Pričvršćivačisu najčešće komponente u mehaničkoj opremi koja se koristi za pričvršćivanje spojeva, a sve se koriste u specifičnim okruženjima. Dugoročna-interakcija između pričvršćivača i okoline uvijek će promijeniti njihovo stanje i performanse, odnosno dolazi do korozije, što je jedan od glavnih oblika kvara pričvršćivača. Blaga korozija spojnih elemenata utjecat će na odvojivost i mogućnost ponovne upotrebe navoja, dok će jaka korozija oštetiti čvrstoću veze između komponenti, pa čak i dovesti do iznenadnog kvara obratka i katastrofalnih nesreća. Stoga je anti-korozija spojnih elemenata oduvijek bila predmet velike brige.
Uobičajene anti{0}}tehnologije protiv korozije za pričvršćivače
Anti{0}}korozivna obrada pričvršćivača obično stvara premaz ili anti{1}}korozijski sloj na površini obratka pomoću određenih metoda kako bi se spriječilo vanjsko okruženje da utječe na same pričvršćivače i postigao učinak otpornosti na koroziju. Postoje četiri glavne uobičajene anti{3}}tehnologije protiv korozije za pričvršćivače: tehnologija obrade filma, tehnologija metaliziranja, tehnologija premazivanja i mijenjanje unutarnje strukture metala (kao što je nehrđajući čelik).
1. Tehnologija obrade filma
Tehnologija obrade filma uglavnom se odnosi na proces stvaranja stabilnog kemijskog (elektrokemijskog) pretvorbenog filma na metalnoj površini korištenjem kemijskih ili elektrokemijskih metoda. Na primjer, u gradskim željezničkim vozilima, obrada crnjenjem/pomodrivanjem i obrada fosfatiranjem naširoko se koriste za obradu slojem spojnih elemenata.
1.1 Pocrnjenje i plavljenje
Postupak stavljanja čeličnih dijelova u koncentriranu alkalnu otopinu koja sadrži oksidanse i njihova obrada na oko 140 stupnjeva tijekom određenog vremenskog razdoblja kako bi se formirao kemijski oksidni film (uglavnom sastavljen od Fe₃O₄) na površini čeličnih dijelova naziva se obrada crnjenjem/pomodrenjem.
Tehničke karakteristike tretmana crnjenja/plavljenja:
1) Debljina filma je 0,5-1,5 μm.
2) Vrijeme ispitivanja neutralnog slanog spreja (NSS) općenito je samo 2 ~ 5 sati, u kojem vremenu je oksidni film puknuo, pa će se čak pojaviti i puno hrđe.
3) Niska osjetljivost na vodikovu krtost, može se koristiti zavijci visoke-čvrstoće.
4) Kao pričvršćivač, njegova konzistencija-prednaprezanja je loša.
5) Svijetla boja i dobar dekorativni učinak.
6) Niska cijena.
1.2 Tretman fosfatiranjem
Postupak uranjanja čeličnih dijelova u otopinu koja sadrži mangan, fosfornu kiselinu, fosfat i druge reagense kako bi se na površini metala stvorio film-netopiv za konverziju fosfata naziva se fosfatiranje. Tehničke karakteristike tretmana fosfatiranjem su sljedeće:
1) Film je čvrsto povezan s podlogom (debljina 1~50 μm).
2) Vrijeme ispitivanja neutralnog slanog spreja (NSS) može doseći 10~20 sati, a neki mogu doseći 72 sata.
3) Loša mehanička čvrstoća i lomljiva tekstura.
4) Kao pričvršćivač, njegova konzistencija-prednaprezanja je dobra.
5) Boja je tamna poput svijetlo sive, a dekorativni učinak je loš.
6) Niska osjetljivost na vodikovu krtost, može se koristiti za vijke visoke -čvrstoće.
7) Niska cijena.
2. Tehnologija metaliziranja
Tehnologija metaliziranja je proces površinske obrade koji uglavnom stvara tanki metalni sloj na površini metalnih materijala korištenjem tehnologije metaliziranja kako bi se metalnim materijalima dala dekorativna ili zaštitna svojstva. U gradskim željezničkim vozilima, tehnologija prevlačenja metala za pričvršćivače uglavnom je pocinčavanje, kao i drugih posebnih metalnih prevlaka (kromiranje, poniklavanje, kadmijevanje, posrebrenje itd.).
2.1 Pocinčavanje
Cink i željezo se mogu miješati, a njihov standardni elektrodni potencijal je -0,76 V. Za čeličnu podlogu, cinkova prevlaka je anodna prevlaka, koja može bolje zaštititi čeličnu podlogu. Stoga se tehnologija pocinčavanja vrlo široko koristi u spojnim elementima. Postoje tri uobičajene metode pocinčavanja: vruće pocinčavanje, elektropocinčavanje i mehaničko pocinčavanje.
2.1.1 Vruće-pocinčavanje
Vruće-cinčavanje odnosi se na proces uranjanja čeličnih dijelova u rastaljeni tekući cink, uzrokujući niz fizičkih i kemijskih reakcija na površini obratka kako bi se stvorio metalni cink premaz. Debljina prevlake vruće{2}}cinčanja je relativno debela (do 30~60 μm), a otpornost na koroziju je izvrsna. Naširoko se koristi u čeličnim dijelovima koji se dugo koriste na otvorenom (kao što su TV tornjevi, zaštitne ograde na autocestama itd.). Za pričvršćivače, vruće-cinčavanje potapanjem općenito je primjenjivo na vijke M6 i više, ali se ne može koristiti za-pričvršćivače visoke čvrstoće. Glavni razlog je to što je radna temperatura procesa vrućeg-cinčanja potapanjem relativno visoka (400 stupnjeva ~500 stupnjeva), što lako uzrokuje omekšavanje pričvršćivača visoke-čvrstoće i smanjuje njihovu čvrstoću.
2.1.2 Elektrocinčanje
Elektrogalvanizacija je uporaba principa elektrolize za stvaranje jednolike, guste i dobro{0}}vezane prevlake cinka na površini čeličnih dijelova. Debljina elektrogalvaniziranog cinkovog sloja je relativno tanka (5~30 μm), a njegova otpornost na koroziju najlošija je među galvaniziranim anti-korozijskim tretmanima. Međutim, njegov je postupak jednostavan, cijena je niska i ima mali utjecaj na zahvaćanje navoja, pa se naširoko koristi u spojnicama. Budući da elektrogalvanizacija ima visoku osjetljivost na vodikovu krtost i teško je potpuno ukloniti vodik (elektrocinčani sloj će se oljuštiti ili otpasti kada je temperatura iznad 100 stupnjeva), elektrogalvanizacija se ne može koristiti za -pričvršćivače velike čvrstoće.
2.1.3 Mehaničko pocinčavanje
Mehaničko pocinčavanje odnosi se na proces površinske obrade u kojem čelični dijelovi stvaraju cinčanu prevlaku utjecajem na površinu čeličnih dijelova udarnim medijem pod djelovanjem kemijskih tvari kao što su cink u prahu, disperzanti i ubrzivači. Debljina mehanički pocinčanog sloja općenito je 5~50 μm. Površina premaza je gusta i ujednačena, s dobrim dekorativnim učinkom i izvrsnom otpornošću na koroziju; štoviše, nema nedostataka poput kaljenja na visokim-temperaturama i vodikove krtosti koji postoje kod vrućeg-cinčanja potapanjem i elektrocinčanja, tako da je to postupak površinske obrade posebno prikladan za anti-korozivnu zaštitu spojnih elemenata.
2.2 Ostale metalne obloge
2.2.1 Kromiranje
Kao metalni premaz, krom ima karakteristike snažnog prianjanja, dobre otpornosti na habanje, izvrsnog dekorativnog učinka i visoke toplinske otpornosti (može se normalno koristiti ispod 500 stupnjeva). Stoga je vrlo idealno koristiti kromirani premaz kao metalni premaz spojnih elemenata.
Glavni nedostaci kromiranja su sljedeći:
1) Proces je složen, a prije kromiranja potrebno je prvo presvući nikl ili bakar.
2) Visoka cijena.
3) Kromirana presvlaka je tvrda i lomljiva i lako otpada.
2.2.2 Niklanje
Kao metalna prevlaka, nikal ima dobru električnu vodljivost, visoku tvrdoću, dobar dekorativni učinak i otpornost na toplinu (može se normalno koristiti ispod 600 stupnjeva), tako da je također idealno koristiti poniklavanje za pričvršćivače.
Glavni nedostaci poniklavanja su sljedeći:
1) Proces je složen, a bakar se mora najprije presvući prije poniklavanja (izvorno "prije kromiranja" je tipfeler).
2) Premaz nikla je porozan, a korozija matrice će se ubrzati kada je premaz tanak.
3) Visoka cijena.
2.2.3 Presvlačenje kadmijem
Kao metalna prevlaka, kadmij je anodna prevlaka, koja ima karakteristike jake otpornosti na koroziju klorovodične kiseline, niske vodikove krtosti i dobrog dekorativnog učinka. Posebno je prikladan za spojne elemente koji se koriste u pomorskom okruženju (kao što su spojni elementi pomorskih zrakoplova i platformi za bušenje nafte).
Glavni nedostaci prevlačenja kadmijem su sljedeći:
① Visoko zagađenje okoliša. Plin koji nastaje pri taljenju kadmija i topljive soli kadmija su otrovni.
② Visoka cijena.
2.2.4 Posrebrenje
Kao metalni premaz, srebro ima izvrsnu električnu vodljivost, izvrsnu refleksiju, dobru mazivost i izvrsnu otpornost na toplinu (može se normalno koristiti ispod 870 stupnjeva). Stoga se posrebrenje široko koristi u područjima kao što su elektronika i elektrotehnika, visoko-frekventne komponente (kao što su vodljivi vijci generatora, izlazni terminali akumulatora vozila).
Glavni nedostaci posrebrenja su sljedeći:
① Proces je složen, a prije posrebrenja prvo se mora presvući bakar.
② Cijena je vrlo skupa.
2.2.5 Prekrivanje cinkom-niklom
Cink-kompozitna prevlaka nova je vrsta prevlake od legure metala razvijena na temelju tehnologije obrade površine cinčanja, koja ima mnoge prednosti:
1) Vrijeme ispitivanja neutralnog slanog spreja (NSS) može doseći 500~1500 sati.
2) Potencijal elektrode prevlake je između Fe i Zn, što je prikladnije za sklapanje s aluminijskim dijelovima.
3) Visoka tvrdoća premaza i dobar dekorativni učinak.
4) Gotovo bez vodikove krtosti, može se koristiti zapričvršćivači-visoke čvrstoće.
5) Dobra otpornost na toplinu (može se normalno koristiti ispod 800 stupnjeva; izvorni "8009C" je tipfeler).
Glavni nedostatak cink-nikl premaza je njegova visoka cijena (oko 6 puta veća od običnog cinčanja), ali njegova izvrsna opsežna izvedba sve je više prepoznata.
3. Tehnologija premazivanja
Tehnologija premazivanja je tehnologija površinske obrade koja nanosi specifične premaze na površinu predmeta pomoću određene opreme i metoda kako bi se stvorio gusti, kontinuirani i jednolični film na površini, a zatim ga suši i stvrdnjava prirodnim ili umjetnim metodama kako bi se formirao zaštitni ili dekorativni premaz.
U pričvršćivačima, tehnologija premazivanja koja se najviše koristi je tehnologija premazivanja cink-kromom, a to je premaz koji se formira na površini čeličnih dijelova nanošenjem premaza cinkom-kroma na čelične dijelove i pečenjem kroz potpuno zatvoren-kružni ciklus premazivanja, također poznat kao Dacromet tretman. Ima sljedeće izvrsne karakteristike:
1) Vrijeme ispitivanja neutralnog slanog spreja (NSS) može doseći 500~1000 sati.
2) Dobra propusnost.
3) Nema osjetljivosti na vodikovu krtost.
4) Nisko zagađenje okoliša.
5) Kao pričvršćivač, njegova konzistencija-prednaprezanja je vrlo dobra.
6) Umjerena cijena (oko 2 puta veća od običnog cinčanja).
Glavni nedostaci liječenja Dacrometom su sljedeći:
1) Slaba otpornost na trošenje (tvrdoća je samo 1 H).
2) Jedna boja (samo srebrno bijela i srebrno siva), loš dekorativni učinak.
3) Loša električna vodljivost, nije prikladan za dijelove s vodljivim spojevima.
4. Promjena mikrostrukture čelika
4.1 Promjena sastava (kao što je nehrđajući čelik)
Nehrđajući čelik je skraćenica za nehrđajući čelik -otporan na kiseline, koji ima izvrsnu otpornost na koroziju i dobar dekorativni učinak, a naširoko se koristi u raznim područjima. Trenutačno se općenito vjeruje da je mehanizam otpornosti nehrđajućeg čelika na koroziju uglavnom sljedeći:
1) Kada sadržaj Cr prijeđe 13%, potencijal elektrode čelika će porasti od negativnog potencijala do pozitivnog potencijala, čineći samu čeličnu matricu "inertnom";
2) Cr će formirati gusti pasivni film bogat Cr- na čeličnoj površini kako bi dodatno zaštitio matricu;
3) Nehrđajući čelik može se podijeliti na martenzitni čelik, feritni čelik, austenitni čelik, austenitni-feritni nehrđajući čelik itd. prema mikrostrukturi. Među njima, austenitni nehrđajući čelik ima najbolju otpornost na koroziju, kao što su nehrđajući čelik serije A2 i A4.
Nehrđajući čelik uglavnom ima sljedeće nedostatke:
① Niska granica razvlačenja (općenito ne veća od 300 MPa), nije prikladna za spajanje glavnih strukturnih dijelova;
② Sklonost zapinjanju navoja: kada su vijci od nehrđajućeg čelika zategnuti, lako je oštetiti površinu navoja, au tom će se trenutku spontano stvoriti sloj oksida, što će dodatno pogoršati prianjanje i zaključavanje vijka;
③ Sklonost interkristalnoj koroziji: na određenoj temperaturi, C i Cr u nehrđajućem čeliku stvarat će spojeve, posebno u blizini granica zrna, što će dovesti do pojave "Cr-osiromašenih područja" na granicama zrna i uzrokovati interkristalnu koroziju;
④ Slaba otpornost na koroziju na Cl⁻ medij (osim A4 nehrđajućeg čelika);
⑤ Visoka cijena (otprilike 4 puta veća od cijene liječenja Dacrometom).
4.2 Promjena stanja toplinske obrade
Čelični materijali su uglavnom višefazne strukture (nečistoće, karbidi, intermetalni spojevi i druge druge faze obično postoje kao katode u čeliku, dok Fe matrica djeluje kao anoda). Postoji potencijalna razlika između svake faze u višefaznoj strukturi, tvoreći korozijsku mikroćeliju. Druga faza može biti ili faza anodne pasivizacije ili faza katodnog otapanja, a obje će utjecati na otpornost matrice na koroziju.
Uzimajući za primjer nehrđajući čelik, njegovi postupci zavarivanja i toplinske obrade zahtijevaju dodatni oprez. Nakon tretmana visoko{1}}temperaturnom otopinom, ako se nehrđajući čelik zagrije između 400 stupnjeva i 850 stupnjeva, veliki broj Cr₂₃C₆ i Cr₇C3 karbida će se istaložiti duž granica zrna, tvoreći područje osiromašeno Cr-u blizini granica zrna. Karbidi djeluju kao katoda korozijske ćelije, a područje osiromašeno Cr- djeluje kao anoda korozijske ćelije, uzrokujući tako interkristalnu koroziju i dovodeći do značajnog smanjenja otpornosti nehrđajućeg čelika na koroziju.
