Как выбрать покрытие для крепежных деталей

Coatings Today - 30.01.2023
Ответов: 1
Просмотров: 107

Меня попросили выбрать металлические покрытия для крепежных деталей. Можете ли вы дать рекомендации по выбору покрытия?

  • Марк Скарио

    Ответить

    Хотя хорошо известно, что покрытия улучшают характеристики крепежа, повышая его долговечность, важность выбора подходящего покрытия часто упускается из виду. Распространенные варианты покрытий для крепежных деталей по стальной подложке: цинк, механический цинк, цинк-никель, олово-цинк, цинк-железо и цинк-ламельные покрытия. При выборе подходящего покрытия для крепежа необходимо учитывать определенные факторы. Всегда разумно начинать, думая о конечном результате. Важно определить и учесть конкретные требования к крепежу в условиях эксплуатации, чтобы выбрать наиболее подходящее покрытие. Для начала нужно задать правильные вопросы о таких факторах, как требования к коррозионной стойкости, долговечности, температуре, напряжению при кручении и др.

    Учитывая, что в отрасли большое внимание уделяется коррозионной стойкости, давайте начнем с популярного и полезного инструмента при рассмотрении металлических покрытий для стальной подложки: таблицы электрохимического ряда напряжений металлов в морской воде (рисунок 1). В таблице представлено сравнение различных металлов, нанесенных на сталь, при измерении электрического потенциала в вольтах. Чем дальше друг от друга расположены металлы на графике, тем больше они отличаются друг от друга, что приводит к более высокому потенциалу коррозии.

    Начнем с верхней части таблицы: у нас есть алюминий, который очень активен (анодный) по сравнению с железом (наша обычная подложка), а в нижней части мы видим золото, очень благородный металл (катодный) по отношению к железу. Покрытия, которые более активны, чем сталь, защитят нижележащую подложку. К ним относятся цинк, кадмий, цинк-никель и алюминий. Покрытия, которые более благородны, чем сталь, не будут «жертвенными» по отношению к стали. К ним относятся никель, олово и медь.

    Углубляясь в эту тему, давайте посмотрим на железо в середине, выделенное красным. Непосредственно над ним находится цинк-никель 12%. Разность потенциалов в электрохимическом ряду между железом и цинк-никелем составляет всего 0,1; если вы сравните эту разницу с железом/цинком, она составит 0,31. Это различие определяет скорость коррозии расходуемого покрытия и должно быть одним из факторов, которые следует учитывать при выборе покрытия для крепежа. Следующие факторы, на которые можно обратить внимание, — это долговечность и термостойкость. Будет ли крепеж подвержен истиранию и при какой температуре будет эксплуатироваться? (Для примера остановимся на цинк-никеле).

    Цинк-никелевые покрытия все чаще используются во многих отраслях промышленности, когда требуется высокая коррозионная стойкость и эксплуатационные характеристики. С точки зрения долговечности цинк-никель имеет твердость по Виккерсу от 400 до 500 HV (по сравнению с чисто цинковым покрытием, твердость которого составляет приблизительно 100 HV). Поскольку транспортировка и сборка могут оказать негативное влияние на более мягкие покрытия, например, цинковые и цинк-ламельные, сочетание твердости и коррозионной стойкости цинк-никелевых покрытий делают их идеальными для крепежных изделий и компонентов, требующих дальнейшей обработки или сборки.

    Еще одно преимущество цинк-никелевого сплава — это его термостойкость. Если в вашей спецификации предусмотрена термическая обработка, цинк-никелевое покрытие может выдерживать температуру выше 200°C в течение 4 часов и все еще обеспечивать 800 часов защиты в нейтральном солевом тумане до появления красной ржавчины. Цинк-никелевые покрытия широко используются для штампованных и крепежных изделий с нанесением в барабанах, а также для деталей тормозных систем с нанесением на подвесках. Щелочной и кислотный цинк-никель обладают различными эксплуатационными характеристиками, которые подходят для конкретных применений, поэтому обязательно проконсультируйтесь со знающим поставщиком химических реагентов, чтобы выбрать подходящий процесс в соответствии с вашими потребностями.

    Основной проблемой для производителей крепежных деталей является водородное охрупчивание. Крепежные детали с твердостью сердцевины более 39 HRC подвержены охрупчиванию под воздействием водорода. Покрытия для крепежных деталей следует выбирать таким образом, чтобы свести риски к минимуму. При высокой вероятности рисков необходимо проводить испытания на охрупчивание. Пористость гальванического покрытия в первую очередь влияет на водородное охрупчивание. Пористость позволяет водороду выходить наружу после обработки. Цинк-никелевые покрытия зачастую хорошо подходят с этой точки зрения, поскольку они имеют микротрещины и позволяют захваченному водороду выходить через поры покрытия.

    Наконец, давайте рассмотрим аспекты, связанные с пассивированием и напряжением при кручении. Трехвалентные пассиваторы (конверсионные покрытия) обеспечивают защиту от продуктов белой коррозии и продлевают срок службы до возникновения красной коррозии металла подложки. Они могут обеспечить необходимый внешний вид; возможны цвета в диапазоне от прозрачного до синего, от радужного до черного. Цвет может зависеть от толщины пассивирующего слоя, при этом общее эмпирическое правило гласит, что 1 нанометр толщины обеспечивает один час до появления первой белой ржавчины. Поверх пассивирующего слоя можно добавить герметик для повышения стойкости к воздействию солевого тумана, придания блеска при необходимости и некоторой смазывающей способности.

    После нанесения на крепежные детали покрытия и пассивации можно нанести смазку, чтобы обеспечить надлежащее соотношение крутящего момента и натяжения. Понятно, что производители крепежных изделий обеспокоены этим аспектом, потому что, если детали затянуты недостаточно сильно, болты ослабнут, а если детали слишком затянуты, болты могут сломаться. Болты должны быть натянуты и оставаться натянутыми на нужном уровне, чтобы избежать поломки.

    Покрытия требуются для крепежных изделий, отвечающих заданным требованиям к характеристикам затяжки с использованием автоматической машины для выполнения затяжки с заданной скоростью и с заданными крутящими моментами. Оборудование для испытания напряжения при кручении позволяет проверить целостность готовых крепежных деталей, гарантируя, что они будут правильно затягиваться без поломок и вибрации. Специализированное испытательное оборудование позволяет определить крутящий момент, угол, усилие затяжки, трение головки, предел текучести, разрушение при изломе и другие параметры. Оно также позволяет рассчитать коэффициент трения, что обеспечивает более подробный анализ соотношения крутящего момента и натяжения. Эта информация имеет решающее значение для производителей оригинальных деталей с точки зрения пределов безопасности.

    Инженер по материалам и покрытиям или производитель оборудования могут принимать во внимание и другие факторы, такие как стоимость, размер и т.д., но коррозионная стойкость, долговечность, температура и требования к напряжению при кручении — это основные параметры, которые следует учитывать при выборе покрытия для крепежных деталей.

    Марк Скарио — исполнительный вице-президент компании Columbia Chemical.
    Сайт: http://www.columbiachemical.com.

Добавить комментарий


На текущем сайте оставить любое сообщение может только зарегистрированный пользователь (компания).
Войти

Вам будет интересно

Советы по оптимизации линии анодирования
Я хочу оптимизировать и расширить линию анодирования. Можете ли вы мне посоветовать, как проверить текущий…
Ответов: 1
Просмотров: 409
Тонкопленочные покрытия
Я рассматриваю вопрос перехода на тонкопленочные покрытия. Как мне убедиться, что процесс подготовлен к такому…
Ответов: 1
Просмотров: 651
Неудовлетворительные результаты испытаний
Мы наносим покрытия на крепежные изделия в барабанах, и когда мы высушиваем их после пассивации,…
Ответов: 1
Просмотров: 399
Выбор материала для ванны химникеля
У нас работающий гальванический цех на Среднем Западе, и мы рассматриваем возможность приобретения дополнительной ванны…
Ответов: 1
Просмотров: 353
Выбор процесса уплотнения при анодировании
Мы собираемся заниматься обработкой алюминия и планируем добавить в цех линию анодирования. Исходя их того,…
Ответов: 1
Просмотров: 1585