紧固件表面处理

紧固件表面处理全国紧固件新国家标准宣贯组2006年9月一、表面处理定义和紧固件表面处理常用类型1、表面处理定义及其分类表面处理也称为“表面工程”（SurfaceEngineering），是应用物理、化学、机械等方法改变固体材料表面成分或组织结构，获得所要求的性能并提高产品的可靠性或延长使用寿命的各种技术的总称。表面处理的分类方法有多种。a.依表面层特性可分为表面改性、薄膜、涂(镀)层等三大类；b.依工艺特点可分为干法和湿法两大类；c.依表面层功能可分为防护性、装饰性、功能性三大类；d.依基体材料可分为金属和非金属两大类。每一大类又可细分为许多分支。金属镀覆和化学处理依镀覆层功能可分为防护性镀覆、防护-装饰性镀覆和功能性镀覆三大类。防护性镀覆层用于防止基体被腐蚀损坏。例如，钢铁紧固件的镀锌或镀镉，不仅具有机械保护作用，而且在一定的环境条件下还有电化学保护作用。防护-装饰性镀覆层用于美化制品外观，同时也具有一定防护性。当以铬、金等镀层作为防护-装饰性镀层时，往往在基体上先镀铜、镍或其合金作为底镀层，以改善镀层与基体的结合力，并提高防护和装饰性。功能性镀覆层的作用主要包括：提高表面硬度或因自润滑而耐磨，减小摩擦,保证扭矩系数，提高导电性或改善表面可焊性等。铜及铜合金紧固件的镀银或镀锡，主要就是为了提高导电性。紧固件表面处理的主要功能为防护性镀覆。一、表面处理定义和紧固件表面处理常用类型2、紧固件常用的表面处理方法紧固件表面处理要求分为三大类a.不进行表面处理；如：木螺钉、铆钉、抽芯铆钉钉体和钉芯不经处理b.进行简单处理；如：不锈钢、有色金属螺钉进行简单处理c.进行镀覆或化学处理。一、表面处理定义和紧固件表面处理常用类型标准紧固件常用表面处理要求分为三大类a、不进行表面处理；b、进行简单处理；c、进行镀覆或化学处理。一、表面处理定义和紧固件表面处理常用类型2、进行简单处理：简单处理适用于不锈钢件和有色金属件，其目的都是去除制品表面的污物，使制品比较干净些、具有金属本色。一、表面处理定义和紧固件表面处理常用类型3、进行镀覆或化学处理：要求进行镀覆或化学处理的标准紧固件，按基体材料不同，其推荐的处理方法也不同。一、表面处理定义和紧固件表面处理常用类型钢件电镀：（GB/T5267.1－2002）目前常用的有：·电镀锌并铬酸盐处理，标准中大多简称为“镀锌钝化”；·电镀镉并铬酸盐处理，标准中大多简称为“镀镉钝化”；·电镀铜，标准中简称为“镀铜”；·电镀镍，标准中简称为“镀镍”，通常采用以镀铜层或镀暗镍层作为底层的多层光亮镀镍工艺；·电镀装饰性铬，标准中简称为“镀铬”，通常采用以镀铜层作为底层、镀光亮镍层作为中间层、以普通镀铬层作为面层的镀装饰铬工艺；一、表面处理定义和紧固件表面处理常用类型紧固件电镀层与检验相关标准：国际ISO4042《紧固件电镀层》;德国DIN267／9《紧固件电镀层检验》;中国GB/T5267.1《紧固件电镀层》;澳大利亚AS1897《米制紧固件电镀层》;美国ASTMB633《美制碳钢机械零件镀锌层规范》;英国BS3382《惠氏螺纹紧固件电镀层》一、表面处理定义和紧固件表面处理常用类型目前还未见被采用，但它们用于标准紧固件的表面防护确实是十分可取的。这些镀覆层在耐腐蚀性、焊接性能、镀厚均匀性、美观或清洁生产等某些方面有突出优点，其耐蚀性明显优于镀锌或镀镉，是值得选用的。例如·钢件电镀锌-铁合金（GB/T5267.1－2002附录E,标记代号R）·电镀锌-锡合金GB/T5267.1－2002附录E,标记代号Q）·电镀锌-钴合金（GB/T5267.1－2002附录E,标记代号Q）·电镀锌-镍合金（GB/T5267.1－2002附录E,标记代号P）一、表面处理定义和紧固件表面处理常用类型热浸镀锌（GB/T5267.3－200×）紧固件热浸镀锌与相关的检验标准主要有：国际ISO10684：2004《紧固件－－热浸镀锌层》美国ASTMA153-2000《铁钢紧固件热镀锌》德国DIN267／10-1988《紧固件热镀锌技术条件》澳大利亚AS1214-1988《螺纹零件热镀锌》一、表面处理定义和紧固件表面处理常用类型非电解法涂覆片状锌粉涂层，就是我们常说的达克罗，标准中称为“非电解锌片涂层”（GB/T5267.2－2002）磷酸盐处理，也就是我们常说的磷化处理。磷酸盐膜是一种化学转换膜，所谓磷酸盐处理，即将金属工件浸入磷酸盐溶液中进行化学处理，在金属表面生成难溶于水的磷酸盐膜的过程，简称为磷化。化学氧化，标准中简称为“氧化”，以往称为“发黑”、“发蓝”机械镀锌一、表面处理定义和紧固件表面处理常用类型⑵不锈钢件钝化处理⑶铜及铜合金件·镀镍，通常是镀光亮镍；·镀锡，通常应该是镀光亮锡；·镀银，通常应该是镀光亮银并铬酸盐处理（或再涂覆防银变色剂）；·铬酸盐处理，标准中多称为“钝化”。⑷铝及铝合金件·阳极氧化，标准中大多简称为“阳极化”，一般宜指定阳极氧化方法（处理特征）、后处理或颜色。通常应该进行硫酸阳极氧化并铬酸盐封闭;·化学氧化。⑸钛合金件阳极氧化一、表面处理定义和紧固件表面处理常用类型目前应用最广泛的是钢件的电镀锌并铬酸盐处理、化学氧化、热浸镀锌、磷酸盐处理、非电解锌片涂层处理，不锈钢件的钝化，铜及铜合金件的铬酸盐处理，以及铝及铝合金件的阳极氧化。铬酸盐处理（chromatetreatment）是通过化学处理在金属表面形成一层含有铬化合物的化学转化膜。其反应机理是发生表面转化作用（conversion）。金属的表面转化是指采用化学处理液使金属表面与溶液界面上产生的化学或电化学反应，生成稳定的化合物薄膜的处理过程。通常这种界面反应是比较复杂的。与介质反应的金属原子既可能由基体金属的溶解提供，也可能有介质中金属离子的参与，从而产生二次反应和副反应等。但不论何种表面转化过程，一般都包含基体溶解与成膜两个基本过程。表面转化包括化学转化和电化学转化两大类。例如，钢的化学氧化（发蓝）、磷化、镀锌层铬酸盐处理、铜及铜合金的化学氧化等都属于化学转化；阳极氧化则属于电化学转化。钝化（passivation）是指通过成膜、沉淀或局部吸附作用，使金属表面的局部活性点失去化学活性面呈现钝态。不锈钢标准紧固件通常要求进行的表面处理正是这种钝化处理，处理后其外观的变化靠肉眼是看不出来的。钝化处理过程中不一定生成稳定的、完整的膜层，其目的仅仅是降低表面活性点的数目，这是它和氧化处理、磷化处理、铬酸盐处理等化学转化处理的主要区别。二、镀锌钝化处理镀锌钝化处理锌镀层相对于钢、铜基体是阳极性的，在一般大气及工业大气条件下，有较好的防护性能，在矿物油中能可靠地防止紧固件腐蚀。锌镀钝化层是钢制紧固件最常用的镀覆层。在与海水或海雾直接接触的情况下，锌镀层的防护性能低于镉镀层。锌镀层的使用温度超过230℃时，会使基体金属产生脆性。在低于－70℃或高于70℃的水中，锌镀层的防护性能显著降低。镀锌层在承受弯曲、延展及拧合时不易脱落，但其弹性、耐压性和耐磨性不如镉镀层。锌镀层的后处理包括除氢和铬酸盐处理。铬酸盐处理后的锌镀层不易焊接。在密封或空气不流通的环境中，锌镀层易受某些非金属材料挥发出的有机气氛影响而产生“白霜”状腐蚀。下列情况不宜镀锌：a.在工作中受摩擦的紧固件；b.厚度小于0.5mm的薄片紧固件；c.具有渗碳表面的紧固件；二、镀锌钝化处理(一)概述与其他金属相比,锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属,属低值防蚀电镀层.被广泛用于保护钢铁件,特别是防止大气腐蚀,并用于装饰.镀覆技术包括槽镀(或挂镀)、滚镀（适合小零件）、自动镀和连续镀（适合线材、带材）.目前,国内按电镀溶液分类,可分为四大类:氰化物镀锌:由于(CN)属剧毒,所以环境保护对电镀锌中使用氰化物提出了严格限制,不断促进减少氰化物和取代氰化物电镀锌镀液体系的发展.要求使用低氰(微氰)电镀液.采用此工艺电镀后,产品质量好,特别是彩镀,经钝化后色彩保持好.锌酸盐镀锌:此工艺是由氰化物镀锌演化而来的.目前国内形成两大派系,分别为:武汉材保所的”DPE”系列广电所的”DE”系列.都属于碱性添加剂的锌酸盐镀锌;PH值为12.5~13.采用此工艺,镀层晶格结构为柱状,耐腐蚀性好,适合彩色镀锌.典型配方:NaOH-------------110~120g/lZnO---------------11~12g/l94------------------5~7g/l94为产品代号是”DPE-Ⅱ”和乙醇胺的结合物.注意:产品出槽后—水洗—出光(硝酸+盐酸)—水洗—钝化—水洗—水洗—烫干—烘干—老化处理(烘箱内80~90ºC).二、镀锌钝化处理氯化物镀锌此工艺在电镀行业应用比较广泛,所占比例高达40%.钝化后(兰白)可以锌代铬(与镀铬相媲美),特别是在外加水溶性清漆后,外行人是很难辩认出是镀锌还是镀铬的.此工艺适合于白色钝化(兰白,银白).在客户无特殊要求时,最好是选择银白钝化(色泽保持较稳定).典型配方:KCl----------------------180~220g/lZnCl---------------------65~75g/lH3BO3-------------------25~30g/l(缓冲剂).PH值:5~5.5CI-87--------------------15~20g/l(光亮剂).二、镀锌钝化处理硫酸盐镀锌此工艺适合于连续镀(线材、带材、简单、粗大型零、部件)。成本低廉.典型配方:ZnSO4----------------------300~500g/lH3BO3---------------------25~30g/l.PH值:4.5~5.5硫锌--------------------15~20g/l(光亮剂).二、镀锌钝化处理电镀锌应严格控制的三大环节:1、电镀前处理:电镀前处理,是进行电镀的基础,也是保证产品质量的关键.电镀前未将被镀覆基体处理到规定的要求,即使有良好的电镀溶液,适当的电镀参数和很好的调控电镀参数的设备以及技术高超的人员,也不可能获得符合质量要求的电镀层.电镀前不仅要除去基体金属上存在的油脂和影响镀层附着力和其它质量要求的外来物,也要除去其表面氧化物,使其表面具有规定的清洁度和一定的活度,以保证镀层与基体牢固结合,有时根据所要求的电镀层的外观,还要进行一些其它特殊的电镀前处理.执行标准:GB/T12611-90二、镀锌钝化处理2、电镀过程控制电镀锌金属或构件的使用条件和使用寿命与电镀层厚度有着密切的关系.使用条件越严格和使用寿命越长,所要求的电镀锌层应越厚.不同的产品,要根据使用的具体环境(温度、湿度、降雨、大气成分等)确定预期的使用寿命的电镀层厚度,盲目的加厚会造成各种浪费.但如果厚度不足,又会达不到预期的使用寿命要求不同的生产厂家,依据自己设备状况,在确定镀种的情况下,首先要编制一套较完整合理的工艺流程,明确电镀参数,控制电镀液浓度,进行规范操作.二、镀锌钝化处理3．镀后处理:为使镀件增强防护性能、装饰性及其他特殊目的而进行的（钝化、热熔、封闭和除氢等）电镀后置处理.镀锌后,一般要进行铬酸盐钝化,或其它转化处理,形成相应类型的转化膜.是保证镀后质量的关键工序之一.钝化后最好还应进行老化处理(烘箱内70~80ºC).钝化可分为以下几种形式:彩钝:HNO3、H2SO4、CrO3（三酸不可缺）兰白钝:F+Cr银白钝:Ba+Cr黑色钝:Cr+Ag或Cr+Cu金黄色钝:Cr+还原剂.彩钝:适用于锌酸盐镀锌,钝化后零件表面为红、绿色,略带黄(Cr+6红色,Cr+3绿色),不能出现紫色(出现后说明钝化膜层疏松),最简单的方法是用手指在零件表面往复磨擦几次,不能有变(掉)色现象.兰白钝:由于钝化液中的氟化物随时间加长而逐渐下降,因此,零件表面兰色就会逐渐变浅,同一个班