Выбор способа обработки поверхности — проблема, с которой сталкивается каждый проектировщик. Существует множество вариантов обработки поверхности, и высококвалифицированный проектировщик должен учитывать не только экономичность и практичность конструкции, но и процесс сборки, а также экологические требования. Ниже приведено краткое описание некоторых часто используемых покрытий для крепежных элементов, основанных на вышеуказанных принципах, для ознакомления специалистов по крепежным изделиям.
1. Электрогальванизация
Цинк — наиболее распространенное покрытие для крепежных изделий промышленного назначения. Цена относительно низкая, а внешний вид хороший. Распространенные цвета — черный и армейский зеленый. Однако его антикоррозионные свойства средние, и это самый низкий показатель среди всех цинковых покрытий. Как правило, испытание оцинкованной стали в нейтральном солевом тумане проводится в течение 72 часов, а для обеспечения устойчивости к солевому туману более 200 часов используются специальные герметизирующие составы. Однако цена высока и в 5-8 раз выше, чем у обычной оцинкованной стали.
Процесс электрогальванизации подвержен водородному охрупчиванию, поэтому болты класса прочности выше 10.9 обычно не подвергаются гальванизации. Хотя водород можно удалить с помощью печи после нанесения покрытия, пассивирующая пленка будет повреждена при температурах выше 60 ℃, поэтому удаление водорода необходимо проводить после электрогальванизации и до пассивации. Это неэффективно и влечет за собой высокие технологические затраты. В действительности, на большинстве производственных предприятий активное удаление водорода не производится, если это не предписано конкретными заказчиками.
Соответствие между моментом затяжки и усилием предварительной затяжки оцинкованных крепежных элементов низкое и нестабильное, поэтому они, как правило, не используются для соединения важных деталей. Для повышения стабильности момента предварительной затяжки можно также использовать метод нанесения смазочных веществ после гальванического покрытия.
2. Фосфатирование
Основной принцип заключается в том, что фосфатирование относительно дешевле гальванизации, но его коррозионная стойкость хуже. После фосфатирования следует нанести масло, и его коррозионная стойкость тесно связана с характеристиками используемого масла. Например, после фосфатирования достаточно нанести обычное антикоррозионное масло и провести испытание в нейтральном солевом тумане в течение 10-20 часов. Нанесение высококачественного антикоррозионного масла может занять до 72-96 часов. Но его цена в 2-3 раза выше, чем у обычного фосфатирующего масла.
Для фосфатирования крепежных элементов обычно используются два типа: цинковое и марганцевое. Цинковое фосфатирование обладает лучшими смазывающими свойствами, чем марганцевое, а марганцевое — лучшей коррозионной стойкостью и износостойкостью, чем цинковое покрытие. Оно может применяться при температурах от 225 до 400 градусов по Фаренгейту (107-204 ℃). Особенно подходит для соединения важных компонентов, таких как болты и гайки шатунов двигателя, головка блока цилиндров, коренные подшипники, болты маховика, болты и гайки колес и т. д.
В высокопрочных болтах используется фосфатирование, которое также позволяет избежать проблем, связанных с водородным охрупчиванием. Поэтому в промышленности болты класса прочности выше 10.9 обычно подвергаются фосфатированию поверхности.
3. Окисление (почернение)
Покрытие «чернение + пропитка маслом» — популярный способ обработки промышленных крепежных элементов, поскольку оно самое дешевое и хорошо выглядит до начала расхода топлива. Из-за эффекта чернения оно практически не обладает антикоррозионными свойствами, поэтому без масла быстро ржавеет. Даже при наличии масла испытание солевым туманом может продержаться всего 3-5 часов.
4. Перегородка для гальванического покрытия
Кадмиевое покрытие обладает превосходной коррозионной стойкостью, особенно в морской атмосфере, по сравнению с другими видами обработки поверхности. Стоимость обработки сточных вод в процессе кадмиевого электролитического покрытия высока, и ее цена примерно в 15-20 раз выше, чем у цинкового электролитического покрытия. Поэтому оно не используется в общей промышленности, а только в специфических условиях. Например, крепежные элементы, применяемые на нефтедобывающих платформах и самолетах HNA.
5. Хромирование
Хромированное покрытие очень устойчиво к воздействию атмосферы, не меняет цвет и блеск, обладает высокой твердостью и хорошей износостойкостью. Использование хромирования на крепежных элементах обычно применяется в декоративных целях. Оно редко используется в промышленных областях с высокими требованиями к коррозионной стойкости, поскольку качественные хромированные крепежные элементы стоят столько же, сколько и изделия из нержавеющей стали. Хромированные крепежные элементы используются только тогда, когда прочность нержавеющей стали недостаточна.
Для предотвращения коррозии перед хромированием следует сначала нанести покрытие из меди и никеля. Хромированное покрытие выдерживает высокие температуры до 1200 градусов по Фаренгейту (650 ℃). Однако, как и при электрогальванизации, существует проблема водородного охрупчивания.
6. Никелирование
В основном используется в областях, требующих как антикоррозионной защиты, так и хорошей проводимости. Например, на выходных клеммах автомобильных аккумуляторов.
7. Горячее цинкование
Горячее цинкование — это термодиффузионное покрытие из цинка, нагретого до жидкого состояния. Толщина покрытия составляет от 15 до 100 мкм. Хотя этот процесс сложно контролировать, он обладает хорошей коррозионной стойкостью и часто используется в машиностроении. В процессе горячего цинкования происходит сильное загрязнение окружающей среды, включая цинковые отходы и пары цинка.
Из-за толстого слоя покрытия возникают трудности при завинчивании крепежных элементов как во внутреннюю, так и во внешнюю резьбу. Из-за температуры горячего цинкования его нельзя использовать для крепежных элементов класса прочности выше 10.9 (340–500 ℃).
8. Проникновение цинка
Цинковое инфильтрационное покрытие представляет собой твердое металлургическое термодиффузионное покрытие из цинкового порошка. Оно обладает хорошей однородностью, и равномерный слой может быть получен как в резьбовых, так и в глухих отверстиях. Толщина покрытия составляет 10-110 мкм, а погрешность контролируется на уровне 10%. Прочность сцепления и антикоррозионные свойства с подложкой являются лучшими среди цинковых покрытий (таких как электроцинкование, горячее цинкование и дакромет). Процесс его обработки является экологически чистым и наиболее безопасным для окружающей среды.
9. Дакромет
Отсутствует проблема водородного охрупчивания, а стабильность предварительной нагрузки очень высока. Без учета содержания хрома и экологических проблем, Dacromet является наиболее подходящим материалом для высокопрочных крепежных элементов с высокими требованиями к коррозионной стойкости.
Дата публикации: 19 мая 2023 г.
