Kiinnikkeetovat yleisimmät liitosten kiinnittämiseen käytettävien mekaanisten laitteiden komponentit, joita kaikkia käytetään tietyissä ympäristöissä. Pitkäaikainen vuorovaikutus kiinnittimien ja ympäristön välillä muuttaa aina niiden tilaa ja suorituskykyä, eli tapahtuu korroosiota, joka on yksi pääasiallisista kiinnittimien rikkoutumisen muodoista. Kiinnittimien lievä korroosio vaikuttaa kierteiden irrotettavuuteen ja uudelleenkäytettävyyteen, kun taas voimakas korroosio vahingoittaa komponenttien välisen liitoksen lujuutta ja johtaa jopa työkappaleiden äkilliseen rikkoutumiseen ja katastrofaalisiin onnettomuuksiin. Siksi kiinnikkeiden korroosionesto- on aina ollut suuri huolenaihe.
Yleiset{0}}korroosionestotekniikat kiinnittimille
Kiinnittimien korroosionestokäsittely muodostaa yleensä tietyillä menetelmillä pinnoitteen tai korroosionestokerroksen työkappaleen pinnalle, jotta ulkoinen ympäristö ei vaikuta itse kiinnittimiin ja saavutetaan korroosionkestävyys. Kiinnittimille on neljä yleistä korroosionestotekniikkaa: kalvokäsittelytekniikka, metallipinnoitustekniikka, pinnoitustekniikka ja metallin (kuten ruostumattoman teräksen) sisäisen rakenteen muuttaminen.
1. Kalvonkäsittelytekniikka
Kalvonkäsittelytekniikalla tarkoitetaan pääasiassa prosessia, jossa metallipinnalle muodostetaan stabiili kemiallinen (sähkökemiallinen) konversiokalvo käyttämällä kemiallisia tai sähkökemiallisia menetelmiä. Esimerkiksi kaupunkiajoneuvoissa mustaus-/sinistyskäsittelyä ja fosfatointikäsittelyä käytetään laajalti kiinnittimien kalvokäsittelyssä.
1.1 Musttuminen ja sinistys
Prosessia, jossa teräsosat asetetaan hapettimia sisältävään väkevään emäksiseen liuokseen ja käsitellään niitä noin 140 asteessa tietyn ajan kemiallisen oksidikalvon muodostamiseksi (joka koostuu pääasiassa Fe₃O4:stä) teräsosien pinnalle, kutsutaan mustemis-/sinistyskäsittelyksi.
Mustatus/sinistyskäsittelyn tekniset ominaisuudet:
1) Kalvon paksuus on 0,5-1,5 μm.
2) Neutraali suolasuihkutestin (NSS) aika on yleensä vain 2–5 tuntia, jolloin oksidikalvo on rikki ja jopa ruostetta ilmestyy paljon.
3) Alhainen vetyhaurastumisherkkyys, voidaan käyttäälujat{0}}pultit.
4) Kiinnittimenä sen vääntömomentti{1}}esijännitys on huono.
5) Kirkas väri ja hyvä koristeellinen vaikutus.
6) Alhaiset kustannukset.
1.2 Fosfatointikäsittely
Prosessia, jossa teräsosat upotetaan liuokseen, joka sisältää mangaania, fosforihappoa, fosfaattia ja muita reagensseja veteen{0}}liukenemattoman fosfaattikonversiokalvon muodostamiseksi metallipinnalle, kutsutaan fosfatointikäsittelyksi. Fosfatointikäsittelyn tekniset ominaisuudet ovat seuraavat:
1) Kalvo on liitetty tiukasti alustaan (paksuus 1-50 μm).
2) Neutraalin suolasuihkutestin (NSS) aika voi olla 10–20 tuntia, ja jotkut voivat saavuttaa 72 tuntia.
3) Huono mekaaninen lujuus ja hauras rakenne.
4) Kiinnikkeenä sen vääntömomentti{1}}esijännitys on hyvä.
5) Väri on tumma, kuten vaaleanharmaa, ja koristeellinen vaikutus on huono.
6) Alhainen vetyhaurastumisherkkyys, voidaan käyttää lujilla -pulteilla.
7) Alhaiset kustannukset.
2. Metallinpinnoitustekniikka
Metallipinnoitustekniikka on pintakäsittelyprosessi, jossa metallimateriaalien pinnalle muodostuu pääasiassa ohut metallikerros käyttämällä pinnoitustekniikkaa metallimateriaaleille koristeellisten tai suojaavien ominaisuuksien saamiseksi. Kaupunkikulkuneuvoissa kiinnittimien metallipinnoitustekniikka on pääasiassa galvanointia sekä muita erikoismetallipinnoitteita (kromipinnoitus, nikkelipinnoitus, kadmiumpinnoitus, hopeointi jne.).
2.1 Galvanointi
Sinkki ja rauta ovat sekoittuvia, ja niiden standardielektrodipotentiaali on -0,76 V. Teräsalustan sinkkipinnoite on anodinen pinnoite, joka voi paremmin suojata teräsalustaa. Siksi galvanointitekniikkaa käytetään erittäin laajasti kiinnikkeissä. Yleisiä galvanointimenetelmiä on kolme: kuumasinkitys, sähkösinkitys ja mekaaninen galvanointi.
2.1.1 Kuumasinkitys-
Kuumasinkitys tarkoittaa prosessia, jossa teräsosat upotetaan sulaan nestemäiseen sinkkiin, jolloin työkappaleen pinnalla tapahtuu sarja fysikaalisia ja kemiallisia reaktioita metallisinkkipinnoitteen muodostamiseksi. Kuumasinkityspinnoitteen paksuus on suhteellisen paksu (jopa 30-60 μm), ja sen korroosionkestävyys on erinomainen. Sitä käytetään laajalti teräsosissa, joita käytetään ulkona pitkään (kuten TV-tornit, valtatien suojakaiteet jne.). Kiinnittimien osalta kuumasinkitys soveltuu yleensä M6:n ja sitä suuremmille pulteille, mutta sitä ei voida käyttää lujille kiinnikkeille. Pääsyynä on, että kuumasinkitysprosessin käyttölämpötila on suhteellisen korkea (400 astetta ~ 500 astetta), mikä on helppo aiheuttaa lujien kiinnikkeiden pehmenemistä ja heikentää niiden lujuutta.
2.1.2 Sähkösinkitys
Sähkösinkitys on elektrolyysiperiaatteen käyttöä yhtenäisen, tiiviin ja hyvin{0}}sidostun sinkkipinnoitteen muodostamiseksi teräsosien pinnalle. Sähkösinkitty sinkkikerros on paksuudeltaan suhteellisen ohut (5-30 μm), ja sen korroosionkestävyys on heikoin galvanoinnin anti-korroosiokäsittelyistä. Sen prosessi on kuitenkin yksinkertainen, kustannukset ovat alhaiset ja sillä on vain vähän vaikutusta kierteiden kiinnittymiseen, joten sitä käytetään laajalti kiinnikkeissä. Koska sähkösinkimisellä on korkea vetyhaurastumisherkkyys ja vedyn poistaminen kokonaan on vaikeaa (sähkösinkitty kerros kuoriutuu tai putoaa, kun lämpötila on yli 100 astetta), sähkösinkitystä ei voida käyttää lujilla kiinnikkeillä.
2.1.3 Mekaaninen galvanointi
Mekaaninen galvanointi tarkoittaa pintakäsittelyprosessia, jossa teräsosat muodostavat sinkkipinnoitteen iskeytymällä teräsosien pintaan iskuväliaineilla kemiallisten aineiden, kuten sinkkijauheen, dispergointiaineen ja kiihdytin, vaikutuksesta. Mekaanisen galvanoidun kerroksen paksuus on yleensä 5-50 μm. Pinnoitteen pinta on tiheä ja tasainen, sillä on hyvä koristeellinen vaikutus ja erinomainen korroosionkestävyys; Lisäksi siinä ei ole puutteita, kuten kuuma-lämpökarkaisu ja vetyhaurastuminen kuumasinkiyksessä ja sähkösinkimisessä, joten se on pintakäsittelyprosessi, joka sopii erityisen hyvin kiinnittimien korroosionesto-.
2.2 Muut metallipinnoitteet
2.2.1 Kromipinnoitus
Metallipinnoitteena kromilla on vahva tarttuvuus, hyvä kulutuskestävyys, erinomainen koristeellinen vaikutus ja korkea lämmönkestävyys (voidaan käyttää normaalisti alle 500 astetta). Siksi on erittäin ihanteellinen käyttää kromipinnoitetta kiinnittimien metallipinnoitteena.
Kromipinnoituksen tärkeimmät haitat ovat seuraavat:
1) Prosessi on monimutkainen, ja nikkeli tai kupari on pinnoitettava ensin ennen kromausta.
2) Korkea hinta.
3) Kromipinnoite on kova ja hauras, ja se on helppo pudota.
2.2.2 Nikkelöinti
Metallipinnoitteena nikkelillä on hyvä sähkönjohtavuus, korkea kovuus, hyvä koristeellinen vaikutus ja lämmönkestävyys (voidaan käyttää normaalisti alle 600 astetta), joten on myös ihanteellinen käyttää nikkelipinnoitusta kiinnikkeissä.
Nikkeloinnin tärkeimmät haitat ovat seuraavat:
1) Prosessi on monimutkainen, ja kupari on pinnoitettava ensin ennen nikkelöintiä (alkuperäinen "ennen kromausta" on kirjoitusvirhe).
2) Nikkelipinnoite on huokoinen ja matriisikorroosio kiihtyy, kun pinnoite on ohut.
3) Korkea hinta.
2.2.3 Kadmiumpinnoitus
Metallipinnoitteena kadmium on anodinen pinnoite, jolla on vahva suolahapon korroosionkestävyys, alhainen vetyhauraus ja hyvä koristeellinen vaikutus. Se sopii erityisen hyvin meriympäristöissä käytettäviin kiinnikkeisiin (kuten merilentokoneiden ja öljynporauslauttojen kiinnikkeisiin).
Kadmiumpinnoituksen tärkeimmät haitat ovat seuraavat:
① Korkea ympäristön saastuminen. Kadmiumin sulaessa syntyvä kaasu ja liukoiset kadmiumsuolat ovat myrkyllisiä.
② Korkea hinta.
2.2.4 Hopeapinnoitus
Metallipinnoitteena hopealla on erinomainen sähkönjohtavuus, erinomainen heijastuskyky, hyvä voitelevuus ja erinomainen lämmönkestävyys (voidaan käyttää normaalisti alle 870 astetta). Siksi hopeointia käytetään laajalti sellaisilla aloilla kuin elektroniikka ja sähkötekniikka, korkeataajuuksiset komponentit (kuten generaattorin johtavat pultit, ajoneuvon akun liittimet).
Hopeapinnoituksen tärkeimmät haitat ovat seuraavat:
① Prosessi on monimutkainen, ja kupari on pinnoitettava ensin ennen hopeaa.
② Hinta on erittäin kallis.
2.2.5 Sinkki-Nikkelipinnoitus
Sinkki-nikkelikomposiittipinnoite on uudenlainen metalliseospinnoite, joka on kehitetty sinkkipinnoituspintakäsittelytekniikan perusteella ja jolla on monia etuja:
1) Neutraalin suolasuihkutestin (NSS) aika voi olla 500–1500 tuntia.
2) Pinnoitteen elektrodipotentiaali on Fe:n ja Zn:n välissä, mikä sopii paremmin alumiiniosien kanssa asennettavaksi.
3) Korkea pinnoitteen kovuus ja hyvä koristeellinen vaikutus.
4) Lähes ei vetyhaurastumista, voidaan käyttäälujat{0}}kiinnikkeet.
5) Hyvä lämmönkestävyys (voidaan käyttää normaalisti alle 800 astetta; alkuperäinen "8009C" on kirjoitusvirhe).
Sinkki-nikkelipinnoitteen suurin haitta on sen korkea hinta (noin 6 kertaa tavalliseen galvanointiin verrattuna), mutta sen erinomainen kokonaisvaltainen suorituskyky on tunnustettu yhä laajemmin.
3. Päällystystekniikka
Päällystystekniikka on pintakäsittelytekniikka, joka levittää tiettyjä pinnoitteita esineiden pinnalle tietyillä laitteilla ja menetelmillä tiheän, jatkuvan ja tasaisen kalvon muodostamiseksi pinnalle, minkä jälkeen se kuivaa ja kovettaa sen luonnollisin tai keinotekoisin menetelmin muodostaen suoja- tai koristepinnoitteen.
Kiinnittimissä yleisimmin käytetty pinnoitustekniikka on sinkki-kromipinnoitustekniikka, joka on pinnoite, joka muodostetaan teräsosien pinnalle levittämällä teräsosien sinkki-kromipinnoite ja paistamalla läpi kokonaan suljetun-piirin pinnoite, joka tunnetaan myös nimellä Dacromet-käsittely. Sillä on seuraavat erinomaiset ominaisuudet:
1) Neutraalin suolasuihkutestin (NSS) aika voi olla 500–1000 tuntia.
2) Hyvä läpäisevyys.
3) Ei vetyhaurastumisherkkyyttä.
4) Vähäinen ympäristön saastuminen.
5) Kiinnikkeenä sen vääntömomentti{1}}esijännitys on erittäin hyvä.
6) Kohtuullinen hinta (noin 2 kertaa tavalliseen galvanointiin verrattuna).
Dacromet-hoidon tärkeimmät haitat ovat seuraavat:
1) Huono kulutuskestävyys (kovuus vain 1 H).
2) Yksivärinen (vain hopeanvalkoinen ja hopeanharmaa), huono koristeellinen vaikutus.
3) Huono sähkönjohtavuus, ei sovellu osille, joissa on johtavat liitännät.
4. Teräksen mikrorakenteen muuttaminen
4.1 Koostumuksen muutos (kuten ruostumaton teräs)
Ruostumaton teräs on lyhenne ruostumattomasta hapon{0}}kestävästä teräksestä, jolla on erinomainen korroosionkestävyys ja hyvä koristeellinen vaikutus ja jota käytetään laajasti eri aloilla. Tällä hetkellä uskotaan yleisesti, että ruostumattoman teräksen korroosionkestävyysmekanismi on pääasiassa seuraava:
1) Kun Cr-pitoisuus ylittää 13 %, teräksen elektrodipotentiaali nousee negatiivisesta potentiaalista positiiviseen potentiaaliin tehden itse teräsmatriisista "inertin";
2) Cr muodostaa tiheän Cr-passiivisen kalvon teräksen pinnalle suojaamaan edelleen matriisia;
3) Ruostumaton teräs voidaan jakaa martensiittiseen teräkseen, ferriittiseen teräkseen, austeniittiseen teräkseen, austeniittiseen -ferriittiseen ruostumattomaan teräkseen jne. mikrorakenteen mukaan. Niistä austeniittisella ruostumattomalla teräksellä on paras korroosionkestävyys, kuten A2- ja A4-sarjojen ruostumaton teräs.
Ruostumattomalla teräksellä on pääasiassa seuraavat puutteet:
① Alhainen myötöraja (yleensä enintään 300 MPa), ei sovellu tärkeimpien rakenneosien liittämiseen;
② Altti kierteiden takertumiseen: kun ruostumattomasta teräksestä valmistettuja pultteja kiristetään, on helppo vaurioittaa kierteen pintaa, ja tällä hetkellä muodostuu spontaanisti oksidikerros, mikä pahentaa entisestään pultin tarttumista ja lukitusta;
③ Alttia rakeiden väliselle korroosiolle: tietyssä lämpötilassa ruostumattoman teräksen C ja Cr muodostavat yhdisteitä, erityisesti lähellä raerajaa, mikä johtaa "Cr{0}}-alueiden" ilmaantumiseen raerajoille ja aiheuttaa rakeiden välistä korroosiota;
④ Huono korroosionkestävyys Cl⁻-väliaineelle (paitsi A4 ruostumaton teräs);
⑤ Korkea hinta (noin 4 kertaa Dacromet-hoitoon verrattuna).
4.2 Lämpökäsittelytilan muutos
Teräsmateriaalit ovat pääasiassa monivaiheisia rakenteita (epäpuhtaudet, karbidit, metallien väliset yhdisteet ja muut toiset faasit esiintyvät yleensä katodeina teräksessä, kun taas Fe-matriisi toimii anodina). Monivaiheisen rakenteen kunkin faasin välillä on potentiaaliero, joka muodostaa korroosiomikrosolun. Toinen vaihe voi olla joko anodinen passivointivaihe tai katodinen liukenemisvaihe, jotka molemmat vaikuttavat matriisin korroosionkestävyyteen.
Kun otetaan esimerkkinä ruostumaton teräs, sen hitsaus- ja lämpökäsittelyprosessit vaativat erityistä varovaisuutta. Korkean lämpötilan liuoskäsittelyn jälkeen, jos ruostumatonta terästä kuumennetaan 400-850 asteeseen, suuri määrä Cr23C6- ja Cr₇C3-karbideja saostuu raerajoille muodostaen Cr{4}}tyhjentyneen alueen raerajoille. Karbidit toimivat korroosiokennon katodina ja Cr-tyhjentynyt alue toimii korroosiokennon anodina, mikä aiheuttaa rakeiden välistä korroosiota ja heikentää merkittävästi ruostumattoman teräksen korroosionkestävyyttä.
