Fastenerssu najčešće komponente u mehaničkoj opremi koje se koriste za pričvršćivanje spojeva, a sve se koriste u specifičnim okruženjima. Dugoročna-interakcija između zatvarača i okoline uvijek će promijeniti njihovo stanje i performanse, odnosno dolazi do korozije, što je jedan od glavnih oblika kvara zatvarača. Blaga korozija spojnih elemenata će uticati na odvojivost i ponovnu upotrebu navoja, dok će jaka korozija oštetiti čvrstoću veze između komponenti, pa čak i dovesti do iznenadnog kvara obradaka i katastrofalnih nezgoda. Stoga je anti{4}}korozija spojnih elemenata oduvijek bila tema od velike zabrinutosti.
Uobičajene antikorozivne tehnologije za pričvršćivače
Anti-korozionom obradom pričvršćivača obično se formira premaz ili anti-sloj na površini obratka određenim metodama kako bi se spriječio uticaj vanjskog okruženja na same spojne elemente i postigao efekat otpornosti na koroziju. Postoje četiri glavne uobičajene antikorozivne tehnologije za pričvršćivače: tehnologija obrade filma, tehnologija metalne prevlake, tehnologija premaza i promjena unutrašnje strukture metala (kao što je nehrđajući čelik).
1. Tehnologija obrade filma
Tehnologija obrade filma uglavnom se odnosi na proces stvaranja stabilnog hemijskog (elektrohemijskog) konverzionog filma na površini metala upotrebom hemijskih ili elektrohemijskih metoda. Na primjer, u gradskim željezničkim vozilima, tretman zacrnjenjem/plavljenjem i fosfatiranjem se naširoko koristi za filmsku obradu spojnih elemenata.
1.1 Crnjenje i plavo
Proces stavljanja čeličnih dijelova u koncentriranu alkalnu otopinu koja sadrži oksidanse i njihovo tretiranje na oko 140 stupnjeva u određenom vremenskom periodu kako bi se formirao film kemijskog oksida (uglavnom sastavljen od Fe₃O₄) na površini čeličnih dijelova naziva se tretman zacrnjivanjem/plavljenjem.
Tehničke karakteristike tretmana za crnjenje/plavljenje:
1) Debljina filma je 0,5-1,5 μm.
2) Vrijeme testiranja neutralnog slanog spreja (NSS) je općenito samo 2~5 sati, u tom trenutku je oksidni film puknuo, pa će se pojaviti čak i dosta rđe.
3) Niska osjetljivost na vodoničnu krtost, može se koristiti zavijci velike{0}}vrste.
4) Kao pričvršćivač, njegova konzistencija prednaprezanja obrtnog momenta-je loša.
5) Svijetla boja i dobar dekorativni efekat.
6) Niska cijena.
1.2 Tretman fosfatiranjem
Proces potapanja čeličnih dijelova u otopinu koja sadrži mangan, fosfornu kiselinu, fosfat i druge reagense da bi se formirao u vodi{0}}fosfatni konverzioni film na površini metala naziva se fosfatiranje. Tehničke karakteristike fosfatiranja su sljedeće:
1) Film je čvrsto spojen sa podlogom (debljina 1~50 μm).
2) Vrijeme testa neutralnog slanog spreja (NSS) može doseći 10~20 sati, a neki mogu doseći i 72 sata.
3) Slaba mehanička čvrstoća i lomljiva tekstura.
4) Kao pričvršćivač, njegova konzistencija prednaprezanja obrtnog momenta-je dobra.
5) Boja je tamna kao što je svijetlo siva, a dekorativni efekat je loš.
6) Niska osjetljivost na vodoničnu krtost, može se koristiti za vijke visoke{1}}vrste.
7) Niska cijena.
2. Metal Plating Technology
Tehnologija nanošenja metala je proces površinske obrade koji uglavnom formira tanak metalni sloj na površini metalnih materijala korištenjem tehnologije oblaganja da bi metalni materijali dobili dekorativna ili zaštitna svojstva. U gradskim šinskim vozilima, tehnologija metalne prevlake za pričvrsne elemente je uglavnom galvanizacija, kao i druge posebne metalne prevlake (hromiranje, niklovanje, kadmijiranje, posrebrivanje, itd.).
2.1 Galvanizacija
Cink i željezo se miješaju, a njihov standardni potencijal elektrode je -0,76 V. Za čeličnu podlogu, cink premaz je anodni premaz, koji može bolje zaštititi čeličnu podlogu. Stoga se tehnologija pocinčavanja vrlo široko koristi u pričvršćivačima. Postoje tri uobičajene metode pocinčavanja: vruće pocinčavanje, elektrogalvanizacija i mehaničko cinkovanje.
2.1.1 Vruće{1}}pocinčavanje
Vruće{0}}pocinčavanje se odnosi na proces potapanja čeličnih dijelova u rastopljeni tečni cink, uzrokujući niz fizičkih i kemijskih reakcija na površini radnog komada kako bi se formirao metalni cink premaz. Debljina toplog- prevlake je relativno debela (do 30~60 μm), a otpornost na koroziju je odlična. Široko se koristi u čeličnim dijelovima koji se dugo vremena koriste na otvorenom (kao što su TV tornjevi, zaštitne ograde za autoput, itd.). Za pričvršćivače, vruće-pocinčavanje je općenito primjenjivo na vijke M6 i više, ali se ne može koristiti za-pričvršćivače velike čvrstoće. Glavni razlog je taj što je radna temperatura procesa vrućeg{12}}pocinčavanja relativno visoka (400 stepeni ~500 stepeni), što lako može izazvati omekšavanje učvršćivača visoke{15}}kosti i smanjiti njihovu čvrstoću.
2.1.2 Elektrogalvanizacija
Elektrogalvanizacija je upotreba principa elektrolize za formiranje jednolikog, gustog i dobro{0}}vezanog premaza cinka na površini čeličnih dijelova. Debljina elektrogalvaniziranog sloja cinka je relativno tanka (5~30 μm), a njegova otpornost na koroziju je najgora među antikorozivnim tretmanima za pocinčavanje. Međutim, njegov postupak je jednostavan, cijena je niska i ima mali utjecaj na zahvat navoja, pa se široko koristi u pričvršćivačima. Budući da elektrogalvanizacija ima visoku osjetljivost na vodoničnu krtost i teško je u potpunosti ukloniti vodonik (elektrogalvanizirani sloj će se oljuštiti ili otpasti kada je temperatura iznad 100 stepeni), elektrogalvanizacija se ne može koristiti za pričvršćivače velike-čvrste.
2.1.3 Mehaničko cinkovanje
Mehaničko pocinčavanje se odnosi na proces površinske obrade u kojem čelični dijelovi formiraju cink premaz udaranjem površine čeličnih dijelova udarnim medijem pod djelovanjem kemijskih supstanci kao što su cink prah, disperzant i akcelerator. Debljina mehaničkog pocinčanog sloja je općenito 5~50 μm. Površina premaza je gusta i ujednačena, sa dobrim dekorativnim efektom i odličnom otpornošću na koroziju; osim toga, nema nedostataka kao što su visoko-temperaturno kaljenje i vodonična krtost koji postoje kod vrućeg-pocinčavanja i elektrogalvanizacije, tako da je proces površinske obrade posebno pogodan za anti-koroziju spojnih elemenata.
2.2 Ostale metalne obloge
2.2.1 Hromiranje
Kao metalni premaz, hrom ima karakteristike jakog prianjanja, dobre otpornosti na habanje, odličnog dekorativnog efekta i visoke otpornosti na toplotu (može se koristiti normalno ispod 500 stepeni). Zbog toga je vrlo idealno koristiti hromirani premaz kao metalni premaz za pričvršćivače.
Glavni nedostaci hromiranja su sljedeći:
1) Proces je složen, a nikl ili bakar se moraju prvo prekriti prije hromiranja.
2) Visoka cijena.
3) Prevlaka hroma je tvrda i krhka i lako se skida.
2.2.2 Niklovanje
Kao metalni premaz, nikl ima dobru električnu provodljivost, visoku tvrdoću, dobar dekorativni efekat i otpornost na toplotu (normalno se može koristiti ispod 600 stepeni), tako da je takođe idealno koristiti niklovanje za pričvršćivače.
Glavni nedostaci niklovanja su sljedeći:
1) Proces je složen, a bakar se mora prvo nanijeti prije niklovanja (originalno "prije hromiranja" je greška u kucanju).
2) Prevlaka nikla je porozna, a korozija matrice će se ubrzati kada je premaz tanak.
3) Visoka cijena.
2.2.3 Kadmij
Kao metalni premaz, kadmijum je anodni premaz, koji ima karakteristike jake otpornosti na koroziju hlorovodonične kiseline, niske vodonične krtosti i dobrog dekorativnog efekta. Posebno je pogodan za zatvarače koji se koriste u pomorskim okruženjima (kao što su zatvarači brodskih aviona i platformi za bušenje nafte).
Glavni nedostaci kadmijuma su sljedeći:
① Visoko zagađenje životne sredine. Plin koji nastaje kada se kadmijum topi i rastvorljive soli kadmija su otrovni.
② Visoka cijena.
2.2.4 Srebro
Kao metalni premaz, srebro ima odličnu električnu provodljivost, odlične reflektirajuće performanse, dobro podmazivanje i odličnu otpornost na toplinu (može se normalno koristiti ispod 870 stepeni). Zbog toga se posrebrenje široko koristi u poljima kao što su elektronika i elektrotehnika, visokofrekventne komponente (kao što su provodljivi vijci generatora, izlazni terminali akumulatora vozila).
Glavni nedostaci posrebrenja su sljedeći:
① Proces je složen, a bakar se mora pre posrebriti.
② Cijena je vrlo skupa.
2.2.5 Pocinkovanje{1}}Niklovanje
Cink-nikl kompozitni premaz je nova vrsta premaza od legure metala razvijena na osnovu tehnologije površinske obrade pocinčavanja, koja ima mnoge prednosti:
1) Vrijeme ispitivanja neutralnog slanog spreja (NSS) može doseći 500~1500 sati.
2) Potencijal elektrode premaza je između Fe i Zn, što je pogodnije za montažu sa aluminijskim dijelovima.
3) Visoka tvrdoća premaza i dobar dekorativni efekat.
4) Gotovo da nema vodonične krtosti, može se koristiti zapričvršćivači visoke{0}}vrste.
5) Dobra otpornost na toplotu (može se koristiti normalno ispod 800 stepeni; originalno "8009C" je greška u kucanju).
Glavni nedostatak cink-nikl premaza je njegova visoka cijena (oko 6 puta veća od običnog pocinčavanja), ali su njegove odlične sveobuhvatne performanse sve više i više priznate.
3. Tehnologija premaza
Tehnologija premaza je tehnologija površinske obrade kojom se na površinu predmeta nanose specifični premazi putem određene opreme i metoda kako bi se na površini formirao gust, kontinuiran i ujednačen film, a zatim se prirodnim ili umjetnim metodama suši i stvrdnjava kako bi se formirao zaštitni ili dekorativni premaz.
U pričvršćivačima, najšire korištena tehnologija premaza je cink-tehnologija hromiranja, što je premaz koji se formira na površini čeličnih dijelova nanošenjem cink-kroma na čelične dijelove i pečenjem kroz premaz potpuno zatvorenog-ciklusa, također poznat kao Dacromet tretman. Ima sljedeće odlične karakteristike:
1) Vrijeme ispitivanja neutralnog slanog spreja (NSS) može doseći 500~1000 sati.
2) Dobra propusnost.
3) Nema osjetljivosti na vodoničnu krtost.
4) Nisko zagađenje životne sredine.
5) Kao pričvršćivač, njegova konzistentnost prednaprezanja obrtnog momenta-je vrlo dobra.
6) Umjerena cijena (oko 2 puta više od običnog pocinčavanja).
Glavni nedostaci Dacromet tretmana su sljedeći:
1) Slaba otpornost na habanje (tvrdoća je samo 1 H).
2) Jednobojna (samo srebrno bijela i srebrno siva), slab dekorativni efekat.
3) Slaba električna provodljivost, nije pogodna za dijelove sa provodljivim spojevima.
4. Promjena mikrostrukture čelika
4.1 Promjena sastava (kao što je nerđajući čelik)
Nehrđajući čelik je skraćenica od nehrđajućeg čelika{0}}otpornog čelika, koji ima odličnu otpornost na koroziju i dobar dekorativni učinak, te se široko koristi u raznim oblastima. Trenutno se općenito vjeruje da je mehanizam otpornosti na koroziju nehrđajućeg čelika uglavnom sljedeći:
1) Kada sadržaj Cr pređe 13%, elektrodni potencijal čelika će porasti od negativnog do pozitivnog potencijala, čineći samu čeličnu matricu "inertnom";
2) Cr će formirati gust Cr- bogat pasivni film na površini čelika kako bi dodatno zaštitio matricu;
3) Nehrđajući čelik se prema mikrostrukturi može podijeliti na martenzitni čelik, feritni čelik, austenitni čelik, austenitni-feritni nehrđajući čelik itd. Među njima, austenitni nehrđajući čelik ima najbolju otpornost na koroziju, kao što su nehrđajući čelik serije A2 i A4.
Nerđajući čelik uglavnom ima sledeće nedostatke:
① Niska granica popuštanja (uglavnom ne više od 300 MPa), nije pogodna za spajanje glavnih strukturnih dijelova;
② Sklon zaglavljivanju navoja: kada se vijci od nerđajućeg čelika zategnu, lako je oštetiti površinu navoja, a u ovom trenutku će se spontano stvoriti sloj oksida, što će dodatno pogoršati prianjanje i zaključavanje vijaka;
③ Sklon intergranularnoj koroziji: na određenoj temperaturi, C i Cr u nehrđajućem čeliku će formirati jedinjenja, posebno blizu granica zrna, što će dovesti do pojave "Cr- osiromašenih područja" na granicama zrna i uzrokovati intergranularnu koroziju;
④ Slaba otpornost na koroziju na Cl⁻ medijum (osim A4 nerđajućeg čelika);
⑤ Visoka cijena (oko 4 puta veća od Dacromet tretmana).
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 razlika potencijala između svake faze u višefaznoj strukturi, formirajući korozionu mikroćeliju. Druga faza može biti faza anodne pasivizacije ili faza katodnog rastvaranja, što će uticati na otpornost matrice na koroziju.
Uzimajući za primjer nehrđajući čelik, njegovi procesi zavarivanja i toplinske obrade zahtijevaju dodatni oprez. Nakon tretmana visoko-temperaturnim rastvorom, ako se nerđajući čelik zagreje između 400 stepeni i 850 stepeni, veliki broj Cr₂₃C₆ i Cr₇C₃ karbida će se taložiti duž granica zrna, formirajući Cr-osiromašenu oblast blizu granica zrna. Karbidi djeluju kao katoda ćelije korozije, a područje osiromašeno Cr- djeluje kao anoda korozivne ćelije, uzrokujući intergranularnu koroziju i dovodeći do značajnog smanjenja otpornosti na koroziju nehrđajućeg čelika.
