Gedetailleerde introductie van oppervlaktebehandelingen voor zeer sterke en corrosiebestendige bouten

De juiste selectie van oppervlaktebehandeling is van cruciaal belang bij het ontwerp en de selectie van bevestigingsmiddelen. Er is een grote verscheidenheid aan oppervlaktebehandelingsprocessen beschikbaarbevestigingsmiddelen. Ontwerpers moeten economische en compatibele oplossingen selecteren op basis van bedrijfsomstandigheden, vereisten voor corrosieweerstand, montageprestaties, temperatuuromgeving, milieubeschermingsnormen en kostenbudgetten. De meeste commerciële bevestigingsmiddelen zijn gemaakt van koolstofstaal of gelegeerd staal, dat gevoelig is voor corrosie. Zelfs bevestigingsmiddelen vervaardigd uit corrosiebestendige materialen vereisen een oppervlaktebehandeling om corrosieve media te isoleren en oxidatie te vertragen.

Coatings voor bevestigingsmiddelen moeten een sterke hechting hebben, niet loslaten tijdens montage en demontage, en een geschikte dikte hebben die de draadaangrijping niet hindert. Bovendien is de temperatuurbestendigheidslimiet van de meeste coatings lager dan die van het basisstaalmateriaal; daarom moet bij de selectie rekening worden gehouden met de bedrijfstemperatuur. Naast het uiterlijk en de anti-corrosiefuncties heeft de oppervlaktebehandeling een grote invloed op de bevestigingsprestaties van bevestigingsmiddelen, vooral op de consistentie van de voorspankracht. Professioneel ontwerp biedt een volledige balans tussen corrosieweerstand, produceerbaarheid van de assemblage, operationele stabiliteit en naleving van de milieuwetgeving. Dit artikel introduceert de reguliere oppervlaktebehandelingsprocessen voor zeer sterke en corrosiebestendige bevestigingsmiddelen.

1. Elektrolytisch verzinken

Elektrolytisch verzinken is de meest gebruikte coating voor commerciële bevestigingsmiddelen. Het is kosteneffectief, ziet er netjes uit en is verkrijgbaar in meerdere afwerkingen, waaronder wit zink, geel zink, zwart zink en olijfgroen. Het biedt echter een relatief zwakke corrosieweerstand onder coatings op zinkbasis. De levensduur van conventioneel elektrolytisch verzinken bedraagt ​​minder dan 72 uur. Met geavanceerde afdichtingsmiddelen kan de zoutsproeiweerstand meer dan 200 uur bedragen, maar de kosten zijn 5 tot 8 keer hoger dan bij gewoon verzinken.

Het galvaniseerproces veroorzaakt gemakkelijk waterstofbrosheid. Dienovereenkomstig zijn bouten met hoge sterkte van klasse 10.9 en hoger over het algemeen verboden bij normaal elektrolytisch verzinken. Hoewel dehydrogenering door bakken mogelijk is, zal de passivatiefilm boven de 60 graden beschadigd raken. Dehydrogenering moet dus worden uitgevoerd na het galvaniseren en vóór het passiveren, wat resulteert in een gecompliceerde werking en hoge kosten. De meeste fabrikanten voeren geen dehydrogenering uit, tenzij speciaal vereist door klanten.

Elektrolytisch verzinkte bevestigingsmiddelen vertonen een slechte en onstabiele consistentie van de koppelvoorspanning, zodat ze over het algemeen niet worden gebruikt voor kritische structurele verbindingen. Smeermiddelcoating na het plateren kan worden aangebracht om de koppelstabiliteit en de consistentie van de voorbelasting te verbeteren.

2. Fosfateren

Fosfateren is goedkoper dan elektrolytisch verzinken, maar biedt een lagere basiscorrosieweerstand. Voor een effectieve bescherming moet het met olie zijn afgedicht. Gewone antiroestolie biedt slechts 10 tot 20 uur NSS-bestendigheid, terwijl hoogwaardige antiroestolie deze kan verlengen tot 72 tot 96 uur tegen 2 tot 3 keer de kosten.

Op bevestigingsmiddelen worden twee gangbare fosfateringstypen toegepast: zinkfosfateren en mangaanfosfateren. Zinkfosfateren biedt uitstekende smering voor nauwkeurige montage, terwijl mangaanfosfateren superieure corrosieweerstand en slijtvastheid biedt bij een bedrijfstemperatuurbereik van 107 graden tot 204 graden (225 graden F tot 400 graden F).

Het grootste voordeel van fosfateren is de uitstekende consistentie van de koppelvoorspanning, waardoor een stabiele en nauwkeurige montagevoorspanning wordt gegarandeerd. Het wordt veel gebruikt in kritische industriële verbindingen zoals staalconstructies, motordrijfstangbouten, cilinderkopbouten, hoofdlagerbevestigingen, vliegwiel- en wielbouten. Bovendien veroorzaakt fosfateren geen waterstofverbrossing, waardoor het de standaard oppervlaktebehandeling is voor bouten van klasse 10.9 en hogere sterkte.

3. Oxideblauwing (zwarte oxidecoating)

Blauwen plus olieafdichting is de goedkoopste oppervlaktebehandeling voor industriële bevestigingsmiddelen met een mooi uiterlijk, geschikt voor droge binnenomgevingen. De zwarte oxidefilm zelf heeft vrijwel geen anticorrosievermogen en is volledig afhankelijk van oppervlakteoliebescherming. Zonder olie roest het oppervlak snel. De NSS-bestendigheid van met olie afgedichte, geblauwde bevestigingsmiddelen bedraagt ​​slechts 3 tot 5 uur.

Geblauwde bevestigingsmiddelen hebben een slechte consistentie van de koppelvoorspanning. Smeervet dat vóór montage op de schroefdraadoppervlakken wordt aangebracht, kan de aangrijpingskwaliteit en de stabiliteit van de voorspanning verbeteren.

4. Cadmiumplateren

Cadmiumplateren biedt uitstekende corrosieweerstand, vooral superieure zoutsproeiprestaties in maritieme omgevingen vergeleken met conventionele behandelingen. De afvalwaterzuivering is echter moeilijk en gevaarlijk voor het milieu, met extreem hoge productiekosten, ongeveer 15 tot 20 keer die van elektrolytisch verzinken. Het wordt alleen toegepast voor extreme gebruiksomstandigheden, zoals offshore boorplatforms en bevestigingsmiddelen voor de lucht- en ruimtevaart, en wordt zelden gebruikt in algemene industrieën. Cadmiumplateren veroorzaakt ook waterstofverbrossing en is niet geschikt voor ultra‑bouten met hoge sterkte.

5. Verchromen

Chroomcoatings zijn chemisch stabiel in atmosferische omgevingen met uitstekend glansbehoud, hoge hardheid en superieure slijtvastheid. Op bevestigingsmiddelen wordt verchromen meestal gebruikt voor decoratieve doeleinden. Het wordt zelden gebruikt voor zware corrosiewerende toepassingen vanwege de hoge kosten die vergelijkbaar zijn met die van roestvrij staal. Het wordt alleen toegepast als RVS niet aan de sterkte-eisen kan voldoen.

Voor verchromen zijn onderlagen van koper en nikkel nodig om hechting en corrosiebestendigheid te garanderen. De coating is bestand tegen hoge temperaturen tot 650 graden (1200 graden F), maar waterstofverbrossing blijft een potentieel risico voor bouten met een hoge sterkte.

6. Verzilveren en vernikkelen

Verzilveren biedt zowel corrosiebestendigheid als solide smering. Het behoudt stabiele prestaties bij temperaturen tot 870 graden (1600 graden F) en voorkomt effectief draadoxidatie en vastlopen bij hoge temperaturen. Vanwege kostenbeperkingen wordt het voornamelijk gebruikt voor moeren en kleine precisiebouten in apparatuur voor hoge temperaturen.

Vernikkelen wordt voornamelijk gebruikt voor scenario's die zowel corrosiebestendigheid als elektrische geleidbaarheid vereisen, zoals terminalbevestigingen voor voertuigaccu's.

7. Thermisch verzinken (HDG)

Thermisch verzinken is een thermische diffusiezinkcoating bij hoge temperatuur met een dikte van 15 tot 100 μm en uitstekende corrosieweerstand, die veel wordt gebruikt voor zware technische apparatuur buitenshuis. Het heeft te lijden onder een slechte dikte-uniformiteit en ernstige milieuvervuiling veroorzaakt door zinkresiduen en zinkdampen tijdens de productie.

De dikke coating veroorzaakt vaak vastlopen van de draad en een moeilijke aangrijping. Veel voorkomende oplossingen zijn onder meer het tappen van interne schroefdraad na het verzinken (wat de gedeeltelijke coating beschadigt en de corrosieweerstand vermindert) of het vooraf vergroten van de schroefdraadgaten van de moer met 0,16 tot 0,75 mm (voor M5–M30) vóór het verzinken (wat de structurele sterkte enigszins vermindert). Het Spiralock anti-loslatingsdraadontwerp kan dit probleem oplossen door dikke coatings aan te brengen terwijl de volledige corrosieweerstand en mechanische sterkte behouden blijven.

Als gevolg van de hoge verwerkingstemperatuur verandert de metallografische structuur vanwarmtebehandelde boutenis thermisch verzinken verboden voor bevestigingsmiddelen van klasse 10.9 en hoger.

8. Poederzinkdiffusie

Poederzindiffusie is een metallurgisch thermisch diffusieproces in vaste toestand dat uniforme coatings vormt op complexe oppervlakken zoals schroefdraden en blinde gaten. De laagdikte varieert van 10 tot 110 μm, waarbij de diktefout binnen 10% wordt gecontroleerd. Van alle op zink gebaseerde behandelingen levert het de hoogste hechtsterkte en corrosiestabiliteit zonder vervuiling en zonder waterstofverbrossing, ideaal voor zeer nauwkeurige, zeer sterke en corrosiebestendige bevestigingsmiddelen.

9. Dacromet-coating

Dacromet (zink-chroomcoating) heeft geen risico op waterstofbrosheid en heeft een uitstekende consistentie van de koppelvoorspanning. Het biedt superieure weerstand tegen zoutnevel, stabiliteit bij hoge temperaturen en weerstand tegen chemische corrosie, en voorkomt effectief galvanische corrosie en oxidatieve verbrossing veroorzaakt door verschillend metaalcontact. Met uitzondering van de milieubeperkingen van zeswaardig chroom, is het een van de beste oppervlaktebehandelingen voor zeer sterke bevestigingsmiddelen die extreme corrosiebestendigheid vereisen.

Gangbare Dacromet-kwaliteiten zijn onder meer 9028, G917 en G980, verkrijgbaar in zilveren en zwarte afwerkingen. Kwaliteit 9028 is een economische formule voor conventionele corrosiebescherming; G917 biedt uitstekende chemische bestendigheid voor complexe mediaomgevingen; G980 biedt uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen voor continu gebruik boven 200 graden.

Conform de ELV-, WEEE- en RoHS-milieurichtlijnen wordt Dacromet op grote schaal toegepast in de auto-, huishoudelijke apparaten- en bouwsector. Het is geschikt voor onderdelen met hoge temperaturen en sterk corrosieve eigenschappen, zoals hitteschilden voor uitlaatgassen van auto's, radiatoren, chassisonderdelen, gasmeters en uitrusting van zeeschepen.