鋅鉻涂層件表面精度控制

本文摘自于金蜘蛛技術篇

1、概要
緊固件常用的表面防護方法有發(fā)黑、磷化、電鍍鋅、電鍍鎘及有機涂層。電鍍鋅在海洋性氣候下的防腐能力有限，且易引起氫致延遲斷裂，給承載結構的高強度連接帶來安全隱患；電鍍鎘在海洋性環(huán)境中的防腐能力較好，電鍍鎘的氫致延遲斷裂較輕微，但是汽毒性大，會危害環(huán)境，不符合清潔生產的發(fā)展方向；有機涂層由于結合力、涂層孔隙等方面的原因，也不易滿足海洋環(huán)境的需求。鋅鉻涂層（又稱達克羅）具有高耐腐蝕性和低氫致延遲斷裂等特點，正得到人們越來越多的重視和應用。
 
2、試驗
鋅鉻涂層的組成為：Zn75%、Al10%，鉻的氧化物15%。鉻的氧化物作為粘接劑存在于層層疊加的片狀鋅粉、鋁粉之間，其存在形態(tài)是非晶態(tài)的復合物。

膜層制備的步驟如下：清潔→裝掛→脫脂→水洗→吹干→拋丸→浸涂→甩干→烘烤→固化→冷卻→檢查。涂層固化經歷了水分揮發(fā)、六價鉻還原、過剩有機物分解以及鉻化合物非晶態(tài)化等過程。步驟中，拋丸、浸涂、甩干是決定膜層表面粗糙度和厚度的關鍵。
 
實踐中發(fā)現，從拋丸開始，調整丸粒大小、拋丸速度、角度及裝載量，可以保證螺栓表面粗糙度，并達到控制涂層尺寸精度的目的。此外，通過調整涂覆液成分配比、黏度及涂覆次數，可以控制膜層的厚度，采用二次或三次涂覆的方法能使膜層厚度更均勻。
 
2.1 表面粗糙度的影響
鋅鉻涂層件的影響因素，主要有表面粗糙度，前處理的好壞決定緊固件表面清潔處理后的等級、粗糙度等，直接影響到涂層體系與基體結合的牢固程度，進而影響到涂層體系的防護性能。緊固件常用的表面清潔處理方法為拋丸，調整鋼丸的大小、拋丸速度、噴射角度和螺栓裝載量等參數，可以控制螺栓、螺母的表面粗糙度；對兩種不同原始粗糙度等級的緊固件拋丸后的原圓變化進行檢測，可以找出影響緊固件粗糙度的因素。
實驗中發(fā)現，拋丸機的拋丸速度和噴射角度不能有較大范圍的變動，且這兩個參數對緊固件表面粗糙度的影響有限，因此固定拋丸速度、噴射角度和拋丸時間，采用直徑φ0.2mm和φ0.3mm的鋼丸對螺栓拋丸處理，鋼丸大小對螺栓表面狀況的影響。
 
從表1和表2數據可以看出，經拋丸處理后，螺栓表面粗糙度可以增大1個數量級，鋼丸粒度的大小是影響螺栓表面粗糙度的重要因素。經過拋丸的螺栓進行涂覆處理后，表面粗糙度略有降低。通過測量螺栓外圓尺寸，發(fā)現直徑方向上有局部尺寸突然增加約3μm，單層膜層厚度有1.5μm左右的誤差。這是因為在離心作用下，涂料向同一方向流動，導致該方向上的膜層增厚，產生尺寸誤差。

2.2涂層厚度的控制

鋅鉻涂層件的另一影響因素，涂層厚度的控制。鋅鉻涂料的附著量一方面由涂料的黏度決定，另一方面由離心機甩干速度決定（離心機甩干時間固定）。通過調整鋅鉻涂料的黏度和離心機的甩干速度，就可以實現對涂層厚度的控制。
 
實踐表明螺栓的涂覆量主要取決于離心機甩干旋轉速度，轉速越低，涂覆量越大，當旋轉速度一定時，鋅鉻涂料的黏度越大，則涂覆量也越大。此外，涂覆量與螺栓的尺寸和形狀也有關。試驗分別經一次、二次、三次涂覆的螺栓，在最終涂覆量相同的情況下，涂覆次數越多，涂層越均勻，表面越光潔，其表面抗腐蝕性能越好。
 
3、小結
用精度6g/6H的螺栓連接副進行工藝驗證，希望涂覆的涂層厚度為3～5μm，采用直徑φ0.2mm的鋼丸進行拋丸處理，涂料黏度為89s。因為涂層厚度要求為3～5μm，涂覆量為155～175mg/dm2，根據涂覆量等值圖查得應使用的拋甩速度為270～300r/min。經過對涂覆后螺紋的精度進行檢測，表明涂層符合技術要求，厚度得到了精確控制。按照GB/T18684-2002《鋅鉻涂層技術條件》的要求進行行能檢測，經中性鹽霧試驗720h沒有出現腐蝕，且結合力優(yōu)良。

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