การแนะนำเทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อนที่ใช้กันทั่วไปสำหรับตัวยึด

รัดเป็นชิ้นส่วนทั่วไปของอุปกรณ์เชิงกลที่ใช้สำหรับการเชื่อมต่อแบบยึด พวกมันถูกใช้ในสภาพแวดล้อมเฉพาะ และการโต้ตอบระยะยาวระหว่างตัวยึดกับสภาพแวดล้อมจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสถานะและประสิทธิภาพเสมอ การเปลี่ยนแปลง ซึ่งก็คือ การกัดกร่อน เป็นหนึ่งในรูปแบบหลักของความล้มเหลวของตัวยึด การกัดกร่อนเล็กน้อยของตัวยึดจะส่งผลต่อความสามารถในการถอดออกและการติดตั้งเกลียวซ้ำๆ และการกัดกร่อนที่รุนแรงจะทำให้ความแข็งแรงของการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบต่างๆ เสียหาย และยังทำให้ชิ้นงานล้มเหลวกะทันหัน ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรง ดังนั้นการป้องกันการกัดกร่อนของตัวยึดจึงเป็นเรื่องที่ทุกคนให้ความสำคัญเสมอมา หัวข้อของ
เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อนที่ใช้กันทั่วไปสำหรับตัวยึด

เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อนที่ใช้กันทั่วไปสำหรับตัวยึด การป้องกันการกัดกร่อนของตัวยึดโดยทั่วไปจะสร้างชั้นปิดหรือชั้นป้องกันการกัดกร่อนบนพื้นผิวของชิ้นงานโดยวิธีการบางอย่างเพื่อป้องกันอิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอกที่มีต่อตัวยึดและบรรลุ ผลของความต้านทานการกัดกร่อน มีสี่เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อนหลักสำหรับตัวยึด: เทคโนโลยีการรักษาชั้นฟิล์ม เทคโนโลยีการเคลือบโลหะ เทคโนโลยีการเคลือบ และการเปลี่ยนโครงสร้างภายในของโลหะ (เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม)
1. เทคโนโลยีการรักษาฟิล์ม

เทคโนโลยีการรักษาฟิล์มส่วนใหญ่หมายถึงกระบวนการสร้างฟิล์มแปรสภาพทางเคมี (เคมีไฟฟ้า) ที่เสถียรบนพื้นผิวโลหะด้วยวิธีทางเคมีหรือเคมีไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในรถรางในเมือง การรักษาชั้นฟิล์มของตัวยึดส่วนใหญ่จะเป็นการบำบัดด้วยสีดำ/สีน้ำเงินและการบำบัดด้วยฟอสเฟต
1.1 สีดำและสีน้ำเงิน

ในสารละลายด่างเข้มข้นที่มีสารออกซิแดนท์ หลังจากช่วงหนึ่งของการบำบัดที่อุณหภูมิประมาณ 140 องศาเซลเซียส กระบวนการสร้างฟิล์มออกไซด์ทางเคมีบนพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็ก (ส่วนใหญ่ประกอบด้วย Fe, O,)
ลักษณะทางเทคนิคของการเคลือบสีดำ/สีน้ำเงิน:
1) ความหนาของฟิล์มคือ 0.5-1.5 μm
2) การทดสอบสเปรย์เกลือที่เป็นกลาง (NSS) โดยทั่วไปจะใช้เวลาเพียง 2 ~ 5 ชม. ขณะนี้ชั้นฟิล์มออกไซด์ได้แตกออกและเกิดสนิมจำนวนมากขึ้น ดังรูปที่ 1

3) ความไวต่อการเปราะของไฮโดรเจนต่ำ สามารถใช้เป็นสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงได้
4) ในฐานะที่เป็นตัวยึด ความสม่ำเสมอของแรงขันแน่นของแรงบิดนั้นไม่ดี
5) สีสว่างขึ้นและเอฟเฟกต์การตกแต่งดีขึ้น
6) ต้นทุนต่ำ
1.2. การรักษาฟอสเฟต

กระบวนการแช่ชิ้นส่วนเหล็กในสารละลายที่มีแมงกานีส กรดฟอสฟอริก ฟอสเฟต และสารรีเอเจนต์อื่นๆ เพื่อสร้างชั้นฟิล์มแปลงฟอสเฟตที่ไม่ละลายในน้ำบนพื้นผิวโลหะเรียกว่าการบำบัดด้วยฟอสเฟต ลักษณะทางเทคนิคของการบำบัดด้วยฟอสเฟต
1) ชั้นฟิล์มยึดติดกับพื้นผิวอย่างแน่นหนา (หนา 1-50 μm)
2) NSS สามารถเข้าถึงได้ 10~20 ชม. หรือ 72 ชม.
3) ความแข็งแรงเชิงกลต่ำและคุณภาพเปราะ
4) ในฐานะที่เป็นตัวยึด ความสม่ำเสมอของแรงบิดพรีโหลดนั้นดีมาก
5) สีเป็นสีเทาอ่อนและสีเข้มอื่น ๆ และเอฟเฟกต์การตกแต่งไม่ดี
6) ความไวต่อการแตกตัวของไฮโดรเจนต่ำ ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงได้
7) ต้นทุนต่ำกว่า
2. เทคโนโลยีการเคลือบโลหะ

เทคโนโลยีการเคลือบโลหะส่วนใหญ่เป็นกระบวนการชุบผิวที่ใช้เทคโนโลยีการเคลือบเพื่อสร้างชั้นโลหะบาง ๆ บนพื้นผิวของวัสดุโลหะเพื่อให้วัสดุโลหะมีคุณสมบัติในการตกแต่งหรือป้องกัน ในรถรางในเมือง เทคโนโลยีการเคลือบโลหะของตัวยึดส่วนใหญ่เป็นการชุบสังกะสี และการเคลือบโลหะพิเศษอื่นๆ (การชุบโครเมียม การชุบนิกเกิล การชุบแคดเมียม การชุบเงิน ฯลฯ)
2.1 สังกะสี

สังกะสีและเหล็กสามารถละลายซึ่งกันและกันได้ และศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของมันคือ -0.76 V. สำหรับพื้นผิวเหล็กกล้า การเคลือบสังกะสีเป็นการเคลือบผิวแบบอโนดิก ซึ่งสามารถปกป้องพื้นผิวเหล็กได้ดีกว่า ดังนั้นเทคโนโลยีการชุบสังกะสีจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวยึด มีสามวิธีที่ใช้กันทั่วไปในการชุบสังกะสี: การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน, การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้าและการชุบสังกะสีด้วยกล
2.1.1 การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน
การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนหมายถึงการที่ชิ้นส่วนเหล็กถูกจุ่มลงในสังกะสีเหลวที่หลอมเหลว เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นงาน จึงเกิดเป็นชั้นโลหะสังกะสีขึ้น ความหนาของการเคลือบกัลวาไนซ์แบบจุ่มร้อนมีความหนามาก (สูงถึง 30-60 μm) และทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีมาก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนเหล็กที่ใช้งานกลางแจ้งเป็นเวลานาน (เช่น เสาทีวี ราวกั้นทางหลวง เป็นต้น) สำหรับตัวยึด การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนโดยทั่วไปเหมาะสำหรับสลักเกลียวขนาด M6 ขึ้นไป แต่ไม่สามารถใช้กับตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูง เนื่องจากอุณหภูมิในการทำงานของกระบวนการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนนั้นสูงมาก (400C~ 500C) ง่ายต่อการปรับอุณหภูมิและทำให้ตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูงนิ่มลง
2.1.2 การชุบสังกะสี
การชุบกัลวาไนซ์ด้วยไฟฟ้าใช้อิเล็กโทรลิซิสเพื่อสร้างชั้นสังกะสีที่สม่ำเสมอ หนาแน่น และยึดเกาะได้ดีบนพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็ก ความหนาของชั้นสังกะสีของการชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้านั้นค่อนข้างบาง (5~30μm) และความต้านทานการกัดกร่อนนั้นแย่ที่สุดในการบำบัดป้องกันการกัดกร่อนด้วยสังกะสี ใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชัน เนื่องจากการชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้ามีความไวสูงต่อการแตกตัวของไฮโดรเจน และเป็นการยากที่จะกำจัดไฮโดรเจนออกให้หมด (พื้นผิวของชั้นสังกะสีด้วยไฟฟ้าจะลอกหรือหลุดออกที่อุณหภูมิสูงกว่า 100 องศาเซลเซียส) ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้สังกะสีด้วยไฟฟ้าเป็นตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูงได้
2.1.3 การชุบสังกะสีเชิงกล
การชุบสังกะสีเชิงกลหมายถึงกระบวนการชุบผิวของชิ้นส่วนเหล็กและเหล็กกล้าโดยใช้ตัวกลางกระแทกเพื่อกระทบพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็กภายใต้การกระทำของสารเคมี เช่น ผงสังกะสี สารช่วยกระจายตัว และสารเร่งให้เกิดชั้นสังกะสี ความหนาของชั้นสังกะสีเชิงกลโดยทั่วไปคือ 5-50 μm พื้นผิวของการเคลือบมีความหนาแน่นและสม่ำเสมอ ผลการตกแต่งดี และความต้านทานการกัดกร่อนดีเยี่ยม และการเคลือบไม่มีข้อบกพร่องของการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนและการชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า เช่น การแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิสูงและการเปราะของไฮโดรเจน กระบวนการเตรียมผิวเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการป้องกันการกัดกร่อนของตัวยึด
2.2. เคลือบโลหะอื่นๆ

2.2.1 การชุบโครเมี่ยม
โครเมียมเป็นสารเคลือบผิวโลหะที่มีลักษณะของการยึดเกาะที่แข็งแรง ทนต่อการสึกหรอได้ดี มีผลในการตกแต่งที่ดีเยี่ยม และทนความร้อนสูง (สามารถใช้งานได้ตามปกติที่อุณหภูมิต่ำกว่า 500 องศาเซลเซียส) ดังนั้นการเคลือบโครเมียมจึงถูกนำมาใช้เป็นสารเคลือบโลหะสำหรับตัวยึด เหมาะมาก
การชุบโครเมียมส่วนใหญ่มีข้อเสียดังต่อไปนี้:
1) ขั้นตอนยุ่งยาก ต้องชุบนิเกิลหรือทองแดงก่อนชุบโครเมี่ยม
2) ราคาแพง
3) การชุบโครเมี่ยมมีความแข็ง เปราะ และหลุดง่าย
2.2.2 การชุบนิเกิล
ในฐานะที่เป็นสารเคลือบโลหะ นิกเกิลมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าที่ดี มีความแข็งสูง มีผลในการตกแต่งที่ดี และทนความร้อนได้ดี (สามารถใช้งานได้ตามปกติที่อุณหภูมิต่ำกว่า 600 องศาเซลเซียส) ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งที่จะใช้การชุบนิกเกิลสำหรับตัวยึด
การชุบนิกเกิลส่วนใหญ่มีข้อเสียดังต่อไปนี้:
1) ขั้นตอนยุ่งยาก ต้องชุบทองแดงก่อนชุบโครเมี่ยม
2) การเคลือบนิกเกิลมีรูพรุน และการกัดกร่อนของพื้นผิวจะเร่งขึ้นเมื่อการเคลือบบาง
3) ราคาแพง
2.2.3 การชุบแคดเมียม
ในฐานะที่เป็นสารเคลือบผิวโลหะ แคดเมียมเป็นสารเคลือบผิวแบบอะโนไดซ์ ซึ่งมีความทนทานต่อการกัดกร่อนของกรดไฮโดรคลอริกสูง การแตกตัวของไฮโดรเจนต่ำ และมีผลในการตกแต่งที่ดี เหมาะอย่างยิ่งสำหรับตัวยึดที่ใช้ในสภาพแวดล้อมทางทะเล (เช่น เฟิร์มแวร์ที่รวดเร็ว)
การชุบแคดเมียมส่วนใหญ่มีข้อเสียดังต่อไปนี้:
① มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมสูง ก๊าซและเกลือแคดเมียมที่ละลายได้ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อแคดเมียมละลายเป็นพิษ
②ราคาค่อนข้างแพง
2.2.4 การชุบเงิน
ในฐานะที่เป็นสารเคลือบโลหะ เงินมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม คุณสมบัติสะท้อนแสงที่ดีเยี่ยม หล่อลื่นได้ดี และทนความร้อนได้ดีเยี่ยม (สามารถใช้งานได้ตามปกติที่อุณหภูมิต่ำกว่า 870 องศาเซลเซียส) ดังนั้นการชุบเงินจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ส่วนประกอบความถี่สูง ฯลฯ (เช่น สลักเกลียวตัวนำไฟฟ้า ขั้วตะกั่วแบตเตอรี่รถยนต์)
การชุบเงินส่วนใหญ่มีข้อเสียดังต่อไปนี้:
① กระบวนการนี้ซับซ้อนและต้องชุบทองแดงก่อนชุบเงิน
②ราคาค่อนข้างแพง
2.2.5 นิกเกิลสังกะสี
การเคลือบคอมโพสิตซิงค์-นิกเกิลเป็นการเคลือบโลหะอัลลอยด์ชนิดใหม่ที่พัฒนาขึ้นบนกระบวนการชุบผิวกัลวาไนซ์ซึ่งมีข้อดีหลายประการ
1) NSS สูงสุด 500 - 1500ชม.
2) ศักย์ไฟฟ้าของสารเคลือบอยู่ระหว่าง Fe และ Zn ซึ่งเหมาะสำหรับการประกอบชิ้นส่วนอลูมิเนียม
3) ความแข็งของการเคลือบสูงและผลการตกแต่งดีมาก
4) แทบไม่มีการแตกตัวของไฮโดรเจน และสามารถใช้กับตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูงได้
5) ทนความร้อนได้ดี (ใช้งานได้ปกติที่อุณหภูมิต่ำกว่า 8009C)
ข้อเสียเปรียบหลักของการเคลือบสังกะสี-นิกเกิลในปัจจุบันคือราคาที่สูงขึ้น (ประมาณ 6 เท่าของการชุบสังกะสี) แต่ประสิทธิภาพที่ครอบคลุมที่ยอดเยี่ยมทำให้ผู้คนรู้จักกันอย่างแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ
3. เทคโนโลยีการเคลือบผิว

เทคโนโลยีการเคลือบหมายถึงการใช้สารเคลือบเฉพาะบนพื้นผิวของวัตถุด้วยอุปกรณ์และวิธีการบางอย่างเพื่อสร้างฟิล์มที่มีความหนาแน่น ต่อเนื่อง และสม่ำเสมอบนพื้นผิว ซึ่งจากนั้นจะแห้งและบ่มด้วยวิธีธรรมชาติหรือประดิษฐ์เพื่อสร้างคุณสมบัติในการป้องกันหรือตกแต่ง เทคโนโลยีการรักษาพื้นผิวสำหรับการเคลือบผิวตามหน้าที่
ในตัวยึด เทคโนโลยีการเคลือบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือเทคโนโลยีการเคลือบสังกะสี-โครเมียม ซึ่งเป็นการเคลือบชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็กโดยการเคลือบสังกะสี-โครเมียมบนชิ้นส่วนเหล็กและอบในวงจรปิดสนิท Layer หรือที่เรียกว่าการรักษา dacromet ซึ่งมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมดังต่อไปนี้
1) NSS สามารถเข้าถึง 500 ~ 1,000 ชม.
2) การซึมผ่านที่ดี
3) ไม่มีความไวต่อการแตกตัวของไฮโดรเจน
4) มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ
5) ในฐานะที่เป็นตัวยึด ความสม่ำเสมอของแรงบิดพรีโหลดนั้นดีมาก
6) ราคาปานกลาง (ประมาณสองเท่าของสังกะสี)
การรักษาด้วย Dacromet มีข้อเสียดังต่อไปนี้:
1) ความต้านทานการสึกหรอต่ำ (ความแข็งเพียง 1 H)
2) สีเป็นสีเดียว (เฉพาะสีขาวเงินและสีเทาเงิน) และเอฟเฟกต์การตกแต่งไม่ดี
3) การนำไฟฟ้าไม่ดี ไม่เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีการเชื่อมต่อที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
4. เปลี่ยนรูปแบบองค์กรเหล็ก

4.1 การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ (เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม)

เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นตัวย่อของเหล็กกล้าไร้สนิมทนกรดซึ่งมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและการตกแต่งที่ดีเลิศ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่ากลไกการต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมมีดังต่อไปนี้
1) เมื่อปริมาณ Cr เกิน 13 เปอร์เซ็นต์ ศักย์ไฟฟ้าของเหล็กจะเพิ่มขึ้นจากศักย์ไฟฟ้าลบเป็นศักย์ไฟฟ้าบวก ทำให้เมทริกซ์เหล็กนั้น "เฉื่อย"
2) Cr จะสร้างฟิล์มเคลือบผิวที่อุดมด้วย Cr หนาแน่นบนพื้นผิวเหล็ก จึงช่วยปกป้องพื้นผิวเพิ่มเติม
3) เหล็กกล้าไร้สนิมแบ่งออกเป็น: เหล็กกล้ามาร์เทนซิติก, เหล็กกล้าเฟอริติก, เหล็กกล้าออสเทนนิติก, เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก-เฟอริติก เป็นต้น ซึ่งเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีที่สุด เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม A2 , A4
เหล็กกล้าไร้สนิมส่วนใหญ่มีข้อบกพร่องดังต่อไปนี้: ①ความแข็งแรงของผลผลิตต่ำมาก (โดยทั่วไปไม่เกิน 300 MPa) ซึ่งไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อชิ้นส่วนโครงสร้างหลัก
②มีแนวโน้มที่จะเกิดการยึดด้าย เมื่อขันโบลต์สแตนเลสแน่น จะทำให้ผิวเกลียวเสียหายได้ง่าย ในเวลานี้ มันจะสร้างชั้นของชั้นออกไซด์ขึ้นเอง ซึ่งจะทำให้การยึดเกาะและการล็อคของโบลต์แน่นขึ้น
③ มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรน C และ Cr ในเหล็กกล้าไร้สนิมจะก่อตัวเป็นสารประกอบที่อุณหภูมิหนึ่ง โดยเฉพาะบริเวณใกล้ขอบเกรน ซึ่งจะทำให้เกิด "พื้นที่ที่มี Cr-poor" ที่ขอบเกรน ส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนบริเวณเกรน
④ ความต้านทานการกัดกร่อนต่ำถึงปานกลาง CI (ยกเว้นเหล็กกล้าไร้สนิม A4)
⑤ ราคาสูงกว่า (ประมาณ 4 เท่าของ Dacromet)
4.2 การเปลี่ยนแปลงสถานะการรักษาความร้อน

วัสดุเหล็กและเหล็กกล้าส่วนใหญ่เป็นโครงสร้างแบบหลายเฟส (เฟสรอง เช่น สิ่งเจือปน คาร์ไบด์ และสารประกอบระหว่างโลหะมักมีอยู่ในเหล็กเป็นแคโทด และ Fe matrix เป็นแอโนด) มีความต่างศักย์ระหว่างเฟสในโครงสร้างหลายเฟส ซึ่งก่อตัวเป็นแบตเตอรี่ขนาดเล็กที่กัดกร่อน เฟสที่สองอาจเป็นเฟสอะโนไดซ์ทูสหรือเฟสการละลายของแคโทดิก ซึ่งทั้งสองอย่างนี้จะส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อนของเมทริกซ์
เช่นเหล็กกล้าไร้สนิมจะต้องใช้ความระมัดระวังในการเชื่อมและการรักษาความร้อน หลังจากที่เหล็กกล้าไร้สนิมผ่านการบำบัดด้วยสารละลายที่อุณหภูมิสูง จะมีการให้ความร้อนระหว่าง 400C ถึง 850C และจะเกิด CrsC จำนวนมาก และ Cr, C; คาร์ไบด์จะตกตะกอนตามแนวขอบเกรน ทำให้เกิดบริเวณที่มี Cr-poor ใกล้กับขอบเกรน คาร์ไบด์ทำหน้าที่เป็นแคโทดของเซลล์กัดกร่อน และบริเวณที่มี Cr-poor ทำหน้าที่เป็นขั้วบวกของเซลล์กัดกร่อน ซึ่งนำไปสู่การกัดกร่อนบริเวณขอบเกรนและความต้านทานการกัดกร่อนจะลดลงอย่างมาก