緊固件表面處理工藝選擇與簡(jiǎn)介

Insigne

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7 A, `- [& J3 z( H& o- Z. `9 W0 [    緊固件表面處理工藝選擇

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     選擇何種表面處理,，是每一個(gè)設(shè)計(jì)者都面臨的問(wèn)題,�,？蛇x擇的表面處理類型很多,，但原則只有一個(gè)”經(jīng)濟(jì)、實(shí)用”,。

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　  由于幾乎所有商業(yè)緊固件都是由碳鋼,、合金鋼制成,，一般的緊固件都希望能防止腐蝕，此外,，表面處理的鍍層必須附著牢固,，不能在安裝和卸下的過(guò)程中脫落，對(duì)螺紋緊固件,，鍍層還需足夠薄,，使得鍍后螺紋仍能旋合。一般鍍層的溫度限制比緊固件材料要低,，因此還需考慮緊固件所處的工作溫度要求,。

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: q8 s3 P" A2 |! B; n! p　   對(duì)于表面處理，人們一般關(guān)注的是美觀和防腐,，但緊固件的主要功能是緊固零部件,，而表面處理對(duì)緊固件的緊固性能也有很大的影響,，所以,，選擇表面處理時(shí)，也應(yīng)考慮緊固性能的因素,，即安裝扭矩—預(yù)緊力的一致性,。

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　　一名高水平的設(shè)計(jì)者，不僅應(yīng)考慮設(shè)計(jì),，還因注意到裝配的工藝性,，甚至環(huán)保要求。

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% Y; G& Y0 t, e# O4 `  G1 t　　下面根據(jù)上述因素簡(jiǎn)要介紹一些緊固件常用的鍍層,，以供緊固件從業(yè)人員參考,。

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電鍍鋅
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      電鍍鋅是商業(yè)緊固件最常用的鍍層。它比較便宜,，外觀也較好看,，可以有黑色、軍綠色,。然而,，它的防腐性能一般，其防腐性能是鋅鍍（涂）層中最低的,。一般電鍍鋅中性鹽霧試驗(yàn)在72小時(shí)之內(nèi),，也有采用特殊封閉劑，使得中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)200小時(shí)以上,，但價(jià)格貴,，是一般鍍鋅的5~8倍。

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　　電鍍鋅加工過(guò)程易產(chǎn)生氫脆,，所以10.9級(jí)以上的螺栓一般不采用鍍鋅的處理.雖然鍍后可以用烘箱去氫,，但因鈍化膜在60℃以上時(shí)將遭破壞,，因此去氫必須在電鍍后鈍化前進(jìn)行。如此可操作性差,，加工成本高,。在現(xiàn)實(shí)中，一般生產(chǎn)廠不會(huì)主動(dòng)去氫,，除非特定客戶的強(qiáng)制要求,。

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　　電鍍鋅的緊固件扭矩—預(yù)緊力一致性較差，且不穩(wěn)定,，一般不用于于重要部位的連接,。為了改善扭矩—預(yù)緊力一致性，也可采用鍍后涂覆潤(rùn)滑物質(zhì)的方法改善和提高扭矩—預(yù)緊力一致性,。

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磷化
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       一項(xiàng)基本原則磷化相對(duì)鍍鋅便宜,，耐腐蝕性能比鍍鋅差。磷化后應(yīng)涂油,，其耐腐蝕性能的高低與所涂油的性能有很大的關(guān)系,。例如，磷化后涂一般的防銹油,，中性鹽霧試驗(yàn)也只有10~20小時(shí),。涂高檔的防銹油，則可達(dá)72~96小時(shí),。但其價(jià)格是一般磷化涂油的2~3倍,。

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　　緊固件磷化常用的兩種，鋅系磷化和錳系磷化,。鋅系磷化潤(rùn)滑性能比錳系磷化好,，錳系磷化抗腐蝕性，耐磨性較鍍鋅好,。它的使用溫度可達(dá)華氏225度到400度（107~204℃）,。

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5 |  U# q% I9 Z$ ?# [! T　　特別是一些重要零部件的連接。如,，發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿螺栓,、螺母，缸蓋,、主軸承,、飛輪螺栓，車輪螺栓螺母等,。

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　　高強(qiáng)度螺栓采用磷化,，還可以避免氫脆問(wèn)題，所以在工業(yè)領(lǐng)域10.9級(jí)以上的螺栓一般采用磷化表面處理,。

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氧化（發(fā)黑）
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       發(fā)黑+涂油是工業(yè)緊固件很流行的鍍層,，因?yàn)樗�最便��,，并且在油耗盡之前看起來(lái)不錯(cuò)。由于發(fā)黑幾乎無(wú)防銹能力,，所以無(wú)油后它很快就會(huì)生銹,。就是在有油狀態(tài)下，其中性鹽霧試驗(yàn)也只能達(dá)到3~5小時(shí),。

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電鍍鎘
　　

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1 Y/ N0 k4 h5 C( @4 C( z( J3 B$ {      鎘鍍層耐腐蝕性能很好,，特別是在海洋性大氣環(huán)境下的耐腐蝕性較其他表面處理好。電鍍鎘的加工過(guò)程中的廢液處理費(fèi)用大,，成本高,，其價(jià)格約是電鍍鋅的15~20倍。所以在一般行業(yè)不使用,，只用于一些特定的環(huán)境,。如，用于石油鉆井平臺(tái)和海航飛機(jī)用緊固件,。

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電鍍鉻
　

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   　鉻鍍層在大氣中很穩(wěn)定,，不易變色和失去光澤，硬度高耐磨性好,。在緊固件上用鉻鍍層一般是作為裝飾作用,。在防腐性要求較高的工業(yè)領(lǐng)域很少使用，因?yàn)楹玫你t電鍍緊固件與不銹鋼同樣昂貴,，只是使用不銹鋼強(qiáng)度不夠時(shí)，才用鍍鉻緊固件代替,。

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　　為了防止腐蝕,，鍍鉻前應(yīng)首先鍍銅和鎳。鉻鍍層可以承受華氏1200度（650℃）的高溫,。但也與電鍍鋅一樣存在氫脆問(wèn)題,。

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" W  k) D% `9 o鍍鎳
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1 S0 g' |: c- b3 k0 q      主要用于既要防腐，又要導(dǎo)電性好的地方,。如車輛電瓶的引出端子等,。

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熱浸鋅
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. R8 ^8 A6 I6 S9 ]! z5 ]7 S+ O% M) d   　熱浸鋅為鋅加熱到液體下熱擴(kuò)散涂層。其鍍層厚度在15~100μm,，并且不易控制,，但耐腐蝕性好，多用于工程中,。熱浸鋅加工過(guò)程中污染嚴(yán)重,，有鋅廢料和鋅蒸汽等。

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8 e4 U* g0 v' ?1 S' T/ t　　由于鍍層厚,，在緊固件中引發(fā)了內(nèi)外螺紋難以旋合的問(wèn)題,。

　　因熱浸鋅加工的溫度原因,，（340-500C）它不能用于10.9級(jí)以上的緊固件。

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5 Y8 N$ J& w9 m' F滲鋅
　　

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6 \' C/ V. G8 E, |% z. D       滲鋅為鋅粉固態(tài)冶金熱擴(kuò)散涂層,。其均勻性好,，螺紋、盲孔內(nèi)都能獲得均勻?qū)�,。鍍層厚度�?0~110μm,，并且誤差可控制在10%。它與基體的結(jié)合強(qiáng)度和防腐性能在鋅涂層中（電鍍鋅,、熱浸鋅,、達(dá)克羅）是最好的。其加工過(guò)程無(wú)污染,，最環(huán)保,。

達(dá)克羅
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  A1 Z# s8 z$ i2 n" t. }( R8 H3 ~8 j+ s       不存在氫脆問(wèn)題，并且扭矩—預(yù)緊力一致性能很好,。如不考慮六價(jià)鉻的環(huán)保問(wèn)題,，它實(shí)際上最適用于高防腐要求的高強(qiáng)度緊固件。

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2 K3 v& ~$ g- M. q8 \緊固件表面處理常用工藝簡(jiǎn)介---電鍍鋅
1. 鍍前處理分類

      

2 _8 m3 @7 L+ o" _) w      電化學(xué)除油：也叫電解除油,，將零件置于陰極或陽(yáng)極上,，通以直流電在電流的作用下，使油與溶液界面的表面張力大大的降低,，并且產(chǎn)生的氧氣對(duì)表面的附著物具有強(qiáng)烈的撕裂作用,。

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　　電化學(xué)除油按工件性分陰極法與陽(yáng)極法，還有陰陽(yáng)極聯(lián)合法,，陰極法除油效果效率比陽(yáng)極法高,，基體不受腐蝕，但容易滲氫,，適用于鋁鋅錫鉛銅等有色金屬及合金件除油,，陽(yáng)極除油效率比陰極低，對(duì)有色金屬腐蝕大,，適用于高碳鋼,、彈性材料零件。

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        化學(xué)除銹：化學(xué)除銹多采用酸性溶液,，因而又叫酸洗,，又稱為侵蝕，分強(qiáng)侵蝕,，弱侵蝕（活化）

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( w/ D4 h" K' M5 N  D# l$ f2. 鍍前處理流程
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3. 鍍鋅工藝簡(jiǎn)介
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       氯化鉀鍍鋅的工藝特點(diǎn)：
　　氯化鉀鍍鋅對(duì)零件材料的適鍍性鉸廣,，電流效率高，很適宜于緊固件的滾鍍生產(chǎn)。另外,，氯化鉀鍍鋅可允許較寬的電流密度,，并且鍍液穩(wěn)定，不含絡(luò)合物,，廢水處理簡(jiǎn)單,。因此大部廠家都采用氯化鉀鍍鋅工藝。

' F; m* b  L4 P4. 操作要點(diǎn)

       1）零件的裝載量及電流的控制：
) W$ K( [5 s* D　　產(chǎn)品的大小,、長(zhǎng)短各異,，而且相差較大，為了便于操作,，適應(yīng)工藝要求,，特別規(guī)定了產(chǎn)品裝載量：各種規(guī)格產(chǎn)品都以上圓為30厘米，下圓為25厘米,，高25厘米的錐形水桶,，裝滿4桶為一個(gè)電鍍槽（即3個(gè)滾桶）的裝載量。再根據(jù)此量計(jì)算得出各種零件的總表面積,，然后乘以工藝要求的電流密度,，確定零件鍍鋅的電流范圍，各規(guī)格產(chǎn)品的電流控制詳見(jiàn)附表,，以供參考,。
參考附件：標(biāo)準(zhǔn)件鍍鋅電流對(duì)照表
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        2）鍍層厚度與電鍍時(shí)間的控制
% R4 T! T4 N' v: V" F! D& S- V0 @        在產(chǎn)品的裝載量和電流大小都控制在一定值時(shí)，鍍層厚度只取決于電鍍時(shí)間的長(zhǎng)短,。時(shí)間越長(zhǎng)鍍層厚度越厚,。鍍層厚度要求與時(shí)間的控制如下表：

       3）光亮劑的添加
+ Q: P$ X+ d" I' h0 W/ j' _$ a( @　　為了獲得光亮的鍍層，在每班要加入光亮劑和柔軟劑,。添加時(shí)以5-10倍的水稀釋加入,。光亮劑加入太少會(huì)得不到光亮、理想的鍍層,；如果加入過(guò)多，就會(huì)引起鍍層發(fā)脆,、疏松,，甚至因光亮過(guò)量而析出有機(jī)雜物，夾附于鍍層,，導(dǎo)致鍍層起泡,、脫皮。光亮劑添加量與通電時(shí)間,、電流大小成正比,，以消耗量60-120ml/KAh的范圍內(nèi)適量添加。每班以4小時(shí)計(jì)：加柔軟劑200ml，光亮劑1000ml,。

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0 E4 f. E6 e) b* p1 k- V. s5. 鍍液的維護(hù)
  

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1 t( Z! I7 r3 B3 {0 d     a) 氯化鉀鍍液較穩(wěn)定,，槽液成份單班生產(chǎn)時(shí)每周化驗(yàn)一次，兩班生產(chǎn)時(shí)三天分析一次,，根據(jù)分析結(jié)果作必要的補(bǔ)充,。并作好鍍液工藝檢查記錄。
3 l4 G5 C: X, N( g6 X: O     b) 每班測(cè)量一次鍍液的PH值,，PH上升可用稀鹽酸調(diào)整至5-6,，并檢查鋅板消耗情況，并及時(shí)補(bǔ)充,。
     c) 每天下班前都要吸撈槽底的金屬物,，防止金屬溶于溶液影響其性能和鍍層的質(zhì)量。
     d) 定期進(jìn)行大處理,，一般規(guī)定為1-2個(gè)月處理一次,，并作好鍍液工藝檢查記錄。

6. 鍍（鋅）后工藝簡(jiǎn)介
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3 r2 D0 y& z6 u0 @6 M- Q8 b1 A      零件在酸洗,、陰極電解除油及電鍍過(guò)程中都有可能在鍍層和基體金屬的晶格中滲氫,，造成晶格扭曲，內(nèi)應(yīng)力增大,，產(chǎn)生脆性稱為氫脆,。

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      除氫處理
　　

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1 M! R2 f0 z# y) N" f      為了消除氫脆，一般采用鍍后熱處理,，使氫逸出,。溫度越高時(shí)間越長(zhǎng)，除氫越徹底,，但超過(guò)250℃鋅結(jié)晶組織將變形,，發(fā)脆，耐蝕性明顯下降,。實(shí)踐溫度：200±10 ℃,，不同標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品除氫工藝見(jiàn)下表：

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       零件名稱
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*注意：鍍后四小內(nèi)進(jìn)行，爐溫均勻一致

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6 @5 w; B( v) J4 ?7 x* f2 G0 c! Z鈍化處理

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a. 鋅的化性質(zhì)活潑,，在空氣中很容易氧化變暗,，生成“白銹”腐蝕。鍍鋅后經(jīng)鉻酸鹽處理,，可以在鋅層上生成一層化學(xué)轉(zhuǎn)化膜,，使活潑的金屬鋅處于鈍態(tài)，這層厚度小于0.5UM的鉻酸薄膜,，能使鍍鋅層的耐腐蝕能力提高6-8陪,。并賦予美麗的裝飾外觀和抗污染能力,。
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b. 鈍化液深度分三種：高中低，為滿足不同客戶的要求,，鈍花色澤分為蘭白,、五彩、黑色,、軍綠色,、金黃色、三價(jià)蘭白和三價(jià)五彩等,。

鉻酸純化鹽三要素
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      鈍化配方雖然很多,，但任何有實(shí)用價(jià)值的配方必須包括主鹽、活化劑和一定的氫離子濃度,。

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+ H; Z* h' ~8 O! J注意事項(xiàng)
4 d8 B# }/ m3 f　　(1)鍍層質(zhì)量要求細(xì)致,、光澤較好。因低濃度鈍化液無(wú)化學(xué)拋光能力,，故必須保持鋅鍍層的質(zhì)量一致,。
, V1 i" q  `9 @( A; J# \  C　　(2)鈍化溫度以15℃～35℃最好。溫度低,，成膜慢,，色淡膜薄,；溫度高,，膜厚而疏松，附著不牢,。自動(dòng)線生產(chǎn)最好控制在25℃左右,，以確保在一定時(shí)間內(nèi)獲得同一色彩。

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- I4 f$ W" }/ w鈍化時(shí)間
　　

      依主鹽濃度,、pH值,、活化劑濃度和溫度而定。自動(dòng)線尤其要保持上述因素在規(guī)范范圍內(nèi),。在其他條件相同時(shí),，夏季鈍化時(shí)間相應(yīng)縮短；冬季則適當(dāng)延長(zhǎng),。

　　(1)鈍化時(shí)零件與鈍化液要相對(duì)運(yùn)動(dòng),，有利于溶液的對(duì)流擴(kuò)散，防止零件粘疊,，使膜層均勻一致。自動(dòng)線上鈍化一定要用壓縮空氣劇烈攪拌,。
& \, n2 ?( e8 M! _- L# Q2 D　　(2)清洗一定要徹底,，熱水的溫度應(yīng)不超過(guò)50℃，否則易掉膜。
+ k# C; B' k) j: X　　(3)彩色鈍化一定要經(jīng)烘烤老化,，以提高膜層的附著力和耐蝕性能,。但老化溫度不得超過(guò)65℃。溫度高時(shí)膜層脫水開(kāi)裂,，耐蝕性明顯降低,。采用紅外線干燥時(shí)除注意溫度外，老化時(shí)間也不得超過(guò)15min,，否則耐蝕性也下降,。

3 Y8 }, p  o( I, f. ]3 u1 i1 x

viney1985

感謝大佬的分享,，向大佬致敬。

喜鵲QX

謝謝樓主分享,，學(xué)習(xí),。

紫衣云夢(mèng)

感謝分享
  |8 p* z' z1 n

遠(yuǎn)祥

表面鍍藍(lán)白鋅，這是我們機(jī)械零部件常用的表面處理方式了,。

超級(jí)C

感謝分享

shudapeng

這個(gè)很重要

機(jī)械菜鳥(niǎo)24K純

感謝分享 很實(shí)用

LGQ9761

遠(yuǎn)祥 發(fā)表于 2018-8-18 20:03
/ F5 R7 ]- Z$ `3 B- F( A表面鍍藍(lán)白鋅,，這是我們機(jī)械零部件常用的表面處理方式了。

# q3 R' q% |, n* e! z- X+ \3 o鍍鋅層厚0.008-0.012

風(fēng)塵笑帥

這個(gè)真的是太給力啊,，樓主,，非常謝謝