Badanie właściwości powłok ze stopu cynku i niklu na stalowych elementach złącznych

Powłoka ze stopu cynku i niklu jest w zasadzie wolna od kruchości wodorowej i ma doskonałą odporność na korozję, dzięki czemu staje się odpowiednią warstwą ochronną dla stalowych elementów złącznych. Poprzez test procesu galwanicznego stopu cynku i niklu analizuje się i bada wygląd i grubość powłoki stopu cynku i niklu, zawartość niklu, siłę wiązania, odporność na korozję i dopasowanie farby. Wyniki pokazują, że galwanizowany stop cynku i niklu jest niezawodną i opłacalną warstwą ochronną odpowiednią dla stalowych elementów złącznych.

Obecnie najpowszechniej stosowaną metodą antykorozyjnej obróbki powierzchni stalowych elementów złącznych jest cynkowanie. Ogólnie rzecz biorąc, łączniki wewnętrzne są uważane głównie za dekoracyjne, a w większości z nich preferowaną metodą obróbki powierzchni jest cynkowanie galwaniczne; elementy złączne zewnętrzne są głównie antykorozyjne. Oprócz cynkowania galwanicznego, jako warstwę zabezpieczającą powierzchnię wybiera się także cynkowanie ogniowe (głównie łączniki M10 powyżej). Jednakże w szczególnie trudnych warunkach zewnętrznych, takich jak środowiska morskie o dużej wilgotności i mgle solnej, odporność na korozję ocynkowanych elementów złącznych jest często trudna do spełnienia wymagań użytkowania. Galwanizowana warstwa kadmu wykazuje doskonałą odporność na korozję w środowisku morskim, a ludzie zaczęli używać warstwy kadmu jako łącznika warstwy ochronnej w środowisku morskim, a efekt jest lepszy [1,2]. Ponieważ mój kraj przywiązuje dużą wagę do ochrony środowiska, proces kadmu został wpisany do katalogu „eliminowania wstecznych procesów i produktów produkcyjnych” wydanego przez byłą Państwową Komisję Gospodarczo-Handlową. Dlatego bardzo potrzebne jest prowadzenie badań nad alternatywnymi procesami powlekania kadmem.

Na początku lat 80. XX wieku w moim kraju rozpoczęto badania w dziedzinie galwanizacji stopów cynku i sukcesywnie opracowywano i stosowano różnorodne procesy galwanizacji stopów cynku i niklu. Gdy zawartość niklu w powłoce ze stopu cynku i niklu wynosi od 8% do 15% (najlepsza wartość to 13%), jej odporność na korozję jest doskonała, czyli około 3 do 5 razy większa niż w przypadku powłoki cynkowej przy tej samej grubości; a zawartość niklu wynosi 15. Powłokę ze stopu cynku i niklu poniżej% można również pasywować, a odporność na korozję znacznie wzrasta po pasywacji; powłoka ze stopu cynku i niklu jest w zasadzie wolna od kruchości wodorowej, a spawalność i ciągliwość są również dobre [3]. Dlatego powłoka ze stopu cynku i niklu jest dojrzałą i rozsądną warstwą ochronną odpowiednią dla elementów złącznych. W artykule, poprzez powiązane testy procesowe, analizowano i badano właściwości powłok ze stopów cynku i niklu.

1. Część eksperymentalna

1.1 Próbka

Próbką jest śruba z łbem gniazdowym sześciokątnym, specyfikacja gwintu du003dM6, długość nominalna Lu003d20mm, poziom wydajności wynosi 8,8, a materiał to stal 45 #.

1.2 Przebieg procesu

Odtłuszczanie → mycie gorącą wodą → mycie zimną wodą → słaba erozja → dwustopniowe mycie zimną wodą → galwanizacja stopem cynku i niklu → dwustopniowe mycie zimną wodą → pasywacja → mycie zimną wodą → mycie gorącą wodą → suszenie.

2. Wyniki i dyskusja

2.1 Wygląd i grubość powłoki

Powłoka ze stopu cynku i niklu jest pasywowana, tworząc jasną, tęczową warstwę pasywacyjną.

Im grubsza powłoka ze stopu cynku i niklu, tym dłuższa żywotność ochrony. Biorąc pod uwagę szczelinę gwintową elementów złącznych, na ogół dobiera się grubość powłoki (5µm~10µm) [4]. W tym eksperymencie powłokę próbki śruby badano za pomocą przenośnego miernika grubości, a grubość wynosiła około 8 μm.

2.2 Zawartość niklu w powłoce

Przy użyciu rentgenowskiej spektroskopii fluorescencyjnej (XRF) do analizy powłoki stopu cynku i niklu stwierdzono, że zawartość niklu w powłoce wynosi około 8%.

2.3 Wytrzymałość powłoki

Po przetrzymaniu próbki śruby w temperaturze 200°C przez godzinę i ochłodzeniu do temperatury pokojowej, powłoka dobrze wiąże się z podłożem.

Płytka próbna (materiał: st12) pokryta galwanicznie próbką śruby w rowku po teście polerowania ciernego kulką stalową (GB5270-85), powłoka jest nienaruszona i nie występuje zjawisko takie jak odrywanie powłoki od podłoża.

Wyniki pokazują, że siła wiązania powłoki stopu cynku i niklu z podłożem jest dobra.

2.4 Odporność korozyjna powłoki

Zgodnie z GB/T10125 przeprowadzono test neutralnej mgły solnej (NSS) i w porównaniu ze śrubą ocynkowaną (pasywacja koloru) odporność na korozję powłoki ze stopu cynku i niklu jest lepsza niż powłoki cynkowej. Badania wykazały [5], że w przypadku korozji powłoki stopu cynku i niklu obecność niklu powoduje, że produktem korozji jest ZnCl24Zn(OH)2, który jest równomiernie i gęsto pokryty na powierzchni i niełatwo przewodzi prąd elektryczny, dzięki temu ma działanie ochronne na powłokę; Ponadto nikiel działa hamująco na proces katodowy, co sprzyja także poprawie odporności na korozję. Jednakże produktami korozji powłok cynkowych są głównie luźne, niezabezpieczone półprzewodniki ZnO. Powody te w uzasadniony sposób wyjaśniają wyniki testu przedstawione w tabeli 2.

2.5 Dopasowanie powłoki i farby

Płytka próbna (materiał st12, grubość powłoki ze stopu cynku i niklu wynosi około 8μm) służy do badania kompatybilności powłoki z różnymi rodzajami podkładów, a siła przyczepności podkładu jest badana zgodnie z metodą określoną w SJ/ T10674, zgodnie z GB/T1732. Metoda służy do badania udarności podkładu, a powłoka ze stopu cynku i niklu dobrze pasuje do podkładów epoksydowych i poliuretanowych.

Powłoka ze stopu cynku i niklu jest łatwą w obsłudze i opłacalną metodą ochrony stalowych elementów złącznych; w połączeniu z powłokami organicznymi stanie się niezawodną i długoterminową metodą ochrony stalowych elementów złącznych. Jednak w porównaniu z cynkowaniem galwanicznym (lub cynkowaniem ogniowym) konserwacja roztworu stopu cynkowania galwanicznego z niklem jest bardziej kłopotliwa. Ogólnie rzecz biorąc, roztwór galwaniczny należy analizować i dostosowywać co tydzień. W przyszłości kierunkiem rozwoju będzie rozwój łatwych w utrzymaniu rozwiązań galwanicznych ze stopów cynku i niklu