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锌铬涂层件表面精度控制

【摘要】:
紧固件常用的表面防护方法有发黑、磷化、电镀锌、电镀镉及有机涂层。电镀锌在海洋性气候下的防腐能力有限,且易引起氢致延迟断裂,给承载结构的高强度连接带来安全隐患;电镀镉在海洋性环境中的防腐能力较好,电镀镉的氢致延迟断裂较轻微,但是汽毒性大,会危害环境,不符合清洁生产的发展方向;有机涂层由于结合力、涂层孔隙等方面的原因,也不易满足海洋环境的需求。锌铬涂层(又称达克罗)具有高耐腐蚀性和低氢致延迟断裂等特点,正得到人们越来越多的重视和应用。   2、试验 锌铬涂层的组成为:Zn75%、Al10%,铬的氧化物15%。铬的氧化物作为粘接剂存在于层层叠加的片状锌粉、铝粉之间,其存在形态是非晶态的复合物。 膜层制备的步骤如下:清洁→装挂→脱脂→水洗→吹干→抛丸→浸涂→甩干→烘烤→固化→冷却→检查。涂层固化经历了水分挥发、六价铬还原、过剩有机物分解以及铬化合物非晶态化等过程。步骤中,抛丸、浸涂、甩干是决定膜层表面粗糙度和厚度的关键。   实践中发现,从抛丸开始,调整丸粒大小、抛丸速度、角度及装载量,可以保证螺栓表面粗糙度,并达到控制涂层尺寸精度的目的。此外,通过调整涂覆液成分配比、黏度及涂覆次数,可以控制膜层的厚度,采用二次或三次涂覆的方法能使膜层厚度更均匀。   2.1 表面粗糙度的影响 锌铬涂层件的影响因素,主要有表面粗糙度,前处理的好坏决定紧固件表面清洁处理后的等级、粗糙度等,直接影响到涂层体系与基体结合的牢固程度,进而影响到涂层体系的防护性能。紧固件常用的表面清洁处理方法为抛丸,调整钢丸的大小、抛丸速度、喷射角度和螺栓装载量等参数,可以控制螺栓、螺母的表面粗糙度;对两种不同原始粗糙度等级的紧固件抛丸后的原圆变化进行检测,可以找出影响紧固件粗糙度的因素。 实验中发现,抛丸机的抛丸速度和喷射角度不能有较大范围的变动,且这两个参数对紧固件表面粗糙度的影响有限,因此固定抛丸速度、喷射角度和抛丸时间,采用直径φ0.2mm和φ0.3mm的钢丸对螺栓抛丸处理,钢丸大小对螺栓表面状况的影响。   从表1和表2数据可以看出,经抛丸处理后,螺栓表面粗糙度可以增大1个数量级,钢丸粒度的大小是影响螺栓表面粗糙度的重要因素。经过抛丸的螺栓进行涂覆处理后,表面粗糙度略有降低。通过测量螺栓外圆尺寸,发现直径方向上有局部尺寸突然增加约3μm,单层膜层厚度有1.5μm左右的误差。这是因为在离心作用下,涂料向同一方向流动,导致该方向上的膜层增厚,产生尺寸误差。 2.2涂层厚度的控制 锌铬涂层件的另一影响因素,涂层厚度的控制。锌铬涂料的附着量一方面由涂料的黏度决定,另一方面由离心机甩干速度决定(离心机甩干时间固定)。通过调整锌铬涂料的黏度和离心机的甩干速度,就可以实现对涂层厚度的控制。   实践表明螺栓的涂覆量主要取决于离心机甩干旋转速度,转速越低,涂覆量越大,当旋转速度一定时,锌铬涂料的黏度越大,则涂覆量也越大。此外,涂覆量与螺栓的尺寸和形状也有关。试验分别经一次、二次、三次涂覆的螺栓,在最终涂覆量相同的情况下,涂覆次数越多,涂层越均匀,表面越光洁,其表面抗腐蚀性能越好。   3、小结 用精度6g/6H的螺栓连接副进行工艺验证,希望涂覆的涂层厚度为3~5μm,采用直径φ0.2mm的钢丸进行抛丸处理,涂料黏度为89s。因为涂层厚度要求为3~5μm,涂覆量为155~175mg/dm2,根据涂覆量等值图查得应使用的抛甩速度为270~300r/min。经过对涂覆后螺纹的精度进行检测,表明涂层符合技术要求,厚度得到了精确控制。按照GB/T18684-2002《锌铬涂层技术条件》的要求进行行能检测,经中性盐雾试验720h没有出现腐蚀,且结合力优良。  

锌铬涂层件表面精度控制

本文摘自于金蜘蛛技术篇

1、概要
紧固件常用的表面防护方法有发黑、磷化、电镀锌、电镀镉及有机涂层。电镀锌在海洋性气候下的防腐能力有限,且易引起氢致延迟断裂,给承载结构的高强度连接带来安全隐患;电镀镉在海洋性环境中的防腐能力较好,电镀镉的氢致延迟断裂较轻微,但是汽毒性大,会危害环境,不符合清洁生产的发展方向;有机涂层由于结合力、涂层孔隙等方面的原因,也不易满足海洋环境的需求。锌铬涂层(又称达克罗)具有高耐腐蚀性和低氢致延迟断裂等特点,正得到人们越来越多的重视和应用。
 
2、试验
锌铬涂层的组成为:Zn75%、Al10%,铬的氧化物15%。铬的氧化物作为粘接剂存在于层层叠加的片状锌粉、铝粉之间,其存在形态是非晶态的复合物。

膜层制备的步骤如下:清洁→装挂→脱脂→水洗→吹干→抛丸→浸涂→甩干→烘烤→固化→冷却→检查。涂层固化经历了水分挥发、六价铬还原、过剩有机物分解以及铬化合物非晶态化等过程。步骤中,抛丸、浸涂、甩干是决定膜层表面粗糙度和厚度的关键。
 
实践中发现,从抛丸开始,调整丸粒大小、抛丸速度、角度及装载量,可以保证螺栓表面粗糙度,并达到控制涂层尺寸精度的目的。此外,通过调整涂覆液成分配比、黏度及涂覆次数,可以控制膜层的厚度,采用二次或三次涂覆的方法能使膜层厚度更均匀。
 
2.1 表面粗糙度的影响
锌铬涂层件的影响因素,主要有表面粗糙度,前处理的好坏决定紧固件表面清洁处理后的等级、粗糙度等,直接影响到涂层体系与基体结合的牢固程度,进而影响到涂层体系的防护性能。紧固件常用的表面清洁处理方法为抛丸,调整钢丸的大小、抛丸速度、喷射角度和螺栓装载量等参数,可以控制螺栓、螺母的表面粗糙度;对两种不同原始粗糙度等级的紧固件抛丸后的原圆变化进行检测,可以找出影响紧固件粗糙度的因素。
实验中发现,抛丸机的抛丸速度和喷射角度不能有较大范围的变动,且这两个参数对紧固件表面粗糙度的影响有限,因此固定抛丸速度、喷射角度和抛丸时间,采用直径φ0.2mm和φ0.3mm的钢丸对螺栓抛丸处理,钢丸大小对螺栓表面状况的影响。
 
从表1和表2数据可以看出,经抛丸处理后,螺栓表面粗糙度可以增大1个数量级,钢丸粒度的大小是影响螺栓表面粗糙度的重要因素。经过抛丸的螺栓进行涂覆处理后,表面粗糙度略有降低。通过测量螺栓外圆尺寸,发现直径方向上有局部尺寸突然增加约3μm,单层膜层厚度有1.5μm左右的误差。这是因为在离心作用下,涂料向同一方向流动,导致该方向上的膜层增厚,产生尺寸误差。

2.2涂层厚度的控制

锌铬涂层件的另一影响因素,涂层厚度的控制。锌铬涂料的附着量一方面由涂料的黏度决定,另一方面由离心机甩干速度决定(离心机甩干时间固定)。通过调整锌铬涂料的黏度和离心机的甩干速度,就可以实现对涂层厚度的控制。
 
实践表明螺栓的涂覆量主要取决于离心机甩干旋转速度,转速越低,涂覆量越大,当旋转速度一定时,锌铬涂料的黏度越大,则涂覆量也越大。此外,涂覆量与螺栓的尺寸和形状也有关。试验分别经一次、二次、三次涂覆的螺栓,在最终涂覆量相同的情况下,涂覆次数越多,涂层越均匀,表面越光洁,其表面抗腐蚀性能越好。
 
3、小结
用精度6g/6H的螺栓连接副进行工艺验证,希望涂覆的涂层厚度为3~5μm,采用直径φ0.2mm的钢丸进行抛丸处理,涂料黏度为89s。因为涂层厚度要求为3~5μm,涂覆量为155~175mg/dm2,根据涂覆量等值图查得应使用的抛甩速度为270~300r/min。经过对涂覆后螺纹的精度进行检测,表明涂层符合技术要求,厚度得到了精确控制。按照GB/T18684-2002《锌铬涂层技术条件》的要求进行行能检测,经中性盐雾试验720h没有出现腐蚀,且结合力优良。

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