Správny výber povrchovej úpravy je rozhodujúci pri návrhu a výbere spojovacích prvkov. K dispozícii je široká škála procesov povrchovej úpravyspojovacie prvky. Dizajnéri vyberú ekonomické a kompatibilné riešenia podľa prevádzkových podmienok, požiadaviek na odolnosť proti korózii, montážneho výkonu, teplotného prostredia, noriem ochrany životného prostredia a nákladových rozpočtov. Väčšina komerčných spojovacích prvkov je vyrobená z uhlíkovej ocele alebo legovanej ocele, ktoré sú náchylné na koróziu. Dokonca aj spojovacie prvky vyrobené z materiálov odolných voči korózii vyžadujú povrchovú úpravu na izoláciu korozívnych médií a oddialenie oxidácie.
Nátery spojovacích prvkov sa musia vyznačovať silnou priľnavosťou, nesmú sa odlupovať počas montáže a demontáže a musia mať primeranú hrúbku, ktorá neprekáža záberu závitu. Okrem toho je limit teplotnej odolnosti väčšiny povlakov nižší ako limit základného oceľového materiálu; preto je potrebné pri výbere zvážiť prevádzkovú teplotu. Okrem vzhľadu a antikoróznych funkcií povrchová úprava výrazne ovplyvňuje upevňovacie vlastnosti spojovacích prvkov, najmä konzistenciu sily predpätia krútiaceho momentu. Profesionálny dizajn komplexne vyvažuje odolnosť proti korózii, vyrobiteľnosť montáže, prevádzkovú stabilitu a súlad so životným prostredím. Tento článok predstavuje hlavné procesy povrchovej úpravy pre spojovacie prvky s vysokou pevnosťou a odolnosťou voči korózii.
1. Elektrogalvanizácia
Elektrogalvanické zinkovanie je najpoužívanejším náterom pre komerčné spojovacie prvky. Je cenovo výhodný s elegantným vzhľadom a je dostupný vo viacerých povrchových úpravách vrátane bieleho zinku, žltého zinku, čierneho zinku a olivového odtieňa. Medzi povlakmi na báze zinku však ponúka relatívne slabú odolnosť proti korózii. Životnosť neutrálneho soľného spreja (NSS) bežného elektrogalvanického pokovovania je do 72 hodín. S pokročilými tesniacimi prostriedkami môže odolnosť proti posypu soľou presiahnuť 200 hodín, ale náklady sú 5 až 8-krát vyššie ako bežné pozinkovanie.
Proces galvanizácie ľahko spôsobuje vodíkové skrehnutie. Preto sú vysokopevnostné skrutky triedy 10.9 a vyššie vo všeobecnosti zakázané na bežné galvanické pokovovanie. Aj keď je dehydrogenácia vypaľovaním možná, pasivačný film sa poškodí nad 60 stupňov. Dehydrogenácia sa teda musí vykonávať po galvanickom pokovovaní a pred pasiváciou, čo má za následok komplikovanú prevádzku a vysoké náklady. Väčšina výrobcov nevykonáva dehydrogenáciu, pokiaľ si to špeciálne nevyžadujú zákazníci.
Elektrogalvanizované spojovacie prvky vykazujú zlú a nestabilnú konzistenciu predpätia krútiaceho momentu, takže sa vo všeobecnosti nepoužívajú na kritické konštrukčné spoje. Na zlepšenie stability krútiaceho momentu a konzistencie predpätia je možné po pokovovaní aplikovať mazací náter.
2. Fosfátovanie
Fosfátovanie je lacnejšie ako elektrogalvanizácia, ale poskytuje nižšiu základnú odolnosť proti korózii. Pre účinnú ochranu musí byť utesnený olejom. Bežný antikorózny olej poskytuje iba 10 až 20 hodín odolnosti NSS, zatiaľ čo vysokokvalitný antikorózny olej ju môže predĺžiť na 72 až 96 hodín pri 2 až 3-násobku nákladov.
Na upevňovacie prvky sa používajú dva hlavné typy fosfátovania: zinkové fosfátovanie a mangánové fosfátovanie. Zinkové fosfátovanie ponúka vynikajúcu mazivosť pre presnú montáž, zatiaľ čo mangánové fosfátovanie poskytuje vynikajúcu odolnosť proti korózii a opotrebeniu s rozsahom prevádzkových teplôt od 107 stupňov do 204 stupňov (225 stupňov F až 400 stupňov F).
Najväčšou výhodou fosfátovania je vynikajúca konzistencia momentového predpätia, ktorá zaisťuje stabilné a presné montážne predpätie. Je široko používaný v kritických priemyselných spojeniach, ako sú zostavy oceľových konštrukcií, skrutky ojnice motora, skrutky hlavy valcov, upevňovacie prvky hlavných ložísk, zotrvačníky a skrutky kolies. Okrem toho fosfátovanie nespôsobuje žiadne vodíkové krehnutie, čo z neho robí štandardnú povrchovú úpravu pre vysokopevnostné skrutky triedy 10.9 a vyššie.
3. Oxidové zamodranie (nanášanie čiernym oxidom)
Olejové tesnenie Bluing plus je najlacnejšia povrchová úprava priemyselných spojovacích prvkov s čistým vzhľadom, vhodná do suchého vnútorného prostredia. Samotný čierny oxidový film nemá takmer žiadnu antikoróznu schopnosť a plne sa spolieha na ochranu povrchového oleja. Bez oleja povrch rýchlo hrdzavie. Odolnosť NSS olejom utesnených modrých spojovacích prvkov je len 3 až 5 hodín.
Modré upevňovacie prvky majú zlú konzistenciu predpätia krútiaceho momentu. Mazací tuk nanesený na povrchy závitov pred montážou môže zlepšiť kvalitu záberu a stabilitu predpätia.
4. Pokovovanie kadmiom
Kadmiové pokovovanie poskytuje vynikajúcu odolnosť proti korózii, najmä vynikajúci výkon soľnej hmly v morskom prostredí v porovnaní s konvenčnými úpravami. Jeho čistenie odpadových vôd je však náročné a environmentálne nebezpečné s extrémne vysokými výrobnými nákladmi, približne 15 až 20-krát vyššími ako pri galvanizácii. Používa sa iba pre extrémne prevádzkové podmienky, ako sú vrtné plošiny na mori a spojovacie prvky pre letectvo a kozmonautiku, a vo všeobecnom priemysle sa používa len zriedka. Kadmium tiež vyvoláva vodíkové krehnutie a nie je vhodné pre ultra-vysokopevnostné skrutky.
5. Chrómovanie
Chrómové povlaky sú chemicky stabilné v atmosférickom prostredí s vynikajúcou zachovaním lesku, vysokou tvrdosťou a vynikajúcou odolnosťou proti opotrebovaniu. Na spojovacích prvkoch sa chrómovanie používa väčšinou na dekoratívne účely. Zriedkavo sa používa pre vysokovýkonné antikorózne aplikácie kvôli vysokým nákladom porovnateľným s nehrdzavejúcou oceľou. Používa sa len vtedy, keď nehrdzavejúca oceľ nemôže spĺňať požiadavky na pevnosť.
Chrómovanie vyžaduje podkladové nátery z medi a niklu, aby sa zabezpečila priľnavosť a odolnosť proti korózii. Povlak môže odolať vysokým teplotám až do 650 stupňov (1200 stupňov F), ale vodíkové krehnutie zostáva potenciálnym rizikom pre skrutky s vysokou pevnosťou.
6. Strieborné pokovovanie a poniklovanie
Postriebrenie poskytuje odolnosť proti korózii a pevné mazanie. Udržuje stabilný výkon pri teplotách až do 870 stupňov (1600 stupňov F) a účinne zabraňuje oxidácii závitu a zadretiu pri vysokých teplotách. Z dôvodu nákladových obmedzení sa používa hlavne na matice a malé presné skrutky vo vysokoteplotných zariadeniach.
Pokovovanie niklom sa primárne používa pre scenáre vyžadujúce odolnosť proti korózii aj elektrickú vodivosť, ako sú upevňovacie prvky svoriek pre batérie vozidiel.
7. Žiarové zinkovanie (HDG)
Žiarové zinkovanie je vysokoteplotný tepelne difúzny zinkový povlak s hrúbkou 15 až 100 μm a vynikajúcou odolnosťou proti korózii, široko používaný pre ťažké vonkajšie inžinierske zariadenia. Trpí slabou rovnomernosťou hrúbky a silným znečistením životného prostredia spôsobeným zvyškami zinku a zinkových výparov počas výroby.
Hrubý povlak často spôsobuje zaseknutie závitu a ťažké zapojenie. Bežné riešenia zahŕňajú rezanie vnútorných závitov po galvanizácii (čo poškodzuje čiastočný povlak a znižuje odolnosť proti korózii) alebo predbežné zväčšenie otvorov pre matice o 0,16 až 0,75 mm (pre M5–M30) pred galvanizáciou (čo mierne znižuje pevnosť konštrukcie). Konštrukcia závitu Spiralock proti uvoľneniu môže tento problém vyriešiť prispôsobením hrubých povlakov pri zachovaní plnej odolnosti proti korózii a mechanickej pevnosti.
V dôsledku vysokej teploty spracovania, ktorá mení metalografickú štruktúrutepelne spracované skrutkyžiarové zinkovanie je zakázané pre spojovacie prvky triedy 10.9 a vyššie.
8. Prášková difúzia zinku
Difúzia práškového zinku je proces metalurgickej tepelnej difúzie v tuhom stave, ktorý vytvára rovnomerné povlaky na zložitých povrchoch, ako sú závity a slepé otvory. Hrúbka povlaku sa pohybuje od 10 do 110 μm s chybou hrúbky kontrolovanou v rámci 10 %. Spomedzi všetkých úprav na báze zinku poskytuje najvyššiu pevnosť spojenia a koróznu stabilitu s nulovým znečistením a bez vodíkového krehnutia, ideálne pre vysoko presné, vysoko pevné a vysoko odolné spojovacie prvky.
9. Dacromet Coating
Dacromet (zinkovo-chrómový povlak) sa vyznačuje nulovým rizikom vodíkového skrehnutia a vynikajúcou konzistenciou predpätia krútiaceho momentu. Poskytuje vynikajúcu odolnosť proti soľnej hmle, stabilitu pri vysokej teplote a chemickú koróziu a účinne zabraňuje galvanickej korózii a oxidačnému skrehnutiu spôsobenému rozdielnym kontaktom kovu. S výnimkou environmentálnych obmedzení šesťmocného chrómu je to jedna z najlepších povrchových úprav pre vysokopevnostné spojovacie prvky vyžadujúce extrémnu odolnosť proti korózii.
Bežné triedy Dacromet zahŕňajú 9028, G917 a G980, dostupné v striebornom a čiernom prevedení. Trieda 9028 je ekonomický vzorec pre konvenčnú ochranu proti korózii; G917 ponúka vynikajúcu chemickú odolnosť pre zložité prostredia médií; G980 poskytuje vynikajúcu odolnosť voči vysokým teplotám pre nepretržitú prevádzku nad 200 stupňov.
V súlade s environmentálnymi smernicami ELV, WEEE a RoHS je Dacromet široko používaný v automobilovom priemysle, domácich spotrebičoch a stavebníctve. Je vhodný pre vysokoteplotné a silne korozívne komponenty, ako sú tepelné štíty výfukových plynov automobilov, chladiče, časti podvozku, plynomery a námorné zariadenia.
