选择何种表面处理,是每一个机械设计者都面临的问题。可选择的表面处理类型很多,但原则只有一个”经济、实用”。由于几乎所有商业紧固件都是由碳钢、合金钢制成,一般的紧固件都希望能防止腐蚀,此外,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。一般镀层的温度限制比紧固件材料要低,因此还需考虑紧固件所处的工作温度要求。 对于表面处理,人们一般关注的是美观和防腐,但紧固件的主要功能是紧固零部件,而表面处理对紧固件的紧固性能也有很大的影响,所以,选择表面处理时,也应考虑紧固性能的因素,即安装扭矩—预紧力的一致性。 一名高水平的机械设备设计者,不仅应考虑设计,还因注意到装配的工艺性,甚至环保要求。下面根据上述因素简要介绍一些紧固件常用的镀层,以供紧固件从业人员参考。 1、电镀锌 电镀锌是商业紧固件最常用的表面处理技术。它成本比较低,外观也较好看,常见的有黑色、军绿色。然而,它的防腐性能一般,其防腐性能是锌镀(涂)层中最低的。电镀锌加工过程易产生氢脆,而在现实中,除非特定客户的强制要求,一般表面处理加工厂不会主动去氢。所以10.9级以上的螺栓一般不采用镀锌的处理。同时,电镀锌的紧固件扭矩—预紧力一致性较差,且不稳定,一般不用于于重要部位的连接。 2、磷化 磷化相对镀锌便宜,耐腐蚀性能比镀锌差。磷化后应涂油,其耐腐蚀性能的高低与所涂油的性能有很大的关系。紧固件磷化常用的两种,锌系磷化和锰系磷化。锌系磷化润滑性能比锰系磷化好,锰系磷化抗腐蚀性,耐磨性较镀锌好。常应用于一些重要零部件的连接,如发动机的连杆螺栓、螺母,缸盖、主轴承、飞轮螺栓、车轮螺栓螺母等。
3、氧化(发黑) 发黑+涂油是工业紧固件很流行的镀层,因为它最便宜,并且在油耗尽之前看起来不错。由于发黑几乎无防锈能力,所以无油后它很快就会生锈。 4、电镀镉 镉镀层耐腐蚀性能很好,特别是在海洋性大气环境下的耐腐蚀性较其他表面处理好。电镀镉的加工过程中的废液处理费用大,成本高,所以在一般行业不使用,只用于一些特定的环境,如用于石油钻井平台和海航飞机用紧固件。 5、电镀铬 铬镀层在大气中很稳定,不易变色和失去光泽,硬度高耐磨性好。在紧固件上用铬镀层一般是作为装饰作用。在防腐性要求较高的工业领域很少使用,因为好的铬电镀紧固件与不锈钢同样昂贵,只是使用不锈钢强度不够时,才用镀铬紧固件代替。为了防止腐蚀,镀铬前应首先镀铜和镍。但也与电镀锌一样存在氢脆问题。 6、镀镍 主要用于既要防腐,又要导电性好的地方,如车辆电瓶的引出端子等。 7、热浸锌 热浸锌为锌加热到液体下热扩散涂层。其镀层厚度在15~100μm,并且不易控制,但耐腐蚀性好,多用于工程中。热浸锌加工过程中污染严重,有锌废料和锌蒸汽等。由于镀层厚,在紧固件中引发了内外螺纹难以旋合的问题。 8、达克罗 不存在氢脆问题,并且扭矩—预紧力一致性能很好。如不考虑价铬和环保问题,它实际上最适用于高防腐要求的高强度紧固件。 9、合金催化成膜技术 合金催化成膜技术在金属表面形成的镀层是一种非晶态合金层。其均匀性好,螺纹、盲孔内都能获得均匀层;镀层厚度可根据浸镀时间自行控制,应用范围比较广。它与基体的结合强度和防腐性能在锌涂层中(电镀锌、热浸锌、达克罗)是比较好的。其加工过程无污染,更环保。
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