Verbindungselemente sind die am häufigsten verwendeten Teile mechanischer Ausrüstung zum Befestigen und Verbinden, die in einer bestimmten Umgebung verwendet werden, und die langfristige Wechselwirkung zwischen Verbindungselementen und der Umgebung ändert immer ihren Zustand und ihre Leistung, d die wichtigsten Formen des Versagens von Befestigungselementen. Die Korrosion von Befestigungselementen beeinträchtigt die Lösbarkeit und wiederholte Installation von Gewinden oder beschädigt die Festigkeit der Verbindung zwischen den Komponenten und führt sogar zum plötzlichen Versagen von Werkstücken, was zu katastrophalen Unfällen führt. Daher ist der Korrosionsschutz von Verbindungselementen seit jeher ein Thema von großer Bedeutung.
Gängige Korrosionsschutztechnologie von Verbindungselementen
Die gängige Korrosionsschutztechnologie von Verbindungselementen. Die Korrosionsschutzbehandlung von Befestigungselementen bildet im Allgemeinen durch bestimmte Verfahren eine Deckschicht oder Korrosionsschutzschicht auf der Werkstückoberfläche, um den Einfluss der äußeren Umgebung auf das Befestigungselement selbst zu verhindern und den Effekt der Korrosionsbeständigkeit zu erzielen. Es gibt vier hauptsächliche Korrosionsschutztechnologien für Befestigungselemente: Filmbehandlungstechnologie, Metallbeschichtungstechnologie, Beschichtungstechnologie und Änderung der inneren Struktur von Metall (z. B. Edelstahl).
1. Filmbehandlungstechnologie
Die Filmbehandlungstechnologie bezieht sich hauptsächlich auf den Behandlungsprozess zur Erzeugung eines stabilen chemischen (elektrochemischen) Umwandlungsfilms auf der Metalloberfläche durch chemische oder elektrochemische Verfahren. Es gibt zum Beispiel viele Befestigungselemente mit schwarzer Beschichtung und blauer Beschichtung im Fahrzeug.
1.1 Schwärzen und Bläuen
Der Prozess der Bildung einer Schicht eines chemischen Oxidfilms (hauptsächlich aus Fe, O) auf der Oberfläche von Eisen- und Stahlteilen nach einer Behandlung bei etwa 140 °C für eine festgelegte Zeit in einer konzentrierten alkalischen Lösung, die ein Oxidationsmittel enthält.
Technische Merkmale der Schwärzungs-/Bläuungsbehandlung:
1) Schichtdicke 0,5-1,5 µm。
2) Der neutrale Salzsprühnebeltest (NSS) dauert im Allgemeinen nur 2 ~ 5 Stunden. Zu diesem Zeitpunkt ist der Oxidationsfilm gebrochen und es tritt sogar eine große Menge Rost auf, wie in Abbildung 1 gezeigt.
3) Es hat eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Wasserstoffversprödung und kann als hochfeste Schraube verwendet werden.
4) Als Befestigungselement ist seine Drehmoment-Vorspannungskonsistenz schlecht.
5) Helle Farbe und guter dekorativer Effekt.
6) Niedrige Kosten.
1.2 Phosphatierungsbehandlung
Phosphatieren ist ein Verfahren, bei dem Eisen- und Stahlteile in eine Lösung eingetaucht werden, die Mangan, Phosphorsäure, Phosphat und andere Reagenzien enthält, um einen wasserunlöslichen Phosphatumwandlungsfilm auf der Metalloberfläche zu bilden. Technische Eigenschaften der Phosphatierungsbehandlung.
1) Die Folie ist fest mit dem Substrat verbunden (1 ~ 50 µ M dick).
2) NSS kann 10 ~ 20 Stunden erreichen, sogar 72 Stunden.
3) Schlechte mechanische Festigkeit und spröde.
4) Als Befestigungselement ist seine Drehmoment-Vorspannungskonsistenz sehr gut.
5) Die Farbe ist hellgrau und andere dunkle Farben und der dekorative Effekt ist schlecht.
6) Es hat eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Wasserstoffversprödung und kann als hochfeste Schrauben verwendet werden.
7) Niedrige Kosten.
2. Metallbeschichtungstechnologie
Die Metallbeschichtungstechnologie ist hauptsächlich ein Oberflächenbehandlungsverfahren, bei dem die Beschichtungstechnologie verwendet wird, um eine dünne Metallschicht auf der Oberfläche von Metallmaterialien zu bilden, um Metallmaterialien mit Dekoration oder Schutz zu versehen. In Stadtschienenfahrzeugen besteht die Metallbeschichtungstechnologie von Verbindungselementen hauptsächlich aus Verzinkung und anderen speziellen Metallbeschichtungen (Verchromen, Vernickeln, Kadmieren, Versilbern usw.).
2.1 Verzinkung
Zink und Eisen können sich gegenseitig auflösen, und sein Standardelektrodenpotential beträgt -0,76 V. Für Stahlsubstrate gehört die Zinkbeschichtung zur anodischen Beschichtung, die das Stahlsubstrat besser schützen kann. Daher wird die Verzinkungstechnologie bei Befestigungselementen häufig verwendet. Es gibt drei gängige Verzinkungsmethoden: Feuerverzinkung, Elektroverzinkung und mechanische Verzinkung.
2.1.1 Feuerverzinkung
Unter Feuerverzinken versteht man das Eintauchen von Stahlteilen in geschmolzenes flüssiges Zink, wodurch eine Reihe physikalischer und chemischer Reaktionen an der Oberfläche des Werkstücks ablaufen, um eine metallische Zinkbeschichtung zu bilden. Die Beschichtungsdicke der Feuerverzinkung ist sehr dick (bis zu 30 ~ 60 μm), ihre Korrosionsbeständigkeit ist sehr gut und wird häufig in Stahlteilen im Freien verwendet, die seit langem verwendet werden (wie Fernsehturm, Autobahnschutz). Zaun usw.). Bei Verbindungselementen ist die Feuerverzinkung im Allgemeinen auf Schrauben ab M6 anwendbar, kann jedoch nicht für hochfeste Verbindungselemente verwendet werden, hauptsächlich weil die Betriebstemperatur des Feuerverzinkungsprozesses sehr hoch ist (400 ° C ~ 500 ° C), was ist leicht zu vergüten und erweicht hochfeste Verbindungselemente.
2.1.2 Elektroverzinkung
Elektrogalvanisieren ist die Anwendung von Elektrolyse, um eine gleichmäßige, dichte und gut haftende Zinkschicht auf der Oberfläche von Eisen- und Stahlteilen zu bilden. Die Zinkschichtdicke der galvanischen Verzinkung ist relativ dünn (5 ~ 30 mm) μ m) , die Korrosionsbeständigkeit ist bei der galvanischen Korrosionsschutzbehandlung am schlechtesten, wird jedoch aufgrund ihres einfachen Verfahrens, der geringen Kosten und der wenig Einfluss auf das Gewindeschrauben. Da die Verzinkung eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Wasserstoffversprödung aufweist und es schwierig ist, Wasserstoff vollständig zu entfernen (die Oberfläche der galvanisch verzinkten Schicht wird sich über 100 °C ablösen oder abfallen), kann galvanisch verzinkt nicht für hochfeste Befestigungselemente verwendet werden.
2.1.3 mechanisches Verzinken
Mechanisches Verzinken bezieht sich auf den Oberflächenbehandlungsprozess zur Bildung einer Zinkbeschichtung durch Beaufschlagung der Oberfläche von Stahlteilen mit einem Schlagmedium unter Einwirkung von chemischen Substanzen wie Zinkpulver, Dispergiermittel und Beschleuniger. Die Dicke der mechanischen Zinkbeschichtung beträgt im Allgemeinen 5 ~ 50 µm. Die Beschichtung hat eine kompakte und gleichmäßige Oberfläche, eine gute dekorative Wirkung und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit; Und die Beschichtung weist keine Nachteile der Feuerverzinkung und Elektroverzinkung wie Hochtemperatur-Anlassen und Wasserstoffversprödung auf. Es handelt sich um ein Oberflächenbehandlungsverfahren, das sich besonders zum Korrosionsschutz von Verbindungselementen eignet.
2.2 sonstige Metallbeschichtungen
2.2.1 Verchromung
Als Metallbeschichtung hat Chrom die Eigenschaften einer starken Haftung, einer guten Verschleißfestigkeit, einer ausgezeichneten dekorativen Wirkung und einer hohen Hitzebeständigkeit (normaler Gebrauch unter 500°C). Daher ist es sehr ideal, eine Chrombeschichtung als Metallbeschichtung von Befestigungselementen zu verwenden.
Die Verchromung hat folgende Nachteile:
1) Der Prozess ist komplex. Nickel oder Kupfer müssen vor dem Verchromen plattiert werden.
2) Es ist teuer.
3) Die Chrombeschichtung ist hart, spröde und fällt leicht ab.
2.2.2 Vernickeln
Als Metallbeschichtung hat Nickel eine gute Leitfähigkeit, eine hohe Härte, eine gute dekorative Wirkung und eine gute Hitzebeständigkeit (es kann normalerweise unter 600°C verwendet werden). Daher ist die Vernickelung auch für Verbindungselemente ideal.
Die Vernickelung hat folgende Nachteile:
1) Der Prozess ist komplex und Kupfer muss vor dem Verchromen plattiert werden.
2) Die Nickelbeschichtung ist porös und die Substratkorrosion wird beschleunigt, wenn die Beschichtung dünn ist.
3) Es ist teuer.
2.2.3 Kadmiumbeschichtung
Als Metallbeschichtung ist Cadmium eine anodische Beschichtung. Es hat die Eigenschaften einer starken Salzsäure-Korrosionsbeständigkeit, einer geringen Wasserstoffversprödung und einer guten dekorativen Wirkung. Es ist besonders geeignet für Befestigungselemente, die in Meeresumgebungen verwendet werden (wie Befestigungselemente von HNA-Flugzeugen und Ölbohrplattformen).
Die Kadmierung hat hauptsächlich folgende Nachteile:
① Die Umweltbelastung ist hoch und das beim Schmelzen von Cadmium entstehende Gas und lösliche Cadmiumsalz sind giftig.
② Es's teuer.
2.2.4 Versilberung
Als Metallbeschichtung hat Silber eine ausgezeichnete Leitfähigkeit, ausgezeichnete Reflexionsleistung, gute Gleitfähigkeit und ausgezeichnete Hitzebeständigkeit (es kann normalerweise unter 870 °C verwendet werden). Daher wird die Versilberung häufig in der Elektronik und Elektrotechnik, bei Hochfrequenzkomponenten und anderen Bereichen (wie z.
Die Versilberung hat folgende Nachteile:
① Der Prozess ist komplex, daher muss Kupfer vor dem Versilbern plattiert werden.
② Der Preis ist sehr teuer.
2.2.5 verzinktes Nickel
Die Zink-Nickel-Verbundbeschichtung ist eine neue Art von Legierungsmetallbeschichtung, die im Oberflächenbehandlungsprozess der Verzinkung optimiert und entwickelt wurde und viele Vorteile bietet.
1) NSS kann 500 - 1500 Stunden erreichen.
2) Das Elektrodenpotential der Beschichtung liegt zwischen Fe und Zn, was für die Montage von Aluminiumteilen besser geeignet ist.
3) Die Beschichtung hat eine hohe Härte und eine gute dekorative Wirkung.
4) Es hat fast keine Wasserstoffversprödung und kann für hochfeste Verbindungselemente verwendet werden.
5) Gute Hitzebeständigkeit (kann normalerweise unter 8009c verwendet werden).
Der Hauptnachteil der Zink-Nickel-Beschichtung ist ihr hoher Preis (etwa das Sechsfache des Verzinkungspreises), aber ihre hervorragenden umfassenden Eigenschaften wurden von den Menschen weithin anerkannt.
3. Beschichtungstechnologie
Beschichtungstechnologie bezieht sich auf eine Oberflächenbehandlungstechnologie, bei der eine spezifische Beschichtung mit bestimmten Geräten und Verfahren auf die Objektoberfläche aufgetragen wird, um einen dichten, kontinuierlichen und gleichmäßigen Film auf der Oberfläche zu erzeugen, und dann getrocknet und durch natürliche oder künstliche Verfahren zu einem schützende oder dekorative Beschichtung.
Unter den Befestigungselementen ist die Zink-Chrom-Beschichtungstechnologie die am weitesten verbreitete Beschichtungstechnologie. Es handelt sich um eine Beschichtung, die auf der Oberfläche von Stahlteilen durch Aufbringen einer Zink-Chrom-Beschichtung auf Stahlteile und Einbrennen durch einen vollständigen geschlossenen Kreislauf gebildet wird, auch als Dacromet-Behandlung bekannt. Es hat die folgenden hervorragenden Eigenschaften.
1) NSS kann 500 ~ 1000 Stunden erreichen.
2) Gute Durchlässigkeit.
3) Keine Wasserstoffversprödungsempfindlichkeit.
4) Geringe Umweltbelastung.
5) Als Befestigungselement ist seine Drehmoment-Vorspannungskonstanz sehr gut.
6) Der Preis ist moderat (etwa das Doppelte von Galvanized).
Die Behandlung mit Dacromet hat folgende Nachteile:
1) Schlechte Verschleißfestigkeit (Härte nur 1 h).
2) Einfarbig (nur silberweiß und silbergrau), schlechter dekorativer Effekt.
3) Schlechte Leitfähigkeit, nicht geeignet für leitfähige Anschlussteile.
4. Ändern Sie die Mikrostruktur von Stahl
4.1 Änderung der Zusammensetzung (zB Edelstahl)
Edelstahl ist die Abkürzung für rostfreien und säurebeständigen Stahl. Es hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und eine gute dekorative Wirkung. Es ist in verschiedenen Städten weit verbreitet. Es wird allgemein angenommen, dass der Korrosionsbeständigkeitsmechanismus von rostfreiem Stahl hauptsächlich wie folgt ist.
1) Wenn der Cr-Gehalt 13% überschreitet, steigt das Elektrodenpotential von Stahl vom negativen Elektrodenpotential auf das positive Elektrodenpotential an, wodurch die Stahlmatrix selbst"inert"
2) CR bildet einen dichten, CR-reichen Passivfilm auf der Stahloberfläche, um das Substrat weiter zu schützen.
3) Edelstahl wird in martensitischen Stahl, ferritischen Stahl, austenitischen Stahl, austenitischen ferritischen Edelstahl usw. unterteilt. Unter ihnen hat austenitischer Edelstahl die beste Korrosionsbeständigkeit, wie Edelstahl A2 und A4.
Edelstahl hat folgende Nachteile: ① Die Streckgrenze ist sehr niedrig (in der Regel nicht mehr als 300 MPa), was für die Verbindung von größeren Konstruktionsteilen nicht geeignet ist.
② Es kommt leicht zum Festfressen von Gewinden. Wenn die Edelstahlschraube festgezogen wird, kann es leicht zu Beschädigungen der Gewindeoberfläche kommen. Zu diesem Zeitpunkt wird spontan eine Oxidschicht erzeugt, die die Schraubenhaftung und -verriegelung verschlechtert.
③ Anfällig für interkristalline Korrosion. Bei einer bestimmten Temperatur bilden C und Cr in Edelstahl Verbindungen, insbesondere in der Nähe der Korngrenze, was zu"CR-arme Zone" führt; an der Korngrenze und Korngrenzenkorrosion.
④ Schlechte CI-Korrosionsbeständigkeit (außer Edelstahl A4).
⑤ Der Preis ist höher (ca. das 4-fache der Dacromet-Behandlung).
4.2 Änderung des Wärmebehandlungszustandes
Eisen- und Stahlmaterialien sind hauptsächlich mehrphasig (Verunreinigungen, Karbide, intermetallische Verbindungen und andere zweite Phasen existieren normalerweise in Eisen und Stahl als Kathode und Fe-Matrix als Anode). Es gibt eine Potentialdifferenz zwischen den Phasen in der Mehrphasenstruktur, die eine korrosive Mikrozelle bildet. Die zweite Phase kann eine Anodenpassivierungsphase oder eine Kathodenauflösungsphase sein, die beide die Korrosionsbeständigkeit der Matrix beeinflussen.
Edelstahl sollte beispielsweise beim Schweißen und bei der Wärmebehandlung sehr vorsichtig sein. Nach der Hochtemperatur-Lösungsbehandlung wird Edelstahl zwischen 400 und 850 °C erhitzt, um eine große Menge an CRSC zu produzieren. Und Cr, C; Karbide werden entlang der Korngrenze ausgeschieden, was zur Bildung einer Cr-armen Zone in der Nähe der Korngrenze führt. Karbide werden als Kathode der Korrosionsbatterie verwendet und Cr-arme Bereiche werden als Anode der Korrosionsbatterie verwendet, was zu Korngrenzenkorrosion führt und ihre Korrosionsbeständigkeit stark verringert wird.
