緊固件的表面處理——電鍍

 之前我們有講過壓鉚類緊固件的標(biāo)識(shí)，曾提過表面處理的后綴代號(hào)，這些代號(hào)代表了其表面的電鍍類型。 

  今天，我們將緊固件中常用常見的一些表面處理方式做了一份明細(xì)資料，如下表：

二、關(guān)于電鍍：

電鍍就是在緊固件上鍍上一層金屬鍍層來改變其表面性質(zhì)，使其不易氧化腐蝕，鍍層金屬一般多采用耐腐蝕性的金屬。

電鍍不僅能增強(qiáng)緊固件的抗腐蝕性，還可增加硬度防止磨損，提高導(dǎo)電性、耐熱性，以及使表面更光滑美觀。

電鍍是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝。下面簡要介紹一些緊固件常用的鍍層。

1、電鍍鋅

電鍍鋅是緊固件最常用的鍍層，外觀好看也比較便宜，有白鋅、藍(lán)鋅、彩鋅、黑鋅等色彩。與其它金屬鍍層相比鋅是相對(duì)便宜又易電鍍的一種金屬，然而呢它的防腐蝕性能一般，電鍍鋅中性鹽霧試驗(yàn)在72小時(shí)之內(nèi)，當(dāng)然也有采用特殊封閉劑，可使中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)200小時(shí)以上，但價(jià)格比較貴是一般鍍鋅的5~8倍。

下圖為電鍍藍(lán)白鋅的螺絲：

下圖為電鍍彩鋅的螺絲：

2、電鍍鎳

電鍍鎳的緊固件一般用于既要防腐蝕性高，又要導(dǎo)電性好的地方。電鍍鎳層在空氣中的穩(wěn)定性很高，由于金屬鎳具有很強(qiáng)的鈍化能力，在表面能迅速生成一層極薄的鈍化膜，能抵抗大氣、堿和某些酸的腐蝕。電鍍鎳有優(yōu)良的拋光性能，經(jīng)拋光后其光澤可長期保持，且鎳鍍層的硬度較高可提高緊固件的耐磨性。

下圖為電鍍鎳的內(nèi)六角螺栓：

3、氧化

氧化發(fā)黑+涂油是工業(yè)緊固件很流行的鍍層,因?yàn)樗畋阋瞬⑶以谟秃谋M之前看起來不錯(cuò)。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)。發(fā)黑的緊固件扭矩—預(yù)緊力一致性也很差。如需提高,可以在裝配時(shí)在內(nèi)處螺紋上涂抹油脂后再旋合。

下圖為氧化發(fā)黑的螺栓：

4、電鍍鉻

在緊固件上用鉻鍍層一般是作為裝飾作用。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。好的電鍍鉻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，因此在防腐蝕性要求較高的工業(yè)領(lǐng)域很少使用。為了防止腐蝕,鍍鉻前應(yīng)首先鍍銅和鎳。鉻鍍層可以承受650℃的高溫，但與電鍍鋅一樣存在氫脆問題。

三、電鍍標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量檢驗(yàn)：

緊固件表面處理國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5267.1-2002螺紋緊固件電鍍層標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)包括：GB/T5267.1-2002緊固件電鍍層，GB/T5267.2-2002緊固件非電解鋅片涂層兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4042-1999螺紋緊固件電鍍層標(biāo)準(zhǔn)。

緊固件的表面處理，主要目的是使緊固件提高防腐蝕能力，以增加緊固件使用的可靠性和適應(yīng)性，主要衡量標(biāo)準(zhǔn)是耐腐蝕性，其次是外觀。

緊固件電鍍層的質(zhì)量主要從以下幾個(gè)方面來判斷：

1、外觀檢查

緊固件表面應(yīng)光滑、光澤度好無漏鍍層面，不得有臟污、孔隙、針孔、剝離、燒焦鍍層、灰暗、起皮、結(jié)皮狀況和明顯條紋以及麻點(diǎn)、黑色鍍?cè)?、鈍化膜疏松、龜裂、脫落和嚴(yán)重的鈍化痕跡。

2、鍍層厚度

緊固件的鍍層厚度直接關(guān)系到它在大氣中的耐腐蝕強(qiáng)度，但是過于厚的話在安裝過程中反而會(huì)產(chǎn)生螺紋干涉，建議一般鍍層厚度為4～12um。

熱浸鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)的平均厚度為54 um（稱呼徑≤3/8為43 um），最小厚度為43 um（稱呼徑≤3/8為37 um）。

3、鍍層分布

采用不同的沉積方法，鍍層在緊固件表面上的聚集方式也不同。電鍍時(shí)鍍層金屬并不是均勻地沉積在外周邊緣上，轉(zhuǎn)角處獲得較厚鍍層。在緊固件的螺紋部分，最厚的鍍層位于螺紋牙頂，沿著螺紋側(cè)面漸漸變薄，在牙底處沉積最薄。

而熱浸鍍鋅正好相反，較厚的鍍層沉積在內(nèi)轉(zhuǎn)角和螺紋底部，機(jī)械鍍的鍍層金屬沉積傾向與熱浸鍍相同，但是更為光滑而且在整個(gè)表面上厚度要均勻得多。

4、氫脆

緊固件在加工和處理過程中，尤其在鍍前的酸洗和堿洗以及隨后的電鍍過程中，表面吸收了氫原子沉積的過程中產(chǎn)生氫。當(dāng)緊固件擰緊時(shí)，氫朝著應(yīng)力最集中的部分轉(zhuǎn)移，引起壓力增高到超過它的強(qiáng)度并產(chǎn)生微小的表面破裂，氫滲入到新形成的裂隙中去。這種壓力-破裂-滲入的循環(huán)一直繼續(xù)到緊固件斷裂。通常發(fā)生在第一次應(yīng)力應(yīng)用后的幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)。為了消除氫脆的威脅，緊固件要在鍍后3小時(shí)內(nèi)加熱烘烤，以使氫從鍍層中滲出，通常在200℃左右的溫度下進(jìn)行，處理時(shí)間根據(jù)其要求的抗拉強(qiáng)度來決定。

由于機(jī)械鍍鋅是非電解質(zhì)的，這實(shí)際上消除了氫脆的威脅，因此熱浸鍍的緊固件很少發(fā)生氫脆。

四、緊固件的熱處理：

熱處理是將緊固件通過一定的加熱，保溫和冷卻，使其內(nèi)部組織發(fā)生變化從而獲得預(yù)期的性能、組織和結(jié)構(gòu)的工藝過程。退火、正火、淬火、回火是熱處理中的“四把火”,其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可。

退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度并保溫一定時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，使其內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，使前道工序產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力得以釋放，獲得良好的工藝性能和使用性能為進(jìn)一步淬火作準(zhǔn)備。

正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，可用于對(duì)一些要求不高的零件作為最終熱處理。

淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機(jī)鹽溶液、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。

回火是將淬火后的工件在高于室溫而低于650℃的適當(dāng)溫度下進(jìn)行較長時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，它可降低淬火后工件的脆性。

四把火隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝。為了獲得一定的強(qiáng)度和韌性，把淬火和高溫回火結(jié)合起來的工藝，稱為調(diào)質(zhì)。