聽過不一定見過,這就是熱鍍鋅工藝,長見識了(附緊固件表面處理知識)

 

熱鍍鋅（galvanizing） 也叫熱浸鋅和熱浸鍍鋅：是一種有效的金屬防腐方式，主要用於各行業的金屬結構設施上。是將除鏽後的鋼件浸入500℃左右融化的鋅液中，使鋼構件表面附著鋅層，從而起到防腐的目的。

熱鍍鋅工藝流程：成品酸洗-水洗-加助鍍液-烘乾-掛鍍-冷卻-藥化-清洗-打磨-熱鍍鋅完工。

選擇何種表面處理，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，但原則只有一個」經濟、實用」。

由於幾乎所有商業緊固件都是由碳鋼、合金鋼製成，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程中脫落，對螺紋緊固件，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，以供緊固件從業人員參考。

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。

磷化

一項基本原則磷化相對鍍鋅便宜，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，耐磨性較鍍鋅好。它的使用溫度可達華氏225度到400度（107~204℃）。特別是一些重要零部件的連接。如，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。

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。

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。

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。

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。

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15~100μm，並且不易控制，但耐腐蝕性好，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。因熱浸鋅加工的溫度原因，（340-500C）它不能用於10.9級以上的緊固件。

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。

達克羅

不存在氫脆問題，並且扭矩—預緊力一致性能很好。如不考慮價鉻和環保問題，它實際上最適用於高防腐要求的高強度緊固件。

1. 鍍前處理分類

電化學除油：也叫電解除油，將零件置於陰極或陽極上，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，並且產生的氧氣對表面的附著物具有強烈的撕裂作用。

電化學除油按工件性分陰極法與陽極法，還有陰陽極聯合法，陰極法除油效果效率比陽極法高，基體不受腐蝕，但容易滲氫，適用於鋁鋅錫鉛銅等有色金屬及合金件除油，陽極除油效率比陰極低，對有色金屬腐蝕大，適用於高碳鋼、彈性材料零件。

化學除鏽：化學除鏽多採用酸性溶液，因而又叫酸洗，又稱為侵蝕，分強侵蝕，弱侵蝕（活化）

2. 鍍前處理流程

3. 鍍鋅工藝簡介

氯化鉀鍍鋅的工藝特點：

氯化鉀鍍鋅對零件材料的適鍍性鉸廣，電流效率高，很適宜於緊固件的滾鍍生產。另外，氯化鉀鍍鋅可允許較寬的電流密度，並且鍍液穩定，不含絡合物，廢水處理簡單。因此大部廠家都採用氯化鉀鍍鋅工藝。

4. 操作要點

1）零件的裝載量及電流的控制：

產品的大小、長短各異，而且相差較大，為了便於操作，適應工藝要求，特別規定了產品裝載量：各種規格產品都以上圓為30釐米，下圓為25釐米，高25釐米的錐形水桶，裝滿4桶為一個電鍍槽（即3個滾桶）的裝載量。再根據此量計算得出各種零件的總表面積，然後乘以工藝要求的電流密度，確定零件鍍鋅的電流範圍，各規格產品的電流控制詳見附表，以供參考。

標準件鍍鋅電流對照表

2）鍍層厚度與電鍍時間的控制

在產品的裝載量和電流大小都控制在一定值時，鍍層厚度只取決於電鍍時間的長短。時間越長鍍層厚度越厚。鍍層厚度要求與時間的控制如下表：

鍍層厚度（μm）

電鍍時間（分鐘）

5

60-80

5-7

80-100

7-9

90-120

9-12

120-140

12-15

140-150

15-18

150-170

3）光亮劑的添加

　　為了獲得光亮的鍍層，在每班要加入光亮劑和柔軟劑。添加時以5-10倍的水稀釋加入。光亮劑加入太少會得不到光亮、理想的鍍層；如果加入過多，就會引起鍍層發脆、疏鬆，甚至因光亮過量而析出有機雜物，夾附於鍍層，導致鍍層起泡、脫皮。光亮劑添加量與通電時間、電流大小成正比，以消耗量60-120ml/KAh的範圍內適量添加。每班以4小時計：加柔軟劑200ml，光亮劑1000ml。

5. 鍍液的維護

a) 氯化鉀鍍液較穩定，槽液成份單班生產時每周化驗一次，兩班生產時三天分析一次，根據分析結果作必要的補充。並作好鍍液工藝檢查記錄。

b) 每班測量一次鍍液的PH值，PH上升可用稀鹽酸調整至5-6，並檢查鋅板消耗情況，並及時補充。

c) 每天下班前都要吸撈槽底的金屬物，防止金屬溶於溶液影響其性能和鍍層的質量。

d) 定期進行大處理，一般規定為1-2個月處理一次，並作好鍍液工藝檢查記錄。

6. 鍍（鋅）後工藝簡介

零件在酸洗、陰極電解除油及電鍍過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，內應力增大，產生脆性稱為氫脆。

除氫處理

為了消除氫脆，一般採用鍍後熱處理，使氫逸出。溫度越高時間越長，除氫越徹底，但超過250℃鋅結晶組織將變形，發脆，耐蝕性明顯下降。實踐溫度：200±10 ℃，不同標準件產品除氫工藝見下表：

零件名稱

最短時間h

10.9級產品

4

12.9級產品

6

硬度HV400-500彈性墊圈

8

硬度HV500-600彈性墊圈

12

自攻釘

2

自攻鎖緊螺釘

6

*注意：鍍後四小內進行，爐溫均勻一致

鈍化處理

a. 鋅的化性質活潑，在空氣中很容易氧化變暗，生成「白鏽」腐蝕。鍍鋅後經鉻酸鹽處理，可以在鋅層上生成一層化學轉化膜，使活潑的金屬鋅處於鈍態，這層厚度小於0.5UM的鉻酸薄膜，能使鍍鋅層的耐腐蝕能力提高6-8陪。並賦予美麗的裝飾外觀和抗汙染能力。

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、三價蘭白和三價五彩等。

鉻酸純化鹽三要素

鈍化配方雖然很多，但任何有實用價值的配方必須包括主鹽、活化劑和一定的氫離子濃度。

注意事項

(1)鍍層質量要求細緻、光澤較好。因低濃度鈍化液無化學拋光能力，故必須保持鋅鍍層的質量一致。

(2)鈍化溫度以15℃～35℃最好。溫度低，成膜慢，色淡膜薄；溫度高，膜厚而疏鬆，附著不牢。自動線生產最好控制在25℃左右，以確保在一定時間內獲得同一色彩。

鈍化時間

依主鹽濃度、pH值、活化劑濃度和溫度而定。自動線尤其要保持上述因素在規範範圍內。在其他條件相同時，夏季鈍化時間相應縮短；冬季則適當延長。

(1)鈍化時零件與鈍化液要相對運動，有利於溶液的對流擴散，防止零件粘疊，使膜層均勻一致。自動線上鈍化一定要用壓縮空氣劇烈攪拌。

(2)清洗一定要徹底，熱水的溫度應不超過50℃，否則易掉膜。

(3)彩色鈍化一定要經烘烤老化，以提高膜層的附著力和耐蝕性能。但老化溫度不得超過65℃。溫度高時膜層脫水開裂，耐蝕性明顯降低。採用紅外線乾燥時除注意溫度外，老化時間也不得超過15min，否則耐蝕性也下降。

一、磷化

定義：金屬在含有錳、鐵、鋅的磷酸鹽溶液中進行化學處理，使金屬表面生成一層難溶於水的磷酸鹽保護膜。

磷化，屬化學轉化膜處理（鋅的鉻酸鹽鈍化、鋼鐵的磷化、氧化）

磷化相對鍍鋅便宜，耐腐蝕性能比鍍鋅差。

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，耐磨性較鍍鋅好。它的使用溫度可達華氏225度到400度（107~204℃）。

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。特別是一些重要零部件的連接。如，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。

1. 磷化的分類及應用

按磷化成膜體系分：鋅系、鋅鈣系、鋅錳系、錳系、鐵系、非晶相鐵系。

按磷化膜厚（膜重）分類)(GB/T6807-2001)：次輕量級（0.1-1.0g/m2）；輕量級（1.1-1.4）次重量級（4.6-7.5）重量級（>7.5 一般作為塗裝底層參考依據,越厚越不適用。

處理溫度：常溫即室溫；低溫：25-45℃；中溫：60-76 ℃；高溫：大於80℃。

磷化處理方式分類：刷塗方式、全浸泡方式、全噴淋方式、噴淋-浸泡結合方式。

還有按促進劑例型分類……..

磷化膜功能分類：塗裝打底、防蝕磷化、冷加工潤滑、耐磨磷化。

2. 標準件常用磷化液配方及工藝(參考)

磷化簡化流程：除油---酸洗---(黑化)---磷化---封閉---老化---幹後侵油

普通標準件配方

車輪螺栓及要求細膜磷化配方

磷酸二氫鹽：30-50g/l

磷酸二氫鹽：40-55g/l

碳酸錳:50-70g/l

碳酸錳:30-60g/l

硝酸鋅:80-100g/l

硝酸鋅:70-90g/l

總酸度（點）:50-70

硝酸鈣:20-30g/l

游離酸度（點）:5-7

銷酸銅:0.1-0.5g/l

溫度60-70

總酸度（點）:50-70

時間：8-15分鐘

游離酸度（點）:5-7

PH值：2-2.5(0.5-5PH精密試紙)

溫度60-70℃

時間：8-15分鐘

PH值：2-2.5(0.5-5PH精密試紙)

二、氧化

定義：發藍或發黑，鋼鐵在含有氧化劑的溶液中進行處理，使其表面生成一層均勻的藍黑到黑色膜層的過程

分類：

a. 高溫化學氧化（鹼性化學氧化）

b. 常溫化學氧化（酸性化學氧化）

工藝：

a. 在強鹼（氫氧化鈉）溶液裡添加氧化劑（亞硝酸納），在135～145℃，60～90min →　肥皂液，3～5min → 水洗、乾燥及浸油。

b. 表面生成極薄的Fe3O4為主要成分的氧化膜、0.5~1.5μm。

功能：提高零件的耐蝕性、潤滑性、改善外觀。

適用於質量外觀要求不嚴的農機產品。

來源：金蜘蛛緊固件網綜合整理

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