Come componenti principali nei gruppi di connessione e fissaggio, il trattamento superficiale dibulloninon solo influisce sul loro aspetto ma svolge anche un ruolo cruciale nella loro durata e nelle prestazioni complessive. L'adozione di un metodo di trattamento superficiale appropriato può migliorare efficacemente la resistenza alla corrosione, all'usura e alla fatica dei bulloni, prolungandone così la durata e garantendo un funzionamento stabile e affidabile delle apparecchiature. Successivamente, esploreremo diversi metodi comuni di trattamento superficiale dei bulloni, analizzeremo le loro differenze e identificheremo quale metodo offre il miglior effetto di prevenzione della ruggine.
1. Galvanizzazione
1.1 Introduzione
La zincatura è un trattamento superficiale comunemente usato per i bulloni. Il suo principio è quello di formare uno strato protettivo di zinco sulla superficie del bullone per migliorare la resistenza alla corrosione e l'aspetto. La zincatura si divide principalmente in due categorie: zincatura a caldo-per immersione e zincatura a freddo (elettrozincatura).
Zincatura a caldo-per immersione: i bulloni vengono immersi nello zinco fuso, formando uno strato di zinco relativamente spesso (solitamente 10-60 micron) con una superficie uniformemente ruvida. Ha elevate prestazioni protettive ed è adatto per ambienti esterni con elevata umidità e occasioni che richiedono una lunga durata.
Elettrozincatura: un sottile strato di zinco (tipicamente 5-15 micron) viene depositato sulla superficie del bullone attraverso l'elettrolisi. È caratterizzato da un costo contenuto e da un bell'aspetto, che lo rendono adatto per ambienti interni asciutti e scenari di protezione dalla luce con bassi requisiti di resistenza alla corrosione.
1.2 Limitazioni all'utilizzo
È probabile che si verifichi un infragilimento da idrogeno se il trattamento di scarico dell'idrogeno è incompleto durante l'elettrozincatura. I bulloni di piccole-dimensioni (M2.5 e inferiori) presentano un rischio maggiore di frattura. I bulloni elettrogalvanizzati senza un efficace scarico dell'idrogeno difficilmente possono soddisfare gli standard di resistenza di Grado 10.9 e superiori, quindi dovrebbero essere utilizzati con cautela in scenari di connessione ad alta resistenza.
1.3 Processo
Il flusso del processo specifico è: Sgrassaggio - Pulizia - Attivazione con acido debole - Elettrozincatura - Pulizia - Passivazione - Pulizia - Asciugatura.
1.4 Resistenza alla corrosione
I bulloni elettrogalvanizzati sono disponibili in colori come zinco bianco, blu-zinco bianco, zinco colorato e zinco nero. La differenza di colore deriva da diversi processi di passivazione dopo la zincatura; diverse soluzioni di passivazione formano film di passivazione di vari colori. La classificazione della resistenza alla corrosione è: Zinco nero > Zinco colorato > Zinco blu-bianco > Zinco bianco.
2. Nichelatura
2.1 Introduzione
La nichelatura è un processo che deposita uno strato di nichel sulla superficie del metallo attraverso tecnologie specifiche per migliorare le prestazioni globali dei bulloni, tra cui resistenza alla corrosione, durezza e aspetto. Si divide principalmente in due categorie: nichelatura elettrolitica e nichelatura chimica.
Nichelatura elettrolitica: gli ioni di nichel vengono depositati sulla superficie del bullone per formare uno strato di nichel attraverso l'azione elettrochimica.
Nichelatura chimica (nota anche come nichelatura autocatalitica): in condizioni specifiche, gli ioni nichel nella soluzione acquosa vengono ridotti da un agente riducente e depositati sulla superficie del bullone per formare un rivestimento.
2.2 Caratteristiche del rivestimento
Nichelatura chimica: ha un'eccellente uniformità dello spessore del rivestimento, evitando la variazione di spessore della nichelatura elettrolitica causata da una distribuzione non uniforme della corrente. È adatto al trattamento di bulloni con forme complesse, fori profondi o requisiti di precisione.
Nichelatura elettrolitica: ha una struttura cristallina fine e eccellenti prestazioni di lucidatura. Dopo la lucidatura, può presentare una lucentezza simile a uno specchio-, che lo rende spesso utilizzato in scenari con elevati requisiti di aspetto decorativo.
2.3 Caratteristiche ambientali e di costo
Nichelatura chimica: utilizza speciali additivi chimici, non produce sostanze nocive evidenti e offre una migliore compatibilità ambientale. Tuttavia, il costo di manutenzione della soluzione di placcatura è relativamente elevato, il che la rende più adatta alla produzione di piccoli-lotti o a pezzi con strutture complesse.
Nichelatura elettrolitica: ha una configurazione semplice dell'attrezzatura, un flusso di processo maturo e un'elevata efficienza produttiva, adatta per la lavorazione di massa. Tuttavia, il processo di galvanica genera acque reflue contenenti metalli pesanti, che richiedono apparecchiature di supporto per il trattamento ambientale.
3. Trattamento con ossido nero
Il trattamento con ossido nero (noto anche come trattamento di brunitura o ossidazione) è ampiamente utilizzato grazie al suo basso costo e al funzionamento semplice. È un processo che forma una pellicola di ossido nero (composto principalmente da ossido di ferro, Fe₃O₄) sulla superficie del metallo attraverso reazioni chimiche. I tipi comuni includono:
3.1 Ossido nero alcalino ad alta-temperatura (processo tradizionale)
Principio: il ferro reagisce con gli ossidanti in una soluzione alcalina (composta principalmente da idrossido di sodio e nitrito di sodio) a una temperatura compresa tra 135 e 150 gradi per formare una densa pellicola di ossido nero.
Vantaggi: attrezzatura semplice, basso costo ed elevata efficienza di lavorazione.
Svantaggi: la soluzione di trattamento contiene componenti nocivi come il nitrito di sodio, che comportano una significativa pressione ambientale. Dopo il trattamento con ossido nero, sono necessari post-trattamenti come la saponificazione e l'immersione in olio per migliorare significativamente la capacità di prevenzione della ruggine.
3.2 Ossido nero chimico a temperatura ambiente-
Principio: sulla superficie del bullone si forma una pellicola nera attraverso reazioni redox utilizzando un agente annerente a temperatura ambiente- contenente rame, selenio, zolfo e altri componenti.
Caratteristiche: Bassa temperatura di trattamento e alta velocità, adatta a scenari che richiedono un'elaborazione rapida. Tuttavia, lo strato di pellicola è sottile (solitamente 0,5-1,5 micron) e il suo effetto di prevenzione della ruggine è limitato se utilizzato da solo, richiedendo un trattamento sigillante per immersione in olio.
4. Trattamento Dacromet
Il trattamento Dacromet prevede il rivestimento della superficie del bullone con un rivestimento composto principalmente da polvere di zinco, polvere di alluminio, cromato (le formule ecologiche sono prive di cromo-) e acqua deionizzata tramite immersione o spruzzatura, seguita da cottura a 180-250 gradi per formare una densa pellicola di ossido composito di zinco-alluminio. Questo processo non richiede decapaggio, evitando così l'infragilimento da idrogeno, ed è particolarmente adatto per bulloni ad alta-resistenza. L'aspetto è prevalentemente grigio argento-o bianco-argenteo.
Caratteristiche principali
Eccezionale resistenza alla corrosione: sebbene lo spessore del rivestimento sia di soli 4-8 micron, la sua capacità di prevenzione della ruggine è 7-10 volte quella della tradizionale elettrozincatura. Il test in nebbia salina neutra può raggiungere 1200 ore senza ruggine rossa.
Resistenza alle alte-temperature: può resistere ad ambienti-a temperature inferiori a 300 gradi, rendendolo adatto per bulloni utilizzati in componenti ad alte-temperature come motori e tubi di scarico.
Rispetto dell'ambiente: rispettoso dell'ambiente Dacromet è privo di cromo esavalente e non scarica acque reflue o gas di scarico, rispettando gli standard ambientali.
Proprietà meccaniche: il rivestimento ha un'elevata durezza (HV 300-500), una migliore resistenza all'usura rispetto agli strati elettroplaccati e una forte adesione, che può penetrare in strutture complesse come fori profondi e spazi vuoti.
Nessun rischio di infragilimento da idrogeno: non richiede processi di decapaggio o elettrolisi, eliminando l'infragilimento da idrogeno. È particolarmente adatto per componenti sottoposti a sollecitazioni come molle e bulloni-ad alta resistenza.
Riepilogo delle capacità di prevenzione della ruggine, dei vantaggi e degli svantaggi dei comuni processi di trattamento delle superfici
Classifica delle capacità di prevenzione della ruggine (basata sul test in nebbia salina neutra)
Dacromet > Nero elettroforetico > Zincatura (zincatura-per immersione a caldo > elettrozincatura) > Nichelatura > Ossido nero/Fosfatazione
Nota: la capacità di prevenzione della ruggine dell'acciaio inossidabile deriva dal suo materiale stesso (contenente elementi come cromo e nichel) piuttosto che dai processi di trattamento superficiale, quindi non è incluso nella classifica. Se l'acciaio inossidabile viene combinato con un trattamento superficiale (come la passivazione), la sua capacità di prevenzione della ruggine sarà ulteriormente migliorata.
Punti di confronto fondamentali
Dacromet: migliore prevenzione della ruggine, nessun infragilimento da idrogeno, resistenza alle alte-temperature, ma costo relativamente elevato e colore dall'aspetto unico.
Galvanizzazione: costo moderato, diverse opzioni di aspetto. La zincatura a caldo-per immersione garantisce una migliore prevenzione della ruggine rispetto all'elettrozincatura, ma presenta il rischio di infragilimento da idrogeno.
Nichelatura: buon effetto decorativo ed elevata durezza, adatta per bulloni di precisione o decorativi, con capacità media di prevenzione della ruggine.
Ossido nero: costo più basso e funzionamento semplice, ma debole capacità di prevenzione della ruggine, richiede un post-trattamento, adatto per scenari di protezione a basso-costo e a breve-termine.
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