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標(biāo)題: NASA Fastener Design Manual 緊固件設(shè)計手冊 - 翻譯 2/14 [打印本頁]

作者: 達(dá)文中 時間: 2019-10-22 22:04
標(biāo)題: NASA Fastener Design Manual 緊固件設(shè)計手冊 - 翻譯 2/14
鍍層和涂層大多數(shù)電鍍工藝都是電解并產(chǎn)生氫氣,。因此,，大多數(shù)電鍍工藝需要在電鍍后在遠(yuǎn)低于電鍍材料分解溫度的溫度下烘烤，以防止氫脆化。然而,，將鍍層加熱到其分解溫度可以再次產(chǎn)生游離氫,。因此,，超過電鍍的安全操作溫度會導(dǎo)致由于氫脆和失去腐蝕保護(hù)而導(dǎo)致的緊固件過早失效,。(表II給出了鍍層和涂層的摘要。)表II 鍍層和涂層總結(jié)

鍍鎘
最常見的航空航天緊固件電鍍材料是鎘,。電鍍是通過電沉積來完成的,，而且很容易完成。然而,，為了防止氫脆,，鍍鎘部件必須在鍍后2小時內(nèi)，在375℉【約為190.6℃】的溫度下烘烤23小時,。由于鎘在600℉【約為315.6℃】熔化,，它的有效使用溫度限制是450℉【約為232.2℃】,。

鍍鋅
鋅也是一種常見的鍍層。熱浸鍍鋅法在商業(yè)上稱為鍍鋅,。鋅也可以電沉積,。因為鍍鋅的表面比較暗淡，所以外觀不如鎘好看,。然而,，鋅是一種犧牲物質(zhì)。它會遷移到?jīng)]有鍍膜的地方,，這些地方的鍍層已經(jīng)被刮掉了,，這樣就可以繼續(xù)提供抗腐蝕能力。鋅也可以作為一種含鋅豐富的涂料冷涂,。鋅在785℉熔化,，但有用的使用溫度最高到250℉,。(其抗蝕性能在140℉以上退化,。)

磷酸鹽涂層
鋼或鐵通過用稀釋的磷酸溶液處理材料表面來涂覆磷酸鹽，通常是將零件浸入專有的浴液中,。化學(xué)反應(yīng)形成一層溫和的晶體磷酸鹽保護(hù)層,。磷酸鹽涂層的三種主要類型是鋅、鐵和錳,。磷酸鹽涂層的部件可以很容易地涂漆,，也可以浸入油或蠟中以提高其耐腐蝕性。緊固件通常用鋅或錳磷化,。磷化零件中很少出現(xiàn)氫脆,。磷酸鹽涂層在225°F(對于重鋅)到400°F(對于磷酸鐵)時開始退化。

鍍鎳
鍍鎳,，不論是否鍍銅(薄鍍),，是防止腐蝕和改善鋼和黃銅外觀的最古老的方法之一。除非鍍鉻,，否則鍍鎳會失去光澤,。鍍鎳比鍍鎘或鍍鋅更昂貴，而且電鍍后必須和鍍鎘一樣烘烤,，以防止氫脆,。在1100°F的工作溫度下鍍鎳效果很好，但由于成本問題,，目前它仍然不常用于電鍍緊固件,。

離子氣相沉積鍍鋁
離子氣相沉積鋁電鍍是由McDonnell-Douglas公司開發(fā)的，用于飛機(jī)零部件的鍍膜,。與鍍鎘相比,，它有一些優(yōu)勢：(1)不產(chǎn)生氫脆,。(2)對不同材料的電偶腐蝕起絕緣作用。(3)涂層可接受高達(dá)925℉,。(4)也可用于鈦和鋁的涂層,。(5)該工藝不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物。它也有一些缺點：(1)由于該工藝必須在專門設(shè)計的真空室中進(jìn)行,，因此相當(dāng)昂貴,。(2)在鹽霧試驗中，鎘的性能優(yōu)于離子氣相沉積的鋁,。

鍍鉻
鍍鉻通常用于汽車和家電裝飾應(yīng)用,，但不常用于緊固件。鍍鉻緊固件的成本大約與不銹鋼緊固件相同,。好的鍍鉻要求在鍍鉻之前同時電鍍銅和鎳,。鍍鉻也有氫脆問題。但是,，對于800℉到1200℉的最高工作溫度,，它是可以接受的。

Serrnatel W和SerrnaGard
Sermatel W和SermaGard是專有涂料,，由無機(jī)粘結(jié)劑中的鋁顆粒組成[1],，添加鉻酸鹽以抑制腐蝕。涂層材料由AMS3126A覆蓋,，工藝依據(jù)AMS2506,。將涂層噴涂或浸漬在零件上，并在650°F下固化,。(SPS Technologies[2]在900°F下測試了Sermatel W涂層緊固件,，沒有發(fā)生退化。) 由于緊固件被完全涂覆,，這種涂覆過程可以防止氫脆和應(yīng)力腐蝕,。Sermatel在抗腐蝕方面與鍍鎘一樣有效，但成本比鎘高出約15%,。目前沒有鍍有Sermatel W或SermaGard涂層的“現(xiàn)貨的”緊固件,，但該公司將對緊固件或機(jī)械零件進(jìn)行少量訂購。這些涂層將在螺紋區(qū)域中進(jìn)行多達(dá)15次拆卸,，而不會導(dǎo)致涂層嚴(yán)重退化,。

Stalgard
Stalgard是一種專有的涂層工藝[3]，包括有機(jī)涂層,，無機(jī)-有機(jī)涂層,，或兩者兼而有之，用于耐腐蝕,。根據(jù)Stalgard測試數(shù)據(jù),，其涂層在鹽霧和風(fēng)化測試中優(yōu)于鍍鎘或鍍鋅,。Stalgard涂層還提供電偶腐蝕防護(hù)。但是,，這些有機(jī)涂層的最高工作溫度為475°F,。
擴(kuò)散鍍鎳鎘
這種工藝是由航空航天公司開發(fā)的，用于較高溫度的鎘涂層,。在基板上電鍍0.0004英寸厚的鎳鍍層,，然后是0.0002英寸厚的鎳鍍層。鎘板(符合AMS2416),。然后將部件在645°F下烘焙1小時,，所得涂層可承受1000°F。然而,，鎳板必須始終完全覆蓋部件,，以避免鎘損壞部件。這個過程成本高昂,，并且需要嚴(yán)密的控制,。

鍍銀
對于大多數(shù)緊固件應(yīng)用來說，鍍銀的成本高得令人望而卻步,。最大的例外是在航空航天工業(yè),，鍍銀螺母被用在不銹鋼螺栓上,。銀具有防腐蝕和干潤滑劑的雙重作用,。鍍銀可用于1600°F，是良好的高溫潤滑劑,。由于銀在正常的大氣中暴露會變色,，鍍銀螺母通常被涂上透明的蠟以防止變色。蠟是一種很好的室溫潤滑劑,。因此,，扭矩表的正常“干扭矩”值應(yīng)降低50%,，以適應(yīng)這種潤滑劑,。

鈍化與預(yù)氧化
除非在組裝之前進(jìn)行鈍化或預(yù)氧化(參考文獻(xiàn)l)，否則不銹鋼緊固件會在連接處產(chǎn)生電偶腐蝕或氧化,。鈍化是通過用酸對鋼進(jìn)行短暫處理,，在鋼上形成一層保護(hù)性氧化物涂層。氧化物涂層差不多都是惰性的,。預(yù)氧化是通過在空氣爐中將緊固件暴露在大約1300°F的溫度下形成氧化物涂層,。所形成的表面有足夠的惰性，以防止由于電偶腐蝕而產(chǎn)生的磨損,。

黑色氧化物涂層
黑色氧化物涂層與油膜相結(jié)合,，僅僅是增強(qiáng)了碳鋼緊固件的外觀,。油膜是涂層中唯一防止腐蝕的部分。

引文：

[1] Sermatech International,Inc., Limerick, Pennsylvania.

[2] Jenkintown, Pennsylvania

[3] Eico Industries, Rockford, Illinois.

參考文獻(xiàn)
1,，Slincy, HE.: High Temperature Solid Lubricants— 1. Layer Lattice Compounds and Graphite. Mech. Eng., vol. 96, no. 2, Feb. 1974, pp. 18-22

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