Les fixations sont les pièces les plus courantes des équipements mécaniques de fixation et de connexion, qui sont utilisées dans un environnement spécifique, et l'interaction à long terme entre les fixations et l'environnement changera toujours leur état et leurs performances, c'est-à-dire la corrosion, qui est l'un des les principales formes de défaillance des fixations. La corrosion des fixations affectera la détachabilité et l'installation répétée des filetages, ou endommagera la résistance de la connexion entre les composants, et conduira même à la défaillance soudaine des pièces, entraînant des accidents catastrophiques. Par conséquent, l'anti-corrosion des fixations a toujours été un sujet de grande préoccupation.
Technologie anti-corrosion commune des fixations
La technologie anti-corrosion commune des fixations. Le traitement anti-corrosion des attaches forme généralement une couche de revêtement ou une couche anti-corrosion sur la surface de la pièce grâce à certaines méthodes pour empêcher l'impact de l'environnement extérieur sur l'attache elle-même et obtenir l'effet de résistance à la corrosion. Il existe quatre principales technologies anti-corrosion pour les fixations : la technologie de traitement de film, la technologie de revêtement métallique, la technologie de revêtement et la modification de la structure interne du métal (comme l'acier inoxydable).
1. Technologie de traitement de film
La technologie de traitement par film fait principalement référence au processus de traitement consistant à générer un film de conversion chimique (électrochimique) stable sur la surface du métal par des méthodes chimiques ou électrochimiques. Par exemple, il existe de nombreuses attaches avec revêtement noir et revêtement bleu dans le véhicule.
1.1 noircissement et bleuissement
Le processus de formation d'une couche de film d'oxyde chimique (principalement composé de Fe, O) à la surface de pièces en fer et en acier après traitement à environ 140 °C pendant une durée fixe dans une solution alcaline concentrée contenant un oxydant.
Caractéristiques techniques du traitement de noircissement / bleuissement :
1) Épaisseur du film 0,5-1,5 m。
2) Le test de résistance au brouillard salin neutre (NSS) n'est généralement que de 2 à 5 heures. À ce stade, le film d'oxydation a été rompu et même une grande quantité de rouille apparaîtra, comme le montre la figure 1.
3) Il a une faible sensibilité à la fragilisation par l'hydrogène et peut être utilisé comme boulon à haute résistance.
4) En tant que fixation, sa cohérence de précharge de couple est médiocre.
5) Couleur vive et bon effet décoratif.
6) Faible coût.
1.2 traitement de phosphatation
La phosphatation est un processus dans lequel des pièces en fer et en acier sont immergées dans une solution contenant du manganèse, de l'acide phosphorique, du phosphate et d'autres réactifs pour former un film de conversion de phosphate insoluble dans l'eau à la surface du métal. Caractéristiques techniques du traitement de phosphatation.
1) Le film est fermement lié au substrat (1 ~ 50 μ M d'épaisseur).
2) NSS peut atteindre 10 à 20 heures, voire 72 heures.
3) Mauvaise résistance mécanique et fragile.
4) En tant que fixation, sa cohérence de précharge de couple est très bonne.
5) La couleur est gris clair et autres couleurs sombres, et l'effet décoratif est médiocre.
6) Il a une faible sensibilité à la fragilisation par l'hydrogène et peut être utilisé comme boulons à haute résistance.
7) Faible coût.
2. Technologie de revêtement métallique
La technologie de revêtement métallique est principalement un processus de traitement de surface qui utilise la technologie de revêtement pour former une fine couche métallique à la surface des matériaux métalliques, afin de doter les matériaux métalliques d'une décoration ou d'une protection. Dans les véhicules ferroviaires urbains, la technologie de revêtement métallique des fixations est principalement le zingage et d'autres revêtements métalliques spéciaux (chromage, nickelage, cadmium, argenture, etc.).
2.1 galvanisation
Le zinc et le fer peuvent se dissoudre et son potentiel d'électrode standard est de -0,76 v. pour le substrat en acier, le revêtement de zinc appartient au revêtement anodique, qui peut mieux protéger le substrat en acier. Par conséquent, la technologie de zingage est largement utilisée dans les fixations. Il existe trois méthodes de galvanisation courantes : la galvanisation à chaud, l'électro-galvanisation et la galvanisation mécanique.
2.1.1 galvanisation à chaud
La galvanisation à chaud fait référence au fait que les pièces en acier sont immergées dans du zinc liquide en fusion, ce qui entraîne une série de réactions physiques et chimiques à la surface de la pièce, de manière à former un revêtement de zinc métallique. L'épaisseur du revêtement de la galvanisation à chaud est très épaisse (jusqu'à 30 ~ 60 m), sa résistance à la corrosion est très bonne et il est largement utilisé dans les pièces en acier extérieures utilisées depuis longtemps (telles que la tour de télévision, la protection des autoroutes clôture, etc.). Pour les fixations, la galvanisation à chaud est généralement applicable aux boulons de M6 et plus, mais elle ne peut pas être utilisée pour les fixations à haute résistance, principalement parce que la température de fonctionnement du processus de galvanisation à chaud est très élevée (400C ~ 500C), ce qui est facile à tempérer et adoucir les attaches à haute résistance.
2.1.2 électrozingage
L'électro-galvanisation est l'utilisation de l'électrolyse pour former un revêtement de zinc uniforme, dense et bien lié à la surface des pièces en fer et en acier. L'épaisseur de la couche de zinc de la galvanisation électrolytique est relativement mince (5 ~ 30 mm) m), la résistance à la corrosion est la pire dans le traitement anti-corrosion de galvanisation, mais elle est largement utilisée dans les fixations en raison de son processus simple, de son faible coût et peu d'impact sur le vissage. Étant donné que le zingage a une sensibilité élevée à la fragilisation par l'hydrogène et qu'il est difficile d'éliminer complètement l'hydrogène (la surface de la couche électrozinguée se décollera ou tombera au-dessus de 100C), l'électro-galvanisation ne peut pas être utilisée pour les fixations à haute résistance.
2.1.3 galvanisation mécanique
La galvanisation mécanique fait référence au processus de traitement de surface consistant à former un revêtement de zinc en impactant la surface des pièces en acier avec un milieu d'impact sous l'action de substances chimiques telles que la poudre de zinc, le dispersant et l'accélérateur. L'épaisseur du revêtement de zinc mécanique est généralement de 5 ~ 50 m. Le revêtement a une surface compacte et uniforme, un bon effet décoratif et une excellente résistance à la corrosion; Et le revêtement ne présente aucun inconvénient de la galvanisation à chaud et de l'électro-galvanisation, tels que le revenu à haute température et la fragilisation par l'hydrogène. C'est un procédé de traitement de surface particulièrement adapté à l'anti-corrosion des fixations.
2.2 autres revêtements métalliques
2.2.1 chromage
En tant que revêtement métallique, le chrome présente les caractéristiques d'une forte adhérence, d'une bonne résistance à l'usure, d'un excellent effet décoratif et d'une résistance élevée à la chaleur (utilisation normale en dessous de 500C). Par conséquent, il est très idéal d'utiliser un revêtement de chrome comme revêtement métallique des attaches.
Le chromage présente les inconvénients suivants :
1) Le processus est complexe. Le nickel ou le cuivre doivent être plaqués avant le chromage.
2) Il'est cher.
3) Le revêtement de chrome est dur, cassant et facile à tomber.
2.2.2 nickelage
En tant que revêtement métallique, le nickel a une bonne conductivité, une dureté élevée, un bon effet décoratif et une bonne résistance à la chaleur (il peut être utilisé normalement en dessous de 600C). Par conséquent, le nickelage est également idéal pour les fixations.
Le nickelage présente les inconvénients suivants :
1) Le processus est complexe et le cuivre doit être plaqué avant le chromage.
2) Le revêtement de nickel est poreux et la corrosion du substrat sera accélérée lorsque le revêtement est mince.
3) Il'est cher.
2.2.3 cadmiage
En tant que revêtement métallique, le cadmium est un revêtement anodique. Il présente les caractéristiques d'une forte résistance à la corrosion à l'acide chlorhydrique, d'une faible fragilisation par l'hydrogène et d'un bon effet décoratif. Il est particulièrement adapté aux fixations utilisées en milieu marin (telles que les fixations des avions HNA et des plates-formes de forage pétrolier).
Le cadmiage présente principalement les inconvénients suivants :
La pollution de l'environnement est élevée et le gaz et le sel de cadmium soluble produits par la fonte du cadmium sont toxiques.
② Il'est cher.
2.2.4 placage d'argent
En tant que revêtement métallique, l'argent a une excellente conductivité, d'excellentes performances de réflexion, un bon pouvoir lubrifiant et une excellente résistance à la chaleur (il peut être utilisé normalement en dessous de 870c). Par conséquent, le placage d'argent est largement utilisé dans l'ingénierie électronique et électrique, les composants haute fréquence et d'autres domaines (tels que les boulons conducteurs de générateur, les bornes de sortie de batterie de véhicule).
Le placage d'argent présente les inconvénients suivants :
Le processus est complexe, donc le cuivre doit être plaqué avant le placage d'argent.
Le prix est très cher.
2.2.5 nickel galvanisé
Le revêtement composite zinc-nickel est un nouveau type de revêtement métallique allié optimisé et développé dans le processus de traitement de surface du zingage, qui présente de nombreux avantages.
1) NSS peut atteindre 500 - 1500 heures.
2) Le potentiel d'électrode du revêtement est compris entre Fe et Zn, ce qui est plus adapté à l'assemblage de pièces en aluminium.
3) Le revêtement a une dureté élevée et un bon effet décoratif.
4) Il n'a presque pas de fragilisation par l'hydrogène et peut être utilisé pour des fixations à haute résistance.
5) Bonne résistance à la chaleur (il peut être utilisé normalement en dessous de 8009c).
Le principal inconvénient du revêtement zinc-nickel est son prix élevé (environ 6 fois celui du zingage), mais ses excellentes propriétés globales ont été largement reconnues par les gens.
3. Technologie de revêtement
La technologie de revêtement fait référence à une technologie de traitement de surface dans laquelle un revêtement spécifique est appliqué sur la surface de l'objet avec certains équipements et méthodes pour produire un film dense, continu et uniforme sur la surface, puis séché et solidifié par des méthodes naturelles ou artificielles pour former un revêtement protecteur ou décoratif.
Parmi les fixations, la technologie de revêtement zinc-chrome est la technologie de revêtement la plus largement utilisée. Il s'agit d'un revêtement formé sur la surface des pièces en acier en enduisant un revêtement zinc-chrome sur les pièces en acier et en cuisant à travers un cycle en circuit fermé complet, également connu sous le nom de traitement Dacromet. Il a les excellentes caractéristiques suivantes.
1) NSS peut atteindre 500 ~ 1000 heures.
2) Bonne perméabilité.
3) Aucune sensibilité à la fragilisation par l'hydrogène.
4) Faible pollution de l'environnement.
5) En tant que fixation, sa cohérence de précharge de couple est très bonne.
6) Le prix est modéré (environ le double de celui du galvanisé).
Le traitement Dacromet présente les inconvénients suivants :
1) Mauvaise résistance à l'usure (dureté seulement 1 h).
2) Couleur unique (uniquement blanc argenté et gris argenté), effet décoratif médiocre.
3) Mauvaise conductivité, ne convient pas aux pièces de connexion conductrices.
4. Changer la microstructure de l'acier
4.1 changement de composition (par exemple acier inoxydable)
L'acier inoxydable est l'abréviation d'acier inoxydable et résistant aux acides. Il a une excellente résistance à la corrosion et un bon effet décoratif. Il est largement utilisé dans diverses villes. On pense généralement que le mécanisme de résistance à la corrosion de l'acier inoxydable est principalement le suivant.
1) Lorsque la teneur en Cr dépasse 13%, le potentiel d'électrode de l'acier passera du potentiel d'électrode négatif au potentiel d'électrode positif, rendant la matrice d'acier elle-même&"inerte &" ;
2) CR formera un film passif riche en CR dense sur la surface de l'acier pour protéger davantage le substrat.
3) L'acier inoxydable est divisé en acier martensitique, acier ferritique, acier austénitique, acier inoxydable ferritique austénitique, etc. parmi eux, l'acier inoxydable austénitique a la meilleure résistance à la corrosion, comme l'acier inoxydable A2 et A4.
L'inox présente les inconvénients suivants : ① la limite d'élasticité est très faible (généralement pas plus de 300 MPa), ce qui n'est pas adapté au raccordement de pièces structurelles importantes.
Le grippage du fil est facile à se produire. Lorsque le boulon en acier inoxydable est serré, il est facile d'endommager la surface du filetage. À ce stade, il produira spontanément une couche d'oxyde, ce qui aggravera l'adhérence et le verrouillage du boulon.
③ Sujet à la corrosion intergranulaire. A une certaine température, C et Cr dans l'acier inoxydable formeront des composés, surtout près du joint de grain, qui conduiront à"CR zone pauvre" au joint de grain et corrosion au joint de grain.
④ Mauvaise résistance à la corrosion moyenne CI (sauf acier inoxydable A4).
Le prix est plus élevé (environ 4 fois celui du traitement Dacromet).
4.2 changement d'état de traitement thermique
Les matériaux en fer et en acier sont principalement de structure multiphasique (les impuretés, les carbures, les composés intermétalliques et d'autres secondes phases existent généralement dans le fer et l'acier comme cathode, et la matrice Fe comme anode). Il existe une différence de potentiel entre les phases dans la structure multiphasique, formant une microcellule corrosive. La seconde phase peut être une phase de passivation de l'anode ou une phase de dissolution de la cathode, qui affecteront toutes deux la résistance à la corrosion de la matrice.
Par exemple, l'acier inoxydable doit être très prudent lors du soudage et du traitement thermique. Après un traitement de solution à haute température, l'acier inoxydable est chauffé entre 400C et 850C pour produire une grande quantité de CRSC. Et Cr, C; Les carbures précipiteront le long du joint de grain, entraînant la formation d'une zone pauvre en Cr près du joint de grain. Les carbures sont utilisés comme cathode de la batterie anticorrosion et la zone pauvre en Cr est utilisée comme anode de la batterie anticorrosion, ce qui entraîne une corrosion des joints de grains, et sa résistance à la corrosion sera considérablement réduite.
