NASA Fastener Design Manual 緊固件設(shè)計(jì)手冊(cè) - 翻譯 2/14

達(dá)文中

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(guò)電鍍的安全操作溫度會(huì)導(dǎo)致由于氫脆和失去腐蝕保護(hù)而導(dǎo)致的緊固件過(guò)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
; D+ O% \/ _1 T最常見(jiàn)的航空航天緊固件電鍍材料是鎘,。電鍍是通過(guò)電沉積來(lái)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(shí)內(nèi)，在375℉【約為190.6℃】的溫度下烘烤23小時(shí),。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℃】。

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" C8 R& l, R0 F5 Z( [( S鍍鋅
鋅也是一種常見(jiàn)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?yàn)殄冧\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(huì)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,。)
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磷酸鹽涂層
鋼或鐵通過(guò)用稀釋的磷酸溶液處理材料表面來(lái)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(duì)于重鋅)到400°F(對(duì)于磷酸鐵)時(shí)開(kāi)始退化,。
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鍍鎳
( j/ E2 K. Q/ E1 U: v* E' ^$ a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(huì)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(wèn)題，目前它仍然不常用于電鍍緊固件,。
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離子氣相沉積鍍鋁
離子氣相沉積鋁電鍍是由McDonnell-Douglas公司開(kāi)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(shì)：(1)不產(chǎn)生氫脆,。(2)對(duì)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(diǎn)：(1)由于該工藝必須在專門(mén)設(shè)計(jì)的真空室中進(jìn)行,，因此相當(dāng)昂貴,。(2)在鹽霧試驗(yàn)中，鎘的性能優(yōu)于離子氣相沉積的鋁,。
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: T. C" U* R8 ^% w1 m3 `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(shí)電鍍銅和鎳,。鍍鉻也有氫脆問(wèn)題,。但是,，對(duì)于800℉到1200℉的最高工作溫度，它是可以接受的,。
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' s3 \& |" I0 A1 P! sSerrnatel W和SerrnaGard
Sermatel W和SermaGard是專有涂料,，由無(wú)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(cè)試了Sermatel W涂層緊固件,，沒(méi)有發(fā)生退化。) 由于緊固件被完全涂覆,，這種涂覆過(guò)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(méi)有鍍有Sermatel W或SermaGard涂層的“現(xiàn)貨的”緊固件,，但該公司將對(duì)緊固件或機(jī)械零件進(jìn)行少量訂購(gòu)。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(huì)導(dǎo)致涂層嚴(yán)重退化,。
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) o& j2 J! B& C1 D- C7 l+ i: vStalgard
& P) y4 q: A6 y$ t/ n7 yStalgard是一種專有的涂層工藝[3]，包括有機(jī)涂層,，無(wú)機(jī)-有機(jī)涂層,，或兩者兼而有之，用于耐腐蝕,。根據(jù)Stalgard測(cè)試數(shù)據(jù),，其涂層在鹽霧和風(fēng)化測(cè)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。
2 h; y" i. V4 G+ F0 U- q& E擴(kuò)散鍍鎳鎘
這種工藝是由航空航天公司開(kāi)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(shí)，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(gè)過(guò)程成本高昂,，并且需要嚴(yán)密的控制。


$ R9 w6 T7 |! m( G5 q鍍銀
對(duì)于大多數(shù)緊固件應(yīng)用來(lái)說(shuō),，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(rùn)滑劑的雙重作用,。鍍銀可用于1600°F,，是良好的高溫潤(rùn)滑劑。由于銀在正常的大氣中暴露會(huì)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(rùn)滑劑。因此,，扭矩表的正�,！案膳ぞ亍敝祽�(yīng)降低50%，以適應(yīng)這種潤(rùn)滑劑,。
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& E, B5 B' d( s$ a' \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(huì)在連接處產(chǎn)生電偶腐蝕或氧化。鈍化是通過(guò)用酸對(duì)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(guò)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。

+ s) U6 X3 I; Z% e/ ]. u- I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。

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

[2] Jenkintown, Pennsylvania

[3] Eico Industries, Rockford, Illinois.

  C& c$ h& A# I3 u6 }3 S參考文獻(xiàn)
' |: b" r! O; S! }3 t" T1,，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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