Rögzítőelemeka csatlakozások rögzítésére használt mechanikus berendezések leggyakoribb alkatrészei, amelyek mindegyike meghatározott környezetben használatos. A kötőelemek és a környezet közötti hosszú távú kölcsönhatás mindig megváltoztatja állapotukat és teljesítményüket, vagyis korrózió lép fel, ami a kötőelemek meghibásodásának egyik fő formája. A kötőelemek enyhe korróziója befolyásolja a menetek leválaszthatóságát és újrafelhasználhatóságát, míg az erős korrózió károsítja az alkatrészek közötti kapcsolat szilárdságát, sőt a munkadarabok hirtelen meghibásodásához és katasztrofális balesetekhez vezethet. Ezért a kötőelemek korrózióvédelme- mindig is komoly aggodalomra ad okot.
Általános korróziógátló{0}technológiák a kötőelemekhez
A kötőelemek korróziógátló-kezelése általában bizonyos módszerekkel bevonatot vagy korróziógátló réteget képez a munkadarab felületén, hogy megakadályozza a külső környezet hatását magukra a kötőelemekre, és elérje a korrózióállóság hatását. A kötőelemek négy fő korróziógátló -technológiája létezik: filmkezelési technológia, fémbevonat technológia, bevonási technológia és a fém (például a rozsdamentes acél) belső szerkezetének megváltoztatása.
1. Filmkezelési technológia
A filmkezelési technológia főként a fémfelületen kémiai vagy elektrokémiai módszerekkel stabil kémiai (elektrokémiai) konverziós film létrehozásának folyamatát jelenti. Például a városi vasúti járművekben a feketítés/kékesítés és a foszfátozás széles körben használatos a kötőelemek filmkezelésére.
1.1 Feketítés és kékítés
Az acél alkatrészek oxidálószereket tartalmazó koncentrált lúgos oldatba helyezésének folyamatát, és körülbelül 140 fokos kezelését meghatározott ideig, hogy kémiai oxidfilmet képezzenek (főleg Fe₃O4-ből) az acél részek felületén, fekete-/kékesítésnek nevezzük.
A feketítés/kékesítés technikai jellemzői:
1) A film vastagsága 0,5-1,5 μm.
2) A semleges sópermet teszt (NSS) ideje általában csak 2-5 óra, ekkor az oxidfilm eltörik, és még sok rozsda is megjelenik.
3) Alacsony hidrogén ridegség érzékenység, használhatónagy szilárdságú{0}}csavarok.
4) Rögzítőként a nyomaték-előfeszítési konzisztenciája gyenge.
5) Világos szín és jó dekoratív hatás.
6) Alacsony költség.
1.2 Foszfátozás
Foszfátozásnak nevezik azt a folyamatot, amikor az acél alkatrészeket mangánt, foszforsavat, foszfátot és más reagenseket tartalmazó oldatba merítik, és így vízben{0}}oldhatatlan foszfát konverziós filmet képeznek a fém felületén. A foszfátkezelés műszaki jellemzői a következők:
1) A film szilárdan össze van kötve az aljzattal (vastagság 1-50 μm).
2) A semleges sópermet teszt (NSS) ideje elérheti a 10-20 órát, néhány pedig a 72 órát is.
3) Gyenge mechanikai szilárdság és törékeny szerkezet.
4) Rögzítőként jó a nyomaték-előfeszítési konzisztenciája.
5) A szín sötét, például világosszürke, és a dekoratív hatás gyenge.
6) Alacsony hidrogénridegedés-érzékenység, nagy szilárdságú csavarokhoz használható.
7) Alacsony költség.
2. Fémbevonat technológia
A fémbevonatozási technológia olyan felületkezelési eljárás, amely elsősorban vékony fémréteget képez a fémanyagok felületén, bevonási technológiával, hogy a fémanyagokat dekoratív vagy védő tulajdonságokkal ruházza fel. A városi vasúti járművekben a rögzítőelemek fémbevonatolási technológiája elsősorban horganyzás, valamint egyéb speciális fémbevonatok (krómozás, nikkelezés, kadmiumozás, ezüstözés stb.).
2.1 Galvanizálás
A cink és a vas elegyedik, standard elektródpotenciáljuk -0,76 V. Az acél szubsztrátum esetében a cinkbevonat egy anódos bevonat, amely jobban védi az acél hordozót. Ezért a horganyzási technológiát nagyon széles körben használják a kötőelemekben. Három általános horganyzási mód létezik: tűzihorganyzás, elektrogalvanizálás és mechanikus horganyzás.
2.1.1 Tűzi-horganyzás
A tűzihorganyzás arra a folyamatra utal, amikor az acél alkatrészeket olvadt folyékony cinkbe merítik, ami a munkadarab felületén fizikai és kémiai reakciók sorozatát idézi elő, és fém-cink bevonatot képez. A tűzihorganyzó bevonat vastagsága viszonylag vastag (30-60 μm-ig), korrózióállósága pedig kiváló. Széles körben használják hosszú ideig kültéren használt acél alkatrészekben (például TV-tornyokban, autópálya-védőkorlátokban stb.). A kötőelemek esetében a tűzihorganyzás általában M6-os és nagyobb csavaroknál alkalmazható, de nem használható nagy szilárdságú kötőelemekhez. Ennek fő oka az, hogy a tűzihorganyzási folyamat üzemi hőmérséklete viszonylag magas (400-500 fok), ami könnyen megpuhítja a nagy szilárdságú kötőelemeket, és csökkenti azok szilárdságát.
2.1.2 Elektrogalvanizálás
Az elektrogalvanizálás az elektrolízis elvének alkalmazása az acél alkatrészek felületén egységes, sűrű és jól{0}}kötött cinkbevonat kialakítására. Az elektrogalvanizált horganyréteg vastagsága viszonylag vékony (5-30 μm), a korrózióállósága pedig a legrosszabb a horganyzás elleni korróziógátló kezelések között. Eljárása azonban egyszerű, költsége alacsony, és csekély hatással van a menetek összekapcsolására, ezért széles körben használják a rögzítőelemekben. Mivel az elektrogalvanizálás nagy érzékenységű a hidrogén ridegségére, és nehéz teljesen eltávolítani a hidrogént (az elektrogalvanizált réteg 100 fok feletti hőmérsékleten lehámlik vagy leesik), az elektrogalvanizálás nem használható nagy szilárdságú kötőelemekhez.
2.1.3 Mechanikus horganyzás
A mechanikus horganyzás olyan felületkezelési eljárást jelent, amelynek során az acél részek horganybevonatot képeznek az acél részek felületének ütési közeggel történő ütköztetésével vegyi anyagok, például cinkpor, diszpergálószer és gyorsító hatására. A mechanikusan horganyzott réteg vastagsága általában 5-50 μm. A bevonat felülete sűrű és egyenletes, jó dekoratív hatással és kiváló korrózióállósággal rendelkezik; ráadásul nincsenek olyan hiányosságai, mint például a tűzi-merítési horganyzásnál és az elektrohorganyzásnál a magas hőmérsékletű temperálás és a hidrogén ridegség, így felületkezelési eljárás, amely különösen alkalmas a kötőelemek korrózióvédelmére-.
2.2 Egyéb fémbevonatok
2.2.1 Krómozás
Fémbevonatként a króm erős tapadás, jó kopásállóság, kiváló dekoratív hatás és nagy hőállóság (normál esetben 500 fok alatt használható). Ezért nagyon ideális a króm bevonat használata a rögzítőelemek fémbevonataként.
A krómozás fő hátrányai a következők:
1) Az eljárás összetett, és a krómozás előtt először nikkelt vagy rezet kell bevonni.
2) Magas ár.
3) A krómbevonat kemény és törékeny, és könnyen leesik.
2.2.2 Nikkelezés
Fémbevonatként a nikkel jó elektromos vezetőképességgel, nagy keménységgel, jó dekoratív hatással és hőállósággal rendelkezik (általában 600 fok alatt használható), ezért ideális a nikkelezés a kötőelemekhez is.
A nikkelezés fő hátrányai a következők:
1) Az eljárás összetett, és a nikkelezés előtt először a rezet kell bevonni (az eredeti "krómozás előtt" elírás).
2) A nikkel bevonat porózus, és a mátrix korróziója felgyorsul, ha a bevonat vékony.
3) Magas ár.
2.2.3 Kadmium bevonat
Fémbevonatként a kadmium anódos bevonat, amely erős sósavas korrózióállósággal, alacsony hidrogén ridegséggel és jó dekoratív hatással rendelkezik. Különösen alkalmas tengeri környezetben használt rögzítőkhöz (például tengeri repülőgépek és olajfúró platformok rögzítőelemeihez).
A kadmium bevonat fő hátrányai a következők:
① Magas környezetszennyezés. A kadmium olvadásakor keletkező gáz és az oldható kadmiumsók mérgezőek.
② Magas ár.
2.2.4 Ezüstözés
Fémbevonatként az ezüst kiváló elektromos vezetőképességgel, kiváló fényvisszaverő képességgel, jó kenőképességgel és kiváló hőállósággal rendelkezik (normálisan 870 fok alatt használható). Ezért az ezüstözöttet széles körben használják olyan területeken, mint az elektronika és az elektrotechnika, a nagyfrekvenciás alkatrészek (például a generátor vezető csavarjai, a járműakkumulátorok kivezetései).
Az ezüstözés fő hátrányai a következők:
① Az eljárás összetett, és a rezet először az ezüstözés előtt kell bevonni.
② Az ár nagyon drága.
2.2.5 Cink-nikkelezés
A cink{0}}nikkel kompozit bevonat egy új típusú ötvözött fémbevonat, amelyet horganyzási felületkezelési technológia alapján fejlesztettek ki, és számos előnnyel rendelkezik:
1) A semleges sópermet teszt (NSS) ideje elérheti az 500-1500 órát.
2) A bevonat elektródpotenciálja Fe és Zn között van, ami alkalmasabb alumínium alkatrészekkel való összeszerelésre.
3) Magas bevonatkeménység és jó dekoratív hatás.
4) Szinte nincs hidrogén ridegedés, használhatónagy szilárdságú{0}} kötőelemek.
5) Jó hőállóság (általában 800 fok alatt használható; az eredeti "8009C" elírás).
A cink{0}}nikkel bevonat fő hátránya a magas ára (körülbelül hatszorosa a hagyományos horganyzásénak), de kiváló átfogó teljesítményét egyre szélesebb körben ismerik el.
3. Bevonattechnika
A bevonattechnológia olyan felületkezelési technológia, amely meghatározott berendezésekkel és módszerekkel meghatározott bevonatokat visz fel a tárgyak felületére, hogy a felületen sűrű, folytonos és egyenletes filmet képezzen, majd azt természetes vagy mesterséges módszerekkel szárítva és kikeményítve védő vagy dekoratív bevonatot képezzen.
A kötőelemeknél a legszélesebb körben alkalmazott bevonási technológia a cink-króm bevonat technológia, amely az acél alkatrészek felületén kialakított bevonat az acélrészekre horganyzott-króm bevonattal, és egy teljesen zárt-körű bevonattal, más néven Dacromet-kezeléssel. A következő kiváló tulajdonságokkal rendelkezik:
1) A semleges sópermet teszt (NSS) ideje elérheti az 500-1000 órát.
2) Jó áteresztőképesség.
3) Nincs érzékeny a hidrogén ridegségre.
4) Alacsony környezetszennyezés.
5) Rögzítőként nagyon jó a nyomaték-előfeszítési konzisztenciája.
6) Mérsékelt ár (kb. 2-szerese a hagyományos horganyzásénak).
A Dacromet kezelés fő hátrányai a következők:
1) Rossz kopásállóság (a keménység csak 1 H).
2) Egyszínű (csak ezüstfehér és ezüstszürke), gyenge dekoratív hatás.
3) Rossz elektromos vezetőképesség, nem alkalmas vezető csatlakozású alkatrészekhez.
4. Az acél mikroszerkezetének megváltoztatása
4.1 Az összetétel megváltoztatása (például rozsdamentes acél)
A rozsdamentes acél a rozsdamentes saválló acél rövidítése, amely kiváló korrózióállósággal és jó dekoratív hatással rendelkezik, és számos területen széles körben használatos. Jelenleg általánosan úgy gondolják, hogy a rozsdamentes acél korrózióállósági mechanizmusa főként a következő:
1) Ha a Cr-tartalom meghaladja a 13%-ot, az acél elektródapotenciálja negatív potenciálról pozitív potenciálra emelkedik, így maga az acélmátrix "inert" lesz;
2) A Cr sűrű, Cr{1}}dús passzív filmet képez az acélfelületen, hogy tovább védje a mátrixot;
3) A rozsdamentes acél a mikroszerkezet szerint martenzites acélra, ferrites acélra, ausztenites acélra, ausztenites -ferrites rozsdamentes acélra stb. osztható fel. Közülük az ausztenites rozsdamentes acél rendelkezik a legjobb korrózióállósággal, mint például az A2 és A4 sorozatú rozsdamentes acél.
A rozsdamentes acélnak főként a következő hiányosságai vannak:
① Alacsony folyáshatár (általában legfeljebb 300 MPa), nem alkalmas főbb szerkezeti részek csatlakoztatására;
② Hajlamos a menet beszorulására: a rozsdamentes acél csavarok meghúzásakor könnyen megsérülhet a menetfelület, és ekkor spontán oxidréteg képződik, ami tovább rontja a csavar tapadását és reteszelését;
③ Szemcseközi korrózióra hajlamos: bizonyos hőmérsékleten a rozsdamentes acélban lévő C és Cr vegyületeket képez, különösen a szemcsehatárok közelében, ami "Cr{0}}kimerült területek" megjelenéséhez vezet a szemcsehatárokon, és szemcseközi korróziót okoz;
④ Rossz korrózióállóság a Cl⁻ közeggel szemben (kivéve A4-es rozsdamentes acélt);
⑤ Magas ár (kb. 4-szerese a Dacromet kezelésének).
4.2 A hőkezelési állapot változása
Az acélanyagok főként többfázisú szerkezetek (a szennyeződések, karbidok, intermetallikus vegyületek és más második fázisok általában katódként léteznek az acélban, míg a vas-mátrix anódként működik). A többfázisú szerkezet egyes fázisai között potenciálkülönbség van, ami korróziós mikrocellát képez. A második fázis lehet anódos passzivációs fázis vagy katódos oldódási fázis, mindkettő befolyásolja a mátrix korrózióállóságát.
Ha például a rozsdamentes acélt vesszük, annak hegesztési és hőkezelési eljárásai fokozott óvatosságot igényelnek. Magas hőmérsékletű oldatkezelés után, ha a rozsdamentes acélt 400 és 850 fok közé hevítjük, nagyszámú Cr₂3C₆ és Cr₇C3 karbid válik ki a szemcsehatárok mentén, és Cr{4}}kimerült területet képez a szemcsehatárok közelében. A karbidok a korróziós cella katódjaként, a Cr-kimerült terület pedig a korróziós cella anódjaként működik, így szemcseközi korróziót okozva, és a rozsdamentes acél korrózióállóságának jelentős csökkenéséhez vezet.
