NASA Fastener Design Manual 緊固件設計手冊 - 翻譯 2/14

達文中

鍍層和涂層大多數電鍍工藝都是電解并產生氫氣。因此，大多數電鍍工藝需要在電鍍后在遠低于電鍍材料分解溫度的溫度下烘烤，以防止氫脆化。然而，將鍍層加熱到其分解溫度可以再次產生游離氫。因此，超過電鍍的安全操作溫度會導致由于氫脆和失去腐蝕保護而導致的緊固件過早失效。(表II給出了鍍層和涂層的摘要。)表II 鍍層和涂層總結

鍍鎘
' U' k9 O7 M0 ^最常見的航空航天緊固件電鍍材料是鎘。電鍍是通過電沉積來完成的，而且很容易完成。然而，為了防止氫脆，鍍鎘部件必須在鍍后2小時內，在375℉【約為190.6℃】的溫度下烘烤23小時。由于鎘在600℉【約為315.6℃】熔化，它的有效使用溫度限制是450℉【約為232.2℃】。
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鍍鋅
4 N+ M6 G, q" K鋅也是一種常見的鍍層。熱浸鍍鋅法在商業上稱為鍍鋅。鋅也可以電沉積。因為鍍鋅的表面比較暗淡，所以外觀不如鎘好看。然而，鋅是一種犧牲物質。它會遷移到沒有鍍膜的地方，這些地方的鍍層已經被刮掉了，這樣就可以繼續提供抗腐蝕能力。鋅也可以作為一種含鋅豐富的涂料冷涂。鋅在785℉熔化，但有用的使用溫度最高到250℉。(其抗蝕性能在140℉以上退化。)
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# |2 m0 v7 f1 q  c6 `磷酸鹽涂層
鋼或鐵通過用稀釋的磷酸溶液處理材料表面來涂覆磷酸鹽，通常是將零件浸入專有的浴液中。化學反應形成一層溫和的晶體磷酸鹽保護層。磷酸鹽涂層的三種主要類型是鋅、鐵和錳。磷酸鹽涂層的部件可以很容易地涂漆，也可以浸入油或蠟中以提高其耐腐蝕性。緊固件通常用鋅或錳磷化。磷化零件中很少出現氫脆。磷酸鹽涂層在225°F(對于重鋅)到400°F(對于磷酸鐵)時開始退化。

; m; n9 x9 N6 q. [鍍鎳
鍍鎳，不論是否鍍銅(薄鍍)，是防止腐蝕和改善鋼和黃銅外觀的最古老的方法之一。除非鍍鉻，否則鍍鎳會失去光澤。鍍鎳比鍍鎘或鍍鋅更昂貴，而且電鍍后必須和鍍鎘一樣烘烤，以防止氫脆。在1100°F的工作溫度下鍍鎳效果很好，但由于成本問題，目前它仍然不常用于電鍍緊固件。


離子氣相沉積鍍鋁
離子氣相沉積鋁電鍍是由McDonnell-Douglas公司開發的，用于飛機零部件的鍍膜。與鍍鎘相比，它有一些優勢：(1)不產生氫脆。(2)對不同材料的電偶腐蝕起絕緣作用。(3)涂層可接受高達925℉。(4)也可用于鈦和鋁的涂層。(5)該工藝不產生有毒副產物。它也有一些缺點：(1)由于該工藝必須在專門設計的真空室中進行，因此相當昂貴。(2)在鹽霧試驗中，鎘的性能優于離子氣相沉積的鋁。
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) t$ z0 C- _& f7 ^* E鍍鉻
3 ~# D; P0 o) P. k: f, {  A  X鍍鉻通常用于汽車和家電裝飾應用，但不常用于緊固件。鍍鉻緊固件的成本大約與不銹鋼緊固件相同。好的鍍鉻要求在鍍鉻之前同時電鍍銅和鎳。鍍鉻也有氫脆問題。但是，對于800℉到1200℉的最高工作溫度，它是可以接受的。
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Serrnatel W和SerrnaGard
% W7 h; N8 N# d( ^2 J$ Y; a, NSermatel W和SermaGard是專有涂料，由無機粘結劑中的鋁顆粒組成[1]，添加鉻酸鹽以抑制腐蝕。涂層材料由AMS3126A覆蓋，工藝依據AMS2506。將涂層噴涂或浸漬在零件上，并在650°F下固化。(SPS Technologies[2]在900°F下測試了Sermatel W涂層緊固件，沒有發生退化。) 由于緊固件被完全涂覆，這種涂覆過程可以防止氫脆和應力腐蝕。Sermatel在抗腐蝕方面與鍍鎘一樣有效，但成本比鎘高出約15%。目前沒有鍍有Sermatel W或SermaGard涂層的“現貨的”緊固件，但該公司將對緊固件或機械零件進行少量訂購。這些涂層將在螺紋區域中進行多達15次拆卸，而不會導致涂層嚴重退化。
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0 C+ l/ S  z2 O' B1 c8 M: fStalgard
, J( T; c8 A2 {/ P) rStalgard是一種專有的涂層工藝[3]，包括有機涂層，無機-有機涂層，或兩者兼而有之，用于耐腐蝕。根據Stalgard測試數據，其涂層在鹽霧和風化測試中優于鍍鎘或鍍鋅。Stalgard涂層還提供電偶腐蝕防護。但是，這些有機涂層的最高工作溫度為475°F。
擴散鍍鎳鎘
/ v: U5 }7 Z. C9 D# X這種工藝是由航空航天公司開發的，用于較高溫度的鎘涂層。在基板上電鍍0.0004英寸厚的鎳鍍層，然后是0.0002英寸厚的鎳鍍層。鎘板(符合AMS2416)。然后將部件在645°F下烘焙1小時，所得涂層可承受1000°F。然而，鎳板必須始終完全覆蓋部件，以避免鎘損壞部件。這個過程成本高昂，并且需要嚴密的控制。

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鍍銀
對于大多數緊固件應用來說，鍍銀的成本高得令人望而卻步。最大的例外是在航空航天工業，鍍銀螺母被用在不銹鋼螺栓上。銀具有防腐蝕和干潤滑劑的雙重作用。鍍銀可用于1600°F，是良好的高溫潤滑劑。由于銀在正常的大氣中暴露會變色，鍍銀螺母通常被涂上透明的蠟以防止變色。蠟是一種很好的室溫潤滑劑。因此，扭矩表的正常“干扭矩”值應降低50%，以適應這種潤滑劑。
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8 @; Y3 K% W9 k4 J( }. _. Q) w鈍化與預氧化
除非在組裝之前進行鈍化或預氧化(參考文獻l)，否則不銹鋼緊固件會在連接處產生電偶腐蝕或氧化。鈍化是通過用酸對鋼進行短暫處理，在鋼上形成一層保護性氧化物涂層。氧化物涂層差不多都是惰性的。預氧化是通過在空氣爐中將緊固件暴露在大約1300°F的溫度下形成氧化物涂層。所形成的表面有足夠的惰性，以防止由于電偶腐蝕而產生的磨損。

黑色氧化物涂層
黑色氧化物涂層與油膜相結合，僅僅是增強了碳鋼緊固件的外觀。油膜是涂層中唯一防止腐蝕的部分。

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引文：
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[1] Sermatech  International,Inc., Limerick, Pennsylvania.

[2] Jenkintown, Pennsylvania

[3] Eico Industries, Rockford, Illinois.

參考文獻
, {) K, j& a5 o3 c6 j( a8 H8 _9 F1，Slincy, HE.: High Temperature Solid Lubricants— 1. Layer Lattice Compounds and Graphite. Mech. Eng., vol. 96, no. 2, Feb. 1974, pp. 18-22

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