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解读紧固件表面处理各种工艺的特点和使用场合

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导读:紧固件生产工艺,主要由原材料改制、毛坯成形、热处理、组合锁紧、表面处理以及包装挑选6个大步骤组成。今天为大家介绍紧固件生产工艺的表面处理,解释紧固件生产中的所用到表面处理工艺的概念和定义;同时,介绍各种工艺的特点和使用场合,分享各种工艺提供产品的对比效果图片。

紧固件生产工艺流程如下图:

材料表面处理是在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。表面处理的目的,是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。

几乎所有的紧固件,都需要经过表面处理以后才能使用,良好的耐腐蚀性,是紧固件表面处理最基本的要求。表面处理的镀层,必须附着牢固,不能在安装和卸下的过程中脱落,对螺纹紧固件,镀层还需足够薄,使得镀后螺纹仍能旋合。

一、紧固件表面处理工艺的分类

紧固件的表面处理,根据不同的分类标准有不同的叫法:

下面,对上表中的各种紧固件表面处理工艺,进行归纳总结,可以分为两大类:表面转化膜技术和表面覆膜技术。

二、紧固件的表面转化膜技术

表面转化膜技术,是通过化学方法,使添加材料与基体发生化学反应,形成转化膜的技术。

磷化和发黑,都属于在紧固件基体上形成转化膜。

表面转化膜结构原理的示意图,如下:

a. 发黑是化学表面处理的一种常用手段,又称煮黑或发蓝。常将工件浸入强氧化性的化学溶液中,经一定时间使表面生成一层美观、较致密且具有防锈作用的黑色氧化铁薄膜。发黑的工艺流程:碱水除油—水洗—酸洗—水洗—沸水加热—氧化—水洗—皂化— 自干-浸热油—控油。

b. 磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程,所形成的磷酸盐转化膜称为磷化膜。

c. 紧固件很多用磷化涂油处理。因为它扭矩—预紧力一致性很好,装配时能保证达到设计所预期的紧固要求,所以在工业中使用较多。特别是一些重要零部件的连接。如:钢结构连接副,发动机的连杆螺栓、螺母,缸盖、主轴承、飞轮螺栓,车轮螺栓螺母等。高强度螺栓采用磷化,还可以避免氢脆问题,所以在工业领域10.9级以上的螺栓一般采用磷化表面处理。

d. 发黑的紧固件扭矩—预紧力一致性很差。如需提高,可以在装配时在内处螺纹上涂抹油脂后再旋合。

磷化的工艺流程: 化学除油—水洗—酸洗—水洗—中和—水洗—(表调)—磷化—连续水洗—甩干或烘干—封闭-甩干或烘干。

三、紧固件的表面覆膜技术

表面覆膜技术又叫表面涂(镀)层技术,即通过物理、化学方法,使添加材料在基体表面形成涂、镀层。

基材不参与涂层的形成。电镀、锌铝涂覆和电泳都属于表面覆膜。 表面涂覆膜结构原理的示意图,如下:

1) 电镀是利用电解原理,在某些金属上镀上一薄层其他金属或合金的过程,使金属或其他材料制件的表面附着一层金属膜的工艺。常用的有电镀锌和电镀锌镍。

1.1 镀锌:涂层厚度:一般在8-25μm;盐雾试验要求:72h-240h。电镀锌是商业紧固件最常用的镀层。它比较便宜,外观也较好看,可以有银色、军绿色、黑色和彩色。然而,它的防腐性能一般,其防腐性能是锌镀(涂)层中最低的。

1.2 镀锌镍:涂层厚度:一般在8-25μm;盐雾试验要求:240h-1200h。锌镍合金镀层经过彩色钝化处理后在中性盐雾下很容易通过1000小时无白锈,而镀锌层经彩色钝化后能通过120小时的都不多。锌镍合金的缺点是成本高。它的耐蚀性与镍含量有关。

电镀的工艺流程: 化学除油—水洗—初端电解除油—水洗—酸洗—水洗—(终端电解除油)—水洗—活化—电镀—水洗—出光(一般仅适用于电镀锌)—水洗-钝化-水洗-封闭-烘干。 

2) 锌铝涂覆(环保达克罗)是一种以多层超细片状锌、铝和无机盐为主要构成,经一定温度和时间烘烤反应固化防腐蚀涂层技术。


锌铝涂覆涂层厚度:一般在8-25μm;盐雾试验要求:720h-1500h,有良好的耐腐蚀性能,耐化学稳定性和耐温性能。扭矩预紧力一致性能很好。无氢脆问题,无需另作去氢热处理,环境友好。 锌铝涂覆涂层的导电性能不是太好,因此不宜用于导电连接的零件,如电器的接地螺栓等。

锌铝涂覆的工艺流程: 有机溶剂除油 —机械抛丸—喷涂—烘烤—二次喷涂—烘烤—干燥 。

3)电泳涂装是在阴阳两极,施加于电压作用下,带电荷的涂料粒子移动到阴极,并于阴极表面所产生的碱性物质作用,形成不溶解物,沉积于工件表面。


电泳涂装常用涂层厚度:一般在20-40μm,盐雾试验要求:96h-480h,防腐性能好,耐盐雾性能最高可达720h以上。硬度高,漆膜感强。耐变色,当烘烤到180℃-190℃工件不变色具有强的结合力和渗透力。

电泳涂装的工艺流程:前处理(方式有酸洗、抛丸、磷化、电镀或涂覆)—电泳—(R/O)水洗—后处理封闭(调整摩擦系数)—(R/O)水洗—固化。

四、紧固件各种表面处理类型比例

下图,为大众某辆车上紧固件的用量和各种表面保护的占比,可以看出锌铝涂覆和电镀合计85%。

来源:GAF螺丝君

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