得下厚的涂層,所以不影響旋合性,同時防腐性能和強度亦保持原樣,不受影響。

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。

滲鋅

滲鋅為鋅粉固態冶金熱擴散涂層。其均勻性好,螺紋、盲孔內都能獲得均勻層。鍍層厚度為10~110μm,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)是最好的。其加工過程無污染,最環保。

達克羅

不存在氫脆問題,并且扭矩預緊力一致性能很好。如不考慮六價鉻的環保問題,它實際上最適用于高防腐要求的高強度緊固件。

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