NASA Fastener Design Manual 紧固件设计手册 - 翻译 2/14

达文中

镀层和涂层大多数电镀工艺都是电解并产生氢气。因此，大多数电镀工艺需要在电镀后在远低于电镀材料分解温度的温度下烘烤，以防止氢脆化。然而，将镀层加热到其分解温度可以再次产生游离氢。因此，超过电镀的安全操作温度会导致由于氢脆和失去腐蚀保护而导致的紧固件过早失效。(表II给出了镀层和涂层的摘要。)表II 镀层和涂层总结

镀镉
最常见的航空航天紧固件电镀材料是镉。电镀是通过电沉积来完成的，而且很容易完成。然而，为了防止氢脆，镀镉部件必须在镀后2小时内，在375℉【约为190.6℃】的温度下烘烤23小时。由于镉在600℉【约为315.6℃】熔化，它的有效使用温度限制是450℉【约为232.2℃】。

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镀锌
5 G1 G; U% i* N锌也是一种常见的镀层。热浸镀锌法在商业上称为镀锌。锌也可以电沉积。因为镀锌的表面比较暗淡，所以外观不如镉好看。然而，锌是一种牺牲物质。它会迁移到没有镀膜的地方，这些地方的镀层已经被刮掉了，这样就可以继续提供抗腐蚀能力。锌也可以作为一种含锌丰富的涂料冷涂。锌在785℉熔化，但有用的使用温度最高到250℉。(其抗蚀性能在140℉以上退化。)

磷酸盐涂层
钢或铁通过用稀释的磷酸溶液处理材料表面来涂覆磷酸盐，通常是将零件浸入专有的浴液中。化学反应形成一层温和的晶体磷酸盐保护层。磷酸盐涂层的三种主要类型是锌、铁和锰。磷酸盐涂层的部件可以很容易地涂漆，也可以浸入油或蜡中以提高其耐腐蚀性。紧固件通常用锌或锰磷化。磷化零件中很少出现氢脆。磷酸盐涂层在225°F(对于重锌)到400°F(对于磷酸铁)时开始退化。
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4 q& ~  a/ W0 `9 q# {8 r镀镍
/ D/ \; E; Y5 \! S" V镀镍，不论是否镀铜(薄镀)，是防止腐蚀和改善钢和黄铜外观的最古老的方法之一。除非镀铬，否则镀镍会失去光泽。镀镍比镀镉或镀锌更昂贵，而且电镀后必须和镀镉一样烘烤，以防止氢脆。在1100°F的工作温度下镀镍效果很好，但由于成本问题，目前它仍然不常用于电镀紧固件。

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离子气相沉积镀铝
) @9 e$ U* R) K% |) V+ U离子气相沉积铝电镀是由McDonnell-Douglas公司开发的，用于飞机零部件的镀膜。与镀镉相比，它有一些优势：(1)不产生氢脆。(2)对不同材料的电偶腐蚀起绝缘作用。(3)涂层可接受高达925℉。(4)也可用于钛和铝的涂层。(5)该工艺不产生有毒副产物。它也有一些缺点：(1)由于该工艺必须在专门设计的真空室中进行，因此相当昂贵。(2)在盐雾试验中，镉的性能优于离子气相沉积的铝。
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9 b' o" t8 W! B( L4 T+ K/ g7 w镀铬
$ ^% W, d8 Y9 [# ^- E8 Y镀铬通常用于汽车和家电装饰应用，但不常用于紧固件。镀铬紧固件的成本大约与不锈钢紧固件相同。好的镀铬要求在镀铬之前同时电镀铜和镍。镀铬也有氢脆问题。但是，对于800℉到1200℉的最高工作温度，它是可以接受的。


, H- a2 {& a4 Q; b# XSerrnatel W和SerrnaGard
Sermatel W和SermaGard是专有涂料，由无机粘结剂中的铝颗粒组成[1]，添加铬酸盐以抑制腐蚀。涂层材料由AMS3126A覆盖，工艺依据AMS2506。将涂层喷涂或浸渍在零件上，并在650°F下固化。(SPS Technologies[2]在900°F下测试了Sermatel W涂层紧固件，没有发生退化。) 由于紧固件被完全涂覆，这种涂覆过程可以防止氢脆和应力腐蚀。Sermatel在抗腐蚀方面与镀镉一样有效，但成本比镉高出约15%。目前没有镀有Sermatel W或SermaGard涂层的“现货的”紧固件，但该公司将对紧固件或机械零件进行少量订购。这些涂层将在螺纹区域中进行多达15次拆卸，而不会导致涂层严重退化。
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Stalgard
7 G6 p, O2 B: S# ?+ wStalgard是一种专有的涂层工艺[3]，包括有机涂层，无机-有机涂层，或两者兼而有之，用于耐腐蚀。根据Stalgard测试数据，其涂层在盐雾和风化测试中优于镀镉或镀锌。Stalgard涂层还提供电偶腐蚀防护。但是，这些有机涂层的最高工作温度为475°F。
, \# r2 ~( B, k# x扩散镀镍镉
) T" d" U0 X& m  ]" N: h* Y这种工艺是由航空航天公司开发的，用于较高温度的镉涂层。在基板上电镀0.0004英寸厚的镍镀层，然后是0.0002英寸厚的镍镀层。镉板(符合AMS2416)。然后将部件在645°F下烘焙1小时，所得涂层可承受1000°F。然而，镍板必须始终完全覆盖部件，以避免镉损坏部件。这个过程成本高昂，并且需要严密的控制。


* n9 Z- H3 `1 ~) [6 \5 R& m7 Q5 a镀银
' v; z$ ?3 w; _) a' u5 Z  l对于大多数紧固件应用来说，镀银的成本高得令人望而却步。最大的例外是在航空航天工业，镀银螺母被用在不锈钢螺栓上。银具有防腐蚀和干润滑剂的双重作用。镀银可用于1600°F，是良好的高温润滑剂。由于银在正常的大气中暴露会变色，镀银螺母通常被涂上透明的蜡以防止变色。蜡是一种很好的室温润滑剂。因此，扭矩表的正常“干扭矩”值应降低50%，以适应这种润滑剂。
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+ k$ L% m9 F& @# I钝化与预氧化
% U- N+ |; \! e/ b1 ~$ b除非在组装之前进行钝化或预氧化(参考文献l)，否则不锈钢紧固件会在连接处产生电偶腐蚀或氧化。钝化是通过用酸对钢进行短暂处理，在钢上形成一层保护性氧化物涂层。氧化物涂层差不多都是惰性的。预氧化是通过在空气炉中将紧固件暴露在大约1300°F的温度下形成氧化物涂层。所形成的表面有足够的惰性，以防止由于电偶腐蚀而产生的磨损。
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黑色氧化物涂层
! ?. E. m& q: k" G0 x3 [2 K黑色氧化物涂层与油膜相结合，仅仅是增强了碳钢紧固件的外观。油膜是涂层中唯一防止腐蚀的部分。

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

[2] Jenkintown, Pennsylvania

[3] Eico Industries, Rockford, Illinois.

参考文献
0 W5 ]& @0 Q5 O2 X% a1，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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