Studio sulle proprietà del rivestimento di leghe di zinco-nichel su elementi di fissaggio in acciaio

Il rivestimento in lega di zinco-nichel è sostanzialmente privo di infragilimento da idrogeno e ha un'eccellente resistenza alla corrosione, quindi diventa uno strato protettivo adatto per elementi di fissaggio in acciaio. Attraverso il test del processo di galvanica della lega di zinco-nichel, vengono analizzati e ricercati l'aspetto e lo spessore del rivestimento della lega di zinco-nichel, il contenuto di nichel, la forza di adesione, la resistenza alla corrosione e l'abbinamento della vernice. I risultati mostrano che la lega di zinco-nichel elettroplaccata è uno strato protettivo affidabile ed economico adatto per elementi di fissaggio in acciaio.

Attualmente la zincatura è il trattamento superficiale anticorrosivo più utilizzato per gli elementi di fissaggio in acciaio. In generale, gli elementi di fissaggio per interni sono considerati principalmente decorativi e la maggior parte di essi utilizza l'elettrogalvanizzazione come metodo di trattamento superficiale preferito; gli elementi di fissaggio per esterni sono principalmente anticorrosivi. Oltre alla zincatura elettrolitica, come strato di protezione superficiale viene selezionata anche la zincatura a caldo (principalmente elementi di fissaggio M10 sopra). Tuttavia, per ambienti esterni particolarmente difficili, come gli ambienti marini con elevata umidità e elevata nebbia salina, la resistenza alla corrosione degli elementi di fissaggio zincati è spesso difficile da soddisfare i requisiti di utilizzo. Lo strato di cadmio elettrolitico mostra un'eccellente resistenza alla corrosione nell'ambiente marino e le persone hanno iniziato a utilizzare lo strato di cadmio come elemento di fissaggio dello strato protettivo nell'ambiente marino e l'effetto è migliore [1,2]. Poiché il mio paese attribuisce grande importanza alla protezione ambientale, il processo di cadmiatura è stato incluso nel catalogo di "eliminazione dei processi e dei prodotti di produzione arretrati" promulgato dall'ex Commissione statale per l'economia e il commercio. Pertanto, è assolutamente necessario effettuare ricerche sui processi alternativi di cadmiatura.

All'inizio degli anni '80, il mio paese ha iniziato la ricerca nel campo della galvanoplastica delle leghe di zinco e successivamente ha sviluppato e applicato una varietà di processi di galvanoplastica delle leghe di zinco-nichel. Quando il contenuto di nichel nel rivestimento della lega di zinco-nichel è compreso tra l'8% e il 15% (il valore migliore è il 13%), la sua resistenza alla corrosione è eccellente, che è da circa 3 a 5 volte quella del rivestimento di zinco a parità di spessore; e il contenuto di nichel è 15. Anche il rivestimento in lega di zinco-nichel inferiore al% può essere passivato e la resistenza alla corrosione viene notevolmente migliorata dopo la passivazione; il rivestimento della lega di zinco-nichel è sostanzialmente esente da infragilimento da idrogeno e anche la saldabilità e la duttilità sono buone [3]. Pertanto, il rivestimento in lega di zinco-nichel è uno strato protettivo maturo e ragionevole adatto per gli elementi di fissaggio. In questo articolo, attraverso i relativi test di processo, vengono analizzate e ricercate le prestazioni dei rivestimenti in leghe di zinco-nichel.

1. Parte sperimentale

1.1 campione

Il campione è una vite a testa esagonale, la specifica della filettatura du003dM6, la lunghezza nominale Lu003d20mm, il livello di prestazione è 8,8 e il materiale è acciaio 45#.

1.2 Flusso del processo

Sgrassaggio→lavaggio con acqua calda→lavaggio con acqua fredda→erosione debole→lavaggio con acqua fredda a due stadi→galvanica in lega di zinco-nichel→lavaggio con acqua fredda a due stadi→passivazione→lavaggio con acqua fredda→lavaggio con acqua calda→asciugatura.

2. Risultati e discussione

2.1 Aspetto e spessore del rivestimento

Il rivestimento in lega di zinco-nichel viene passivato per formare una pellicola di passivazione color arcobaleno brillante.

Più spesso è il rivestimento in lega di zinco-nichel, maggiore è la durata della protezione. Tenendo conto dello spazio tra le filettature degli elementi di fissaggio, viene generalmente selezionato lo spessore del rivestimento (5μm~10μm) [4]. In questo esperimento, il rivestimento del campione di vite è stato testato mediante uno spessimetro portatile e lo spessore era di circa 8μm.

2.2 Contenuto di nichel nel rivestimento

Utilizzando la spettroscopia di fluorescenza a raggi X (XRF) per analizzare il rivestimento della lega di zinco-nichel, si è riscontrato che il contenuto di nichel nel rivestimento è di circa l'8%.

2.3 Resistenza del rivestimento

Dopo che il campione della vite è stato mantenuto a 200°C per un'ora e raffreddato a temperatura ambiente, il rivestimento è ben aderito al substrato.

La piastra campione (materiale: st12) è elettroplaccata con il campione della vite nella scanalatura dopo il test di lucidatura con attrito della sfera d'acciaio (GB5270-85), il rivestimento è intatto e non si verificano fenomeni come il distacco del rivestimento dal substrato.

I risultati mostrano che la forza di adesione del rivestimento in lega di zinco-nichel e del substrato è buona.

2.4 Resistenza alla corrosione del rivestimento

Secondo GB/T10125, è stato eseguito il test in nebbia salina neutra (NSS) e, rispetto alla vite zincata (passivazione del colore), la resistenza alla corrosione del rivestimento in lega di zinco-nichel è migliore di quella del rivestimento di zinco. Gli studi hanno dimostrato [5] che quando il rivestimento della lega di zinco-nichel è corroso, la presenza di nichel fa sì che il prodotto della corrosione sia ZnCl24Zn(OH)2, che è uniformemente e densamente ricoperto sulla superficie e non è facile da condurre elettricità, quindi ha un effetto protettivo sul rivestimento; Inoltre, il nichel ha un effetto inibitorio sul processo catodico, che favorisce anche il miglioramento della resistenza alla corrosione. Tuttavia, i prodotti della corrosione dei rivestimenti di zinco sono principalmente ZnO semiconduttore sciolto e non protetto. Queste ragioni spiegano ragionevolmente i risultati dei test nella Tabella 2.

2.5 L'abbinamento tra rivestimento e vernice

La piastra campione (materiale: st12, spessore del rivestimento in lega di zinco-nichel è di circa 8μm) viene utilizzata per studiare la compatibilità del rivestimento con diversi tipi di primer e la forza di adesione del primer viene testata secondo il metodo specificato in SJ/ T10674, secondo GB/T1732 Il metodo viene utilizzato per testare la resistenza all'impatto del primer e il rivestimento in lega di zinco-nichel si adatta bene ai primer epossidici e poliuretanici.

Il rivestimento in lega di zinco-nichel è un metodo di protezione facile da usare ed economico per gli elementi di fissaggio in acciaio; se utilizzato in combinazione con rivestimenti organici, diventerà un metodo di protezione affidabile a lungo termine per gli elementi di fissaggio in acciaio. Tuttavia, rispetto all'elettrozincatura (o zincatura a caldo), la manutenzione della soluzione di elettrozincatura in lega di nichel è più problematica. Generalmente, la soluzione galvanica deve essere analizzata e regolata ogni settimana. In futuro, lo sviluppo di soluzioni in lega di zinco-nichel galvanica di facile manutenzione costituirà una direzione di sviluppo