NASA Fastener Design Manual 緊固件設(shè)計(jì)手冊(cè) - 翻譯 2/14

達(dá)文中

鍍層和涂層大多數(shù)電鍍工藝都是電解并產(chǎn)生氫氣。因此，大多數(shù)電鍍工藝需要在電鍍后在遠(yuǎn)低于電鍍材料分解溫度的溫度下烘烤，以防止氫脆化。然而，將鍍層加熱到其分解溫度可以再次產(chǎn)生游離氫。因此，超過(guò)電鍍的安全操作溫度會(huì)導(dǎo)致由于氫脆和失去腐蝕保護(hù)而導(dǎo)致的緊固件過(guò)早失效。(表II給出了鍍層和涂層的摘要。)表II 鍍層和涂層總結(jié)

鍍鎘
最常見(jiàn)的航空航天緊固件電鍍材料是鎘。電鍍是通過(guò)電沉積來(lái)完成的，而且很容易完成。然而，為了防止氫脆，鍍鎘部件必須在鍍后2小時(shí)內(nèi)，在375℉【約為190.6℃】的溫度下烘烤23小時(shí)。由于鎘在600℉【約為315.6℃】熔化，它的有效使用溫度限制是450℉【約為232.2℃】。

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& f3 i% p8 m% E9 h" L" p鍍鋅
鋅也是一種常見(jiàn)的鍍層。熱浸鍍鋅法在商業(yè)上稱為鍍鋅。鋅也可以電沉積。因?yàn)殄冧\的表面比較暗淡，所以外觀不如鎘好看。然而，鋅是一種犧牲物質(zhì)。它會(huì)遷移到?jīng)]有鍍膜的地方，這些地方的鍍層已經(jīng)被刮掉了，這樣就可以繼續(xù)提供抗腐蝕能力。鋅也可以作為一種含鋅豐富的涂料冷涂。鋅在785℉熔化，但有用的使用溫度最高到250℉。(其抗蝕性能在140℉以上退化。)

磷酸鹽涂層
鋼或鐵通過(guò)用稀釋的磷酸溶液處理材料表面來(lái)涂覆磷酸鹽，通常是將零件浸入專有的浴液中。化學(xué)反應(yīng)形成一層溫和的晶體磷酸鹽保護(hù)層。磷酸鹽涂層的三種主要類型是鋅、鐵和錳。磷酸鹽涂層的部件可以很容易地涂漆，也可以浸入油或蠟中以提高其耐腐蝕性。緊固件通常用鋅或錳磷化。磷化零件中很少出現(xiàn)氫脆。磷酸鹽涂層在225°F(對(duì)于重鋅)到400°F(對(duì)于磷酸鐵)時(shí)開(kāi)始退化。

6 `# |  F3 ~) S/ O/ o鍍鎳
; P! U6 b. x3 ?* x3 k8 S! x鍍鎳，不論是否鍍銅(薄鍍)，是防止腐蝕和改善鋼和黃銅外觀的最古老的方法之一。除非鍍鉻，否則鍍鎳會(huì)失去光澤。鍍鎳比鍍鎘或鍍鋅更昂貴，而且電鍍后必須和鍍鎘一樣烘烤，以防止氫脆。在1100°F的工作溫度下鍍鎳效果很好，但由于成本問(wèn)題，目前它仍然不常用于電鍍緊固件。
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離子氣相沉積鍍鋁
離子氣相沉積鋁電鍍是由McDonnell-Douglas公司開(kāi)發(fā)的，用于飛機(jī)零部件的鍍膜。與鍍鎘相比，它有一些優(yōu)勢(shì)：(1)不產(chǎn)生氫脆。(2)對(duì)不同材料的電偶腐蝕起絕緣作用。(3)涂層可接受高達(dá)925℉。(4)也可用于鈦和鋁的涂層。(5)該工藝不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物。它也有一些缺點(diǎn)：(1)由于該工藝必須在專門設(shè)計(jì)的真空室中進(jìn)行，因此相當(dāng)昂貴。(2)在鹽霧試驗(yàn)中，鎘的性能優(yōu)于離子氣相沉積的鋁。

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鍍鉻
5 O( Q, X9 M  T鍍鉻通常用于汽車和家電裝飾應(yīng)用，但不常用于緊固件。鍍鉻緊固件的成本大約與不銹鋼緊固件相同。好的鍍鉻要求在鍍鉻之前同時(shí)電鍍銅和鎳。鍍鉻也有氫脆問(wèn)題。但是，對(duì)于800℉到1200℉的最高工作溫度，它是可以接受的。


! x7 T7 V: _) x( t" \Serrnatel W和SerrnaGard
Sermatel W和SermaGard是專有涂料，由無(wú)機(jī)粘結(jié)劑中的鋁顆粒組成[1]，添加鉻酸鹽以抑制腐蝕。涂層材料由AMS3126A覆蓋，工藝依據(jù)AMS2506。將涂層噴涂或浸漬在零件上，并在650°F下固化。(SPS Technologies[2]在900°F下測(cè)試了Sermatel W涂層緊固件，沒(méi)有發(fā)生退化。) 由于緊固件被完全涂覆，這種涂覆過(guò)程可以防止氫脆和應(yīng)力腐蝕。Sermatel在抗腐蝕方面與鍍鎘一樣有效，但成本比鎘高出約15%。目前沒(méi)有鍍有Sermatel W或SermaGard涂層的“現(xiàn)貨的”緊固件，但該公司將對(duì)緊固件或機(jī)械零件進(jìn)行少量訂購(gòu)。這些涂層將在螺紋區(qū)域中進(jìn)行多達(dá)15次拆卸，而不會(huì)導(dǎo)致涂層嚴(yán)重退化。
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Stalgard
Stalgard是一種專有的涂層工藝[3]，包括有機(jī)涂層，無(wú)機(jī)-有機(jī)涂層，或兩者兼而有之，用于耐腐蝕。根據(jù)Stalgard測(cè)試數(shù)據(jù)，其涂層在鹽霧和風(fēng)化測(cè)試中優(yōu)于鍍鎘或鍍鋅。Stalgard涂層還提供電偶腐蝕防護(hù)。但是，這些有機(jī)涂層的最高工作溫度為475°F。
, {9 V% C4 f) }9 C# ?$ n擴(kuò)散鍍鎳鎘
這種工藝是由航空航天公司開(kāi)發(fā)的，用于較高溫度的鎘涂層。在基板上電鍍0.0004英寸厚的鎳鍍層，然后是0.0002英寸厚的鎳鍍層。鎘板(符合AMS2416)。然后將部件在645°F下烘焙1小時(shí)，所得涂層可承受1000°F。然而，鎳板必須始終完全覆蓋部件，以避免鎘損壞部件。這個(gè)過(guò)程成本高昂，并且需要嚴(yán)密的控制。

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' S6 }2 q. r7 e+ X, w4 m* K! d. Q鍍銀
對(duì)于大多數(shù)緊固件應(yīng)用來(lái)說(shuō)，鍍銀的成本高得令人望而卻步。最大的例外是在航空航天工業(yè)，鍍銀螺母被用在不銹鋼螺栓上。銀具有防腐蝕和干潤(rùn)滑劑的雙重作用。鍍銀可用于1600°F，是良好的高溫潤(rùn)滑劑。由于銀在正常的大氣中暴露會(huì)變色，鍍銀螺母通常被涂上透明的蠟以防止變色。蠟是一種很好的室溫潤(rùn)滑劑。因此，扭矩表的正�！案膳ぞ亍敝祽�(yīng)降低50%，以適應(yīng)這種潤(rùn)滑劑。
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8 r7 p9 h! M; @; c4 f鈍化與預(yù)氧化
! m8 o1 p# R7 K* G1 d9 V除非在組裝之前進(jìn)行鈍化或預(yù)氧化(參考文獻(xiàn)l)，否則不銹鋼緊固件會(huì)在連接處產(chǎn)生電偶腐蝕或氧化。鈍化是通過(guò)用酸對(duì)鋼進(jìn)行短暫處理，在鋼上形成一層保護(hù)性氧化物涂層。氧化物涂層差不多都是惰性的。預(yù)氧化是通過(guò)在空氣爐中將緊固件暴露在大約1300°F的溫度下形成氧化物涂層。所形成的表面有足夠的惰性，以防止由于電偶腐蝕而產(chǎn)生的磨損。
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' M6 t5 q$ i8 h( ?: t+ U黑色氧化物涂層
黑色氧化物涂層與油膜相結(jié)合，僅僅是增強(qiáng)了碳鋼緊固件的外觀。油膜是涂層中唯一防止腐蝕的部分。

引文：
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[1] Sermatech  International,Inc., Limerick, Pennsylvania.

[2] Jenkintown, Pennsylvania

[3] Eico Industries, Rockford, Illinois.

參考文獻(xiàn)
, d+ @+ X" s8 h0 T) W& ]1，Slincy, HE.: High Temperature Solid Lubricants— 1. Layer Lattice Compounds and Graphite. Mech. Eng., vol. 96, no. 2, Feb. 1974, pp. 18-22
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