緊固件是作緊固銜接用的機械設備中最為常見的零部件,其都是在特定的環(huán)境下運用的,而緊固件與環(huán)境的長時間交互作用總是會使其狀態(tài)和功能發(fā)生改動,即發(fā)生腐蝕,它是緊固件失效的主要辦法之一"。緊固件腐蝕輕則會影響螺紋的可拆卸和重復裝置,重則會損害部件間銜接的強度,乃至會導致工件的忽然失效,造成災難性事端,因而緊固件的防腐一直是我們非常重視的話題。
緊固件常用的防腐技能
緊固件常用的防腐技能緊固件的防腐處理一般都是通過必定的辦法在工件外表構(gòu)成覆蓋層或防腐層以阻止外界環(huán)境對緊固件自身的影響,到達耐腐蝕的作用。緊固件防腐技能主要有以下四種:膜層處理技能、金屬鍍層技能、涂層技能和改動金屬內(nèi)部安排結(jié)構(gòu)(如不銹鋼)。
1、膜層處理技能
膜層處理技能主要是指利用化學或電化學辦法在金屬外表生成一層安穩(wěn)的化學(電化學)轉(zhuǎn)化膜的處理進程。如在城軌車輛中,其緊固件的膜層處理采用較多的是發(fā)黑/發(fā)藍處理和磷化處理。
1.1、發(fā)黑和發(fā)藍
在含有氧化劑的濃堿性溶液中,140C左右處理-定時間后,使鋼鐵件外表構(gòu)成一層化學氧化膜的進程(主要成分是Fe,O,)。
發(fā)黑/發(fā)藍處理的技能特色:
1)膜層厚度0.5-1.5 μm。
2)耐中性鹽霧實驗(NSS)一般只有2 ~5 Hrs,此刻氧化膜層已破裂,乃至會呈現(xiàn)很多銹跡,如圖1所示。
3)氫脆敏感性低,可用做高強度螺栓。
4)作為緊固件其扭矩一預緊力一致性較差。
5)色澤較亮,裝修作用較好。
6)本錢低價。
1.2、磷化處理
鋼鐵件浸人含錳、磷酸、磷酸鹽及其他試劑的溶液中,使金屬外表生成一層難溶于水的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜的進程,叫做磷化處理。磷化處理的技能特色。
1)膜層與基體結(jié)合牢固(1 ~50 μm厚)。
2)NSS可達10~20 Hrs,乃至72 Hrs。
3)機械強度差,質(zhì)脆。
4)作為緊固件其扭矩-預緊力一致性很好。
5)色澤呈淺灰等暗色,裝修作用較差。
6)氫脆敏感性較低,可用做高強度螺栓。
7)本錢較低。
2 、金屬鍍層技能
金屬鍍層技能主要是在金屬材料外表運用鍍層技能使其構(gòu)成金屬薄層,以賦予金屬材料裝修性或維護性的一種外表處理工藝。在城軌車輛中,緊固件的金屬鍍層技能主要是鍍鋅,以及其他特殊金屬鍍層(鍍鉻、鍍鎳、鍍鎘、鍍銀等)。
2.1鍍鋅
鋅與鐵能互溶,其規(guī)范電極電位為-0.76 V,對鋼鐵基體來說,鋅鍍層歸于陽極性鍍層,能更好的維護鋼鐵基體,所以鍍鋅技能在緊固件中運用非常普遍。常用的鍍鋅辦法有三種:熱浸鍍鋅、電鍍鋅和機械鍍鋅。
2.1.1 熱浸鍍鋅
熱浸鍍鋅是指鋼鐵件浸在熔融的液態(tài)鋅下,使工件外表發(fā)生一系列物理和化學反應,然后構(gòu)成金屬鍍鋅層。熱浸鍍鋅的鍍層厚度很厚(可達30 ~ 60 μm) ,其耐腐蝕功能非常好,廣泛運用于野外長期運用的鋼鐵件(如電視塔、高速路防護欄等)。對于緊固件而言,熱浸鍍鋅--般適用于M6及以上的螺栓,但其不能用于高強度緊固件,這主要是因為熱浸鍍鋅工藝的作業(yè)溫度很高(400C~500C),易對高強度緊固件發(fā)生回火軟化。
2.1.2 電鍍鋅
電鍍鋅是利用電解,在鋼鐵件外表構(gòu)成均勻、細密、結(jié)合杰出的鍍鋅層。電鍍鋅的鋅層厚度較薄(5~30μm),耐腐蝕功能在鍍鋅防腐處理中是最差的,但其工藝簡單,本錢較低,對螺紋旋合問題影響也較小,在緊固件中運用廣泛。由于電鍍鋅具有很高的氫脆敏感性,且很難完全完成去氫(電鍍鋅層在100C以上其外表會起皮或脫落),所以電鍍鋅不能用于高強度緊固件。
2.1.3 機械鍍鋅
機械鍍鋅是指鋼鐵制件在鋅粉、分散劑及促進劑等化學物質(zhì)的作用下,利用沖擊介質(zhì)沖擊鋼鐵制件外表而構(gòu)成鍍鋅層的外表處理工藝。機械鍍鋅層的厚度一般為5 ~ 50 μm,鍍層外表細密均勻,裝修作用較好,耐腐蝕功能優(yōu)異;且鍍層無高溫回火、無氫脆等熱浸鍍鋅、電鍍鋅的缺陷,是一種特別適用于緊固件防腐的外表處理工藝。
2.2、其他金屬鍍層
2.2.1 鍍鉻
鉻作為金屬鍍層具有附著力強,耐磨性好,裝修作用極好,同時具有較高的耐熱性(500C以下都可正常運用)的特色,因而將鉻鍍層作為緊固件的金屬鍍層是非常抱負的。
鍍鉻處理主要存在以下缺陷:
1)工藝雜亂,鍍鉻前必須先鍍鎳或銅。
2)價格昂貴。
3)鉻鍍層硬、脆,易脫落。
2.2.2 鍍鎳
鎳作為金屬鍍層具有很好的導電性、很高的硬度、裝修作用好、耐熱性好(600C以下都可正常運用),因而緊固件采用鍍鎳處理也是比較抱負的。
鍍鎳處理主要存在以下缺陷:
1)工藝雜亂,鍍鉻前必須先鍍銅。
2)鎳鍍層具有多孔性,鍍層較薄時會加快基體腐蝕。
3)價格昂貴。
2.2.3 鍍鎘
鎘作為金屬鍍層歸于陽極性鍍層,其具備極強的耐鹽酸腐蝕功能、氫脆性低,裝修作用好的特色,尤其適用于海洋性環(huán)境運用的緊固件(比方海航飛機、石油鉆井渠道的緊固件)。
鍍鎘處理主要存在以下缺陷:
①環(huán)境污染性較高,鎘熔化時發(fā)生的氣體和可溶性鎘鹽都有毒。
②價格昂貴。
2.2.4 鍍銀
銀作為金屬鍍層具有極好的導電性、優(yōu)秀的反光功能、潤滑性好及極好的耐熱性(870C以下都可正常運用),故鍍銀處理廣泛運用于電子電工、高頻元件等領域(如發(fā)電機導電螺栓、車輛電瓶引出端子)。
鍍銀處理主要存在以下缺陷:
①工藝雜亂,鍍銀前必須先鍍銅。
②價格非常昂貴。
2.2.5 鍍鋅鎳
鍍鋅鎳復合鍍層是在鍍鋅外表處理工藝上優(yōu)化發(fā)展起來的一種新式的合金金屬鍍層,其具有很多長處。
1)NSS可達500 - 1500Hrs。
2)鍍層的電極電位處于Fe和Zn之間,更適合于鋁制件安裝。
3)鍍層硬度高,裝修作用很好。
4)幾乎無氫脆,可用于高強度緊固件。
5)耐熱性好(8009C以下都可正常運用)。
現(xiàn)鋅鎳鍍層的主要缺陷:是較高的價格(約為鍍鋅的6倍),但它優(yōu)異的歸納功能已越來越得到人們廣泛的認同。
3、涂層技能
涂層技能是指將特定的涂料用必定的設備和辦法涂覆于物體外表,使其外表生成細密、接連、均勻的薄膜,再經(jīng)自然或.人工的辦法干燥固化構(gòu)成起維護性或裝修性作用的涂層的一種外表處理技能。
在緊固件中,涂層技能運用最多的是鋅鉻涂層技能,其是將鋅鉻涂料涂覆在鋼鐵件上,通過全閉路循環(huán)涂敷烘烤然后在鋼鐵件外表構(gòu)成的一種涂層,也叫達克羅處理,其具有以下優(yōu)秀特性。
1)NSS可達500 ~ 1000 Hrs。
2)杰出的滲透性。
3)無氫脆敏感性。
4)環(huán)境污染性較低。
5)作為緊固件其扭矩-預緊力一致性非常好。
6)價格適中(約為鍍鋅的2倍)。
達克羅處理主要存在以下缺陷:
1)耐磨性差(硬度僅有1 H)。
2)顏色單一(只有銀白色和銀灰色) ,裝修作用差。
3)導電性差,不宜用于導電銜接的零件。
4、改動鋼鐵的安排形狀
4.1 成分的改動(如不銹鋼)
不銹鋼是不銹耐酸鋼的簡稱,其具有優(yōu)秀的耐腐蝕功能和杰出的裝修作用,在各個領城都有著廣泛的運用。現(xiàn)一般認為不銹鋼的耐腐蝕機理主要如下。
1)Cr含量超越13%時,鋼的電極電位會從負的電極電位升至正的電極電位,使鋼鐵基體自身呈“慵懶”;
2)Cr會在鋼鐵外表構(gòu)成細密的富Cr鈍化膜,然后進一步維護基體。
3)不銹鋼按安排形狀分為:馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體不銹鋼等,其中尤以奧氏體不銹鋼的耐腐蝕功能最好,如A2、A4不銹鋼。
不銹鋼主要有以下缺乏:①屈從強度很低(一般不超越300 MPa),不適合重大結(jié)構(gòu)件的銜接。
②易呈現(xiàn)螺紋咬死。不銹鋼螺栓擰緊時易造成螺紋外表損壞,此刻其會自發(fā)發(fā)生一層氧化層,然后加重螺栓粘著鎖死。
③易發(fā)生晶間腐蝕。在必定溫度下不銹鋼中的C和Cr會構(gòu)成化合物,尤其在晶界鄰近,這樣會造成晶界呈現(xiàn)“貧Cr區(qū)”,導致晶界腐蝕。
④耐CI介質(zhì)腐蝕性較差(除了A4不銹鋼)。
⑤價格較高(約為達克羅處理的4倍)。
4.2 熱處理狀態(tài)的改動
鋼鐵材料主要是多相安排(雜質(zhì)、碳化物、金屬間化合物等第二相通常作為陰極存在鋼鐵中,而Fe基體作為陽極)。多相安排中相與相之間存在電位差,構(gòu)成腐蝕微電池。第二相有可能是陽極致鈍相,也有可能是陰極溶解相,兩者都會對基體的耐腐性功能發(fā)生影響。
比方不銹鋼,其在焊接和熱處理時要非常小心。不銹鋼經(jīng)高溫固溶處理后,在400C~850C之間加熱,很多的CrsC。和Cr,C;碳化物會沿晶界析出,使晶界鄰近構(gòu)成貧Cr區(qū)。碳化物作為腐蝕電池的陰極,貧Cr區(qū)作為腐蝕電池的陽極,然后導致晶界腐蝕,
