Kinnitusvahendidon ühenduste kinnitamiseks kasutatavate mehaaniliste seadmete kõige levinumad komponendid, mida kõiki kasutatakse spetsiifilistes keskkondades. Kinnitusdetailide ja keskkonna pikaajaline koostoime muudab alati nende olekut ja toimivust, st tekib korrosioon, mis on kinnitusdetailide rikke üks peamisi vorme. Kinnitusdetailide kerge korrosioon mõjutab keermete eemaldatavust ja korduvkasutatavust, samas kui tugev korrosioon kahjustab komponentidevahelise ühenduse tugevust ning toob kaasa isegi detailide äkilise rikke ja katastroofilised õnnetused. Seetõttu on kinnitusdetailide korrosioonivastane -teema olnud alati suurt muret tekitanud.
Levinud{0}}korrosioonivastased tehnoloogiad kinnitusdetailide jaoks
Kinnitusdetailide korrosioonivastane-töötlemine moodustab töödeldava detaili pinnale tavaliselt teatud meetodite abil katte või korrosioonivastase kihi, et väliskeskkond ei mõjutaks kinnitusvahendeid ja saavutaks korrosioonikindluse. Kinnitusdetailide jaoks on neli peamist levinumat-korrosioonivastast tehnoloogiat: kiletöötlustehnoloogia, metallide katmise tehnoloogia, katmistehnoloogia ja metalli (nt roostevaba terase) sisemise struktuuri muutmine.
1. Kile töötlemise tehnoloogia
Kiletöötlustehnoloogia viitab peamiselt stabiilse keemilise (elektrokeemilise) muunduskile genereerimisele metalli pinnale keemiliste või elektrokeemiliste meetodite abil. Näiteks linna raudteesõidukites kasutatakse kinnitusdetailide kiletöötluseks laialdaselt mustamis-/sinisemistöötlust ja fosfaattöötlust.
1.1 Mustamine ja siniseks muutmine
Protsessi, mille käigus terasdetailid asetatakse oksüdeerijaid sisaldavasse kontsentreeritud leeliselisesse lahusesse ja töödeldakse neid teatud aja jooksul umbes 140 kraadi juures, et moodustada terasdetailide pinnale keemiline oksiidkile (mis koosneb peamiselt Fe₃O4-st), nimetatakse mustamiseks/sinistamiseks.
Mustamise/sinisestamise töötluse tehnilised omadused:
1) Kile paksus on 0,5-1,5 μm.
2) Neutraalse soola pihustustesti (NSS) aeg on tavaliselt ainult 2–5 tundi, mille jooksul on oksiidkile purunenud ja ilmub isegi palju roostet.
3) Madal vesiniku hapruse tundlikkus, saab kasutadaülitugevad{0}}poldid.
4) Kinnitusvahendina on selle pöördemomendi-eelkoormuse järjepidevus halb.
5) ere värv ja hea dekoratiivne efekt.
6) Madalad kulud.
1.2 Fosfaaditöötlus
Terasest osade sukeldamist lahusesse, mis sisaldab mangaani, fosforhapet, fosfaati ja muid reagente, et moodustada metalli pinnale vees -lahustumatu fosfaadi muunduskile, nimetatakse fosfateerimiseks. Fosfaaditöötluse tehnilised omadused on järgmised:
1) Kile on tugevalt aluspinnaga ühendatud (paksus 1-50 μm).
2) Neutraalse soola pihustustesti (NSS) aeg võib ulatuda 10–20 tunnini ja mõnel kuni 72 tunnini.
3) Kehv mehaaniline tugevus ja rabe tekstuur.
4) Kinnitusvahendina on selle pöördemomendi-eelkoormuse järjepidevus hea.
5) Värv on tume, näiteks helehall, ja dekoratiivne efekt on halb.
6) Madal vesiniku rabestumise tundlikkus, saab kasutada suure -tugevate poltide jaoks.
7) Madalad kulud.
2. Metallkatte tehnoloogia
Metallikatte tehnoloogia on pinnatöötlusprotsess, mille käigus moodustatakse metallmaterjalide pinnale peamiselt õhuke metallikiht, kasutades plaatimistehnoloogiat, et anda metallmaterjalidele dekoratiivsed või kaitsvad omadused. Linnasõidukites kasutatakse kinnitusdetailide metallist katmise tehnoloogiaks peamiselt tsinkimist, aga ka muid spetsiaalseid metallkatteid (kroomimine, nikkelimine, kaadmiumiga katmine, hõbedamine jne).
2.1 Tsingimine
Tsink ja raud segunevad ning nende elektroodi standardpotentsiaal on -0,76 V. Terasest aluspinna puhul on tsinkkate anoodne kate, mis suudab terasest aluspinda paremini kaitsta. Seetõttu kasutatakse kinnitusdetailides väga laialdaselt galvaniseerimistehnoloogiat. Levinud on kolm galvaniseerimismeetodit: kuumtsinkimine, elektrotsinkimine ja mehaaniline galvaniseerimine.
2.1.1 Kuumtsingimine-
Kuum-tsinkimine viitab protsessile, kus terasdetailid sukeldatakse sula vedelasse tsinki, põhjustades töödeldava detaili pinnal rea füüsikalisi ja keemilisi reaktsioone, moodustades metallist tsinkkatte. Kuum-tsinkimiskatte paksus on suhteliselt paks (kuni 30–60 μm) ja selle korrosioonikindlus on suurepärane. Seda kasutatakse laialdaselt pikka aega välitingimustes kasutatavates terasdetailides (näiteks teletornides, maanteede piirded jne). Kinnitusdetailide puhul on kuumtsinkimine üldiselt rakendatav M6 ja kõrgemate poltide puhul, kuid seda ei saa kasutada ülitugevate kinnitusdetailide puhul. Peamine põhjus on see, et kuumtsingimise protsessi töötemperatuur on suhteliselt kõrge (400–500 kraadi), mis võib kergesti põhjustada suure tugevusega kinnitusdetailide pehmenemist ja nende tugevuse vähenemist.
2.1.2 Elektrogalvaniseerimine
Elektrogalvaniseerimine on elektrolüüsi põhimõtte kasutamine, et moodustada terasdetailide pinnale ühtlane, tihe ja hästi{0}}liimitud tsinkkate. Elektrotsingitud tsingikihi paksus on suhteliselt õhuke (5–30 μm) ja selle korrosioonikindlus on galvaniseerivate korrosioonivastaste töötluste hulgas halvim. Kuid selle protsess on lihtne, hind on madal ja sellel on vähe mõju keerme haardumisele, seetõttu kasutatakse seda kinnitusdetailides laialdaselt. Kuna elektrogalvaniseerimisel on suur tundlikkus vesiniku rabestumise suhtes ja vesinikku on raske täielikult eemaldada (elektrotsingitud kiht koorub või kukub maha, kui temperatuur on üle 100 kraadi), ei saa elektrotsinkimist kasutada tugevate{8}}kinnituste puhul.
2.1.3 Mehaaniline galvaniseerimine
Mehaaniline galvaniseerimine viitab pinnatöötlusprotsessile, mille käigus terasdetailid moodustavad tsinkkatte, põrkudes terasdetailide pinda löögiainega keemiliste ainete, nagu tsingipulber, dispergeerija ja kiirendi toimel. Mehaanilise tsingitud kihi paksus on tavaliselt 5–50 μm. Katte pind on tihe ja ühtlane, hea dekoratiivse efektiga ja suurepärase korrosioonikindlusega; pealegi pole sellel puudusi, nagu kuum-karastamine kõrgel temperatuuril ja vesinikhaprus, mis esinevad kuumtsingimises-ja elektrogalvaniseerimises, seega on see pinnatöötlusprotsess, mis sobib eriti hästi kinnitusdetailide korrosioonivastaseks -korrosiooniks.
2.2 Muud metallplaadid
2.2.1 Kroomimine
Metallkattena on kroomil tugeva nakkuvuse, hea kulumiskindluse, suurepärase dekoratiivse efekti ja kõrge kuumakindluse omadused (saab kasutada tavaliselt alla 500 kraadi). Seetõttu on väga ideaalne kasutada kinnitusdetailide metallkattena kroomkatet.
Kroomimise peamised puudused on järgmised:
1) Protsess on keeruline ja enne kroomimist tuleb nikli või vask katta.
2) Kõrge hind.
3) Kroomkate on kõva ja rabe ning kergesti maha kukkuv.
2.2.2 Nikeldamine
Metallkattena on niklil hea elektrijuhtivus, kõrge kõvadus, hea dekoratiivne efekt ja kuumuskindlus (saab kasutada tavaliselt alla 600 kraadi), seega sobib ideaalselt kasutada ka kinnitusdetailide niklit.
Nikeldamise peamised puudused on järgmised:
1) Protsess on keeruline ja enne nikeldamist tuleb vask katta (originaal "enne kroomimist" on kirjaviga).
2) Nikkelkate on poorne ja maatriksi korrosioon kiireneb, kui kate on õhuke.
3) Kõrge hind.
2.2.3 Kaadmiumplaatimine
Metallkattena on kaadmium anoodne kate, millel on tugev vesinikkloriidhappe korrosioonikindlus, madal vesiniku haprus ja hea dekoratiivne efekt. See sobib eriti hästi merekeskkonnas kasutatavate kinnitusdetailide jaoks (näiteks merelennukite ja naftapuurimisplatvormide kinnitusdetailid).
Kaadmiumplaadistamise peamised puudused on järgmised:
① Suur keskkonnasaaste. Kaadmiumi sulamisel tekkiv gaas ja lahustuvad kaadmiumisoolad on mürgised.
② Kõrge hind.
2.2.4 Hõbedamine
Metallkattena on hõbeda suurepärane elektrijuhtivus, suurepärane peegeldusvõime, hea määrdevõime ja suurepärane kuumakindlus (tavaliselt saab kasutada alla 870 kraadi). Seetõttu kasutatakse hõbedamist laialdaselt sellistes valdkondades nagu elektroonika ja elektrotehnika, kõrgsageduslikud komponendid (nt generaatori juhtivad poldid, sõiduki aku väljundklemmid){2}}.
Hõbedamise peamised puudused on järgmised:
① Protsess on keeruline ja enne hõbetamist tuleb vask katta.
② Hind on väga kallis.
2.2.5 Tsingimine-Nikeldamine
Tsink-nikkelkomposiitkate on uut tüüpi legeeritud metallist kate, mis on välja töötatud tsinkimise pinnatöötluse tehnoloogia alusel ja millel on palju eeliseid:
1) Neutraalse soola pihustustesti (NSS) aeg võib ulatuda 500–1500 tunnini.
2) Katte elektroodi potentsiaal jääb Fe ja Zn vahele, mis sobib rohkem alumiiniumdetailidega monteerimiseks.
3) Kõrge katte kõvadus ja hea dekoratiivne efekt.
4) Peaaegu puudub vesinikhaprus, saab kasutadaülitugevad{0}}kinnitused.
5) Hea kuumakindlus (saab kasutada tavaliselt alla 800 kraadi; originaal "8009C" on kirjaviga).
Tsink{0}}nikkelkatte peamiseks puuduseks on selle kõrge hind (ligikaudu 6 korda kõrgem kui tavalisel galvaniseerimisel), kuid selle suurepärast kõikehõlmavat jõudlust tunnustatakse üha laiemalt.
3. Kattetehnoloogia
Pinnakattetehnoloogia on pinnatöötlustehnoloogia, mille käigus kantakse objektide pinnale teatud seadmete ja meetodite abil spetsiifilised katted, et moodustada pinnale tihe, pidev ja ühtlane kile, ning seejärel kuivatatakse ja kõveneb see looduslike või kunstlike meetoditega, moodustades kaitse- või dekoratiivkatte.
Kinnitustes on kõige laialdasemalt kasutatav katmistehnoloogia tsink-kroomkatte tehnoloogia, mis on terasdetailide pinnale moodustatud kate, mille käigus kantakse terasdetailidele tsink-kroomkate ja küpsetatakse läbi täielikult suletud-ahelaga katte, mida tuntakse ka Dacrometi töötlusena. Sellel on järgmised suurepärased omadused:
1) Neutraalse soola pihustustesti (NSS) aeg võib ulatuda 500–1000 tunnini.
2) Hea läbilaskvus.
3) Puudub tundlikkus vesiniku rabestumise suhtes.
4) Madal keskkonnasaaste.
5) Kinnitusvahendina on selle pöördemomendi-eelkoormuse püsivus väga hea.
6) Mõõdukas hind (ligikaudu 2 korda tavalisest galvaniseerimisest).
Dacromet-ravi peamised puudused on järgmised:
1) Halb kulumiskindlus (kõvadus on ainult 1 H).
2) Ühevärviline (ainult hõbevalge ja hõbehall), halb dekoratiivne efekt.
3) Kehv elektrijuhtivus, ei sobi juhtivate ühendustega osadele.
4. Terase mikrostruktuuri muutmine
4.1 Kompositsiooni muutmine (nt roostevaba teras)
Roostevaba teras on lühend roostevabast happe{0}}kindlast terasest, millel on suurepärane korrosioonikindlus ja hea dekoratiivne efekt ning mida kasutatakse laialdaselt erinevates valdkondades. Praegu arvatakse üldiselt, et roostevaba terase korrosioonikindluse mehhanism on peamiselt järgmine:
1) Kui Cr-sisaldus ületab 13%, tõuseb terase elektroodi potentsiaal negatiivsest potentsiaalist positiivseks, muutes terasmaatriksi enda "inertseks";
2) Cr moodustab teraspinnale tiheda Cr--rikka passiivse kile, et kaitsta maatriksit veelgi;
3) Vastavalt mikrostruktuurile saab roostevaba terase jagada martensiitseks, ferriitteraseks, austeniitseks, austeniitseks -ferriitseks roostevabaks teraseks jne. Nende hulgas on austeniitsel roostevabal terasel parim korrosioonikindlus, näiteks A2 ja A4 seeria roostevaba teras.
Roostevabal terasel on peamiselt järgmised puudused:
① Madal voolavuspiir (tavaliselt mitte üle 300 MPa), ei sobi peamiste konstruktsiooniosade ühendamiseks;
② Keerme kinnikiilumine: roostevabast terasest poltide pingutamisel on keerme pinda lihtne kahjustada ja sel ajal tekib spontaanselt oksiidikiht, mis halvendab veelgi poldi haardumist ja lukustumist;
③ Aldis teradevahelisele korrosioonile: teatud temperatuuril moodustavad roostevaba terase C ja Cr ühendeid, eriti terade piiride lähedal, mis põhjustab "Cr{0}}vaesestatud alade" tekkimist terade piiridel ja põhjustab teradevahelist korrosiooni;
④ Halb korrosioonikindlus Cl⁻ keskkonnale (välja arvatud A4 roostevaba teras);
⑤ Kõrge hind (umbes 4 korda suurem kui Dacromet-ravi puhul).
4.2 Kuumtöötluse oleku muutmine
Terasmaterjalid on peamiselt mitmefaasilised struktuurid (lisandid, karbiidid, intermetallilised ühendid ja muud teised faasid esinevad terases tavaliselt katoodidena, samas kui Fe maatriks toimib anoodina). Mitmefaasilise struktuuri iga faasi vahel on potentsiaalide erinevus, moodustades korrosiooni mikroraku. Teine faas võib olla kas anoodne passivatsioonifaas või katoodne lahustumisfaas, mis mõlemad mõjutavad maatriksi korrosioonikindlust.
Võttes näiteks roostevaba terase, vajavad selle keevitus- ja kuumtöötlusprotsessid erilist ettevaatust. Kui roostevaba terast kuumutatakse temperatuuril 400–850 kraadi, sadestub pärast kõrgel -temperatuuril lahusega töötlemist piki terapiire suur hulk Cr₂3C₆ ja Cr₇C3 karbiide, moodustades terade piiride lähedal Cr{4}}vaesestunud ala. Karbiidid toimivad korrosioonielemendi katoodina ja Cr{6}}vaesestatud ala toimib korrosioonielemendi anoodina, põhjustades seega teradevahelist korrosiooni ja roostevaba terase korrosioonikindluse olulist vähenemist.
