不鏽鋼螺栓表面處理 及螺栓講解

       不鏽鋼螺栓緊固件表面處理的選擇

  對於一個特定的設計,選擇何表面處理,是每一個設計者都面臨的問題。可選擇的表面處理類型很多,從普通油到金。但設計者應該選擇可以經濟的達到目的的表面處理。

  由於幾乎所有商業緊固件都是由碳鋼、合金鋼製成,一些種類的緊固件希望能防止腐蝕,即使使用防腐蝕材料的緊固件,仍然需要表面處理來防止不同材料的腐蝕。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程中脫落,對於不鏽鋼螺栓緊固件,鍍層還需足夠薄,使得鍍後螺紋仍能旋合。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。對於表面處理,人們一般關注的是美觀和防腐,但緊固件的主要功能是緊固零部件,而表面處理對緊固件的緊固性能也有很大的影響,所以,選擇表面處理時,也應考慮緊固性能的因素,即安裝扭矩—預緊力的一致性。一名高水平的設計者,不僅應考慮設計,還因注意到裝配的工藝性,甚至環保要求。下面根據上述因素簡要介紹一些緊固件常用的鍍層,以供設計人員和緊固件從業人員參考。  不鏽鋼螺栓電鍍鋅  電鍍鋅是商業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(塗)層中最低的。一般電鍍鋅中性鹽霧試驗在72小時之內,也有採用特殊封閉劑,使得中性鹽霧試驗達200小時以上,但價格貴,是一般鍍鋅的5~8倍。  電鍍鋅加工過程易產生氫脆,所以10.9級以上的螺栓一般不採用鍍鋅的處理.雖然鍍後可以用烘箱去氫,但因鈍化膜在60℃以上時將遭破壞,因此去氫必須在電鍍後鈍化前進行。如此可操作性差,加工成本高。在現實中,一般生產廠不會主動去氫,除非特定客戶的強制要求。  電鍍鋅的緊固件扭矩—預緊力一致性較差,且不穩定,一般不用于于重要部位的連接。為了改善扭矩—預緊力一致性,也可採用鍍後塗覆潤滑物質的方法改善和提高扭矩—預緊力一致性。  不鏽鋼螺栓磷化  磷化相對鍍鋅便宜,耐腐蝕性能比鍍鋅差。磷化後應塗油,其耐腐蝕性能的高低與所塗油的性能有很大的關係。例如,磷化後塗一般的防鏽油,中性鹽霧試驗也只有10~20小時。塗高檔的防鏽油,則可達72~96小時。但其價格是一般磷化塗油的2~3倍。  緊固件磷化常用的兩種,鋅系磷化和錳系磷化。鋅系磷化潤滑性能比錳系磷化好,錳系磷化抗腐蝕性,耐磨性鍍鋅較好。它的使用溫度可達華氏225度到400度(107~204℃)。  工業用緊固件很多用磷化塗油處理。因為它扭矩—預緊力一致性很好,裝配時能保證達到設計所預期的緊固要求,所以在工業中使用較多。特別是一些重要零部件的連接。如,鋼結構連接副,發動機的連杆螺栓、螺母,缸蓋、主軸承、飛輪螺栓,車輪螺栓螺母等。  高強度螺栓採用磷化,還可以避免氫脆問題,所以在工業領域10.9級以上的螺栓一般採用磷化表面處理。  不鏽鋼螺栓氧化(發黑)  發黑+塗油是工業緊固件很流行的鍍層,因為它最便宜,並且在油耗盡之前看起來不錯。由於發黑幾乎無防鏽能力,所以無油後它很快就會生鏽。就是在有油狀態下,其中性鹽霧試驗也只能達到3~5小時。  發黑的緊固件扭矩—預緊力一致性也很差。如需提高,可以在裝配時在內處螺紋上塗抹油脂後再旋合。  不鏽鋼螺栓電鍍鎘  鎘鍍層耐腐蝕性能很好,特別是在海洋性大氣環境下的耐腐蝕性較其他表面處理好。電鍍鎘的加工過程中的廢液處理費用大,成本高,其價格約是電鍍鋅的15~20倍。所以在一般行業不使用,只用於一些特定的環境。如,用於石油鑽井平臺和海航飛機用緊固件。  不鏽鋼螺栓電鍍鉻  鉻鍍層在大氣中很穩定,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領域很少使用,因為好的鉻電鍍緊固件與不鏽鋼同樣昂貴,只是使用不鏽鋼強度不夠時,才用鍍鉻緊固件代替。  為了防止腐蝕,鍍鉻前應首先鍍銅和鎳。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題。  不鏽鋼螺栓鍍銀、鍍鎳  銀鍍層既可以防腐蝕,又可以作為緊固件的固體潤滑劑。由於成本原因,螺母使用鍍銀,螺栓不用,有時小螺栓也鍍銀。銀在空氣中失去光澤,但可以在華氏1600度下作用。所以,人們利用其耐高溫和潤滑的特性,用於在高溫下工作的緊固件,以防止螺栓、螺母的氧化咬死。  緊固件鍍鎳,主要用於既要防腐,又要導電性好的地方。如車輛電瓶的引出端子等。  不鏽鋼螺栓熱浸鋅  熱浸鋅為鋅加熱到液體下熱擴散塗層。其鍍層厚度在15~10μm,並且不易控制,但搞腐蝕性好,多用於工程中。熱浸鋅加工過程中汙染嚴重,有鋅廢料和鋅蒸汽等。  由於鍍層厚,在緊固件中引發了內外螺紋難以旋合的問題。解決此問題有兩種方法。一種是在鍍後再攻內螺紋,雖然解決了螺紋旋合的問題。但也降低了防腐性能。一種是在螺母攻絲時,使螺紋大於標準紋約有0.16~0.75mm(M5~M30),然後再熱浸鋅這樣雖然也可解決旋合難題,但付出了強度降低的代價。目前,有一種防松螺紋——美國「施必牢」內螺紋可以解決此難題。因其內螺紋與外螺紋未緊固時容隙大,可以用於容得下厚的塗層,所以不影響旋合性,同時防腐性能和強度亦保持原樣,不受影響。  因熱浸鋅加工的溫度原因,它不能用於10.9級以上的緊固件。  不鏽鋼螺栓滲鋅  滲鋅為鋅粉固態冶金熱擴散塗層。其均勻性好,螺紋、盲孔內都能獲得均勻層。鍍層厚度為10~110μm,並且誤差可控制在10%。它與基體的結合強度和防腐性能在鋅塗層中(電鍍鋅、熱浸鋅、達克羅)是最好的。其加工過程無汙染,最環保。  不鏽鋼螺栓達克羅  不存在氫脆問題,並且扭矩—預緊力一致性能很好。如不考慮六價鉻的環保問題,它實際上最適用於高防腐要求的高強度緊固件。

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