非電解鋅片涂層常見的外觀問題

 

作者    WASI緊固件   話題     表面涂層        外觀與性能  

 

 

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原因分析

 

這些常見的外觀狀態是什么原因導致的？會不會影響涂層的防腐性能？下面小萬就逐一進行分析。首先我們回顧一下非電解鋅片涂層的工藝流程，以便我們理解這幾個常見外觀形態的成因。

 

1. 采用浸涂工藝的非電解鋅片涂層涂覆過程可簡單表述為：清洗除油→噴砂除銹→浸入溶液涂覆→料框旋轉離心法去除殘液→固化（多次涂覆及面涂需重復——涂覆→除殘液→固化過程）

 

 

2. 非電解鋅片涂層在涂覆時均是批量涂覆，幾十或上百公斤的緊固件在同一料筐中進行涂覆，涂敷完成后傾倒在傳送帶上，傳送至固化爐固化。固化完成后由轉運料筐轉運，進行二次或三次涂覆。在涂覆或轉運過程中，緊固件之間的碰撞、摩擦不可避免。

 

 

上圖為典型的涂層磨損示例，很多小伙伴都認為這是漏涂，其實這是涂層中的片狀鋁組織磨損產生的黑色。真正的漏涂是下圖這樣的，涂層有明顯的剝離，裸露出金屬表面。

 

 

非電解鋅片涂層為復合涂層，由微小的鋅片、鋁片以及起到粘結作用的聚合物組成。以常見的三涂三烘工藝為例，整個涂層厚度＞10μm ，每片大約厚度為0.1μm-0.2μm，工件的鍍層大約有50-100層保護膜，即使工件表面出現磨損、鍍層不良，劃傷幾層保護膜也不會影響其防腐性能。

 

3. 常見的非電解鋅片涂層外觀問題有表面白斑、粘連斑跡、殘液、鍍層不良以及色差。

 

4. 非電解鋅片涂層表面出現白斑，實際上是一種用于調節產品表面摩擦系數的透明潤滑層碰撞、摩擦形成的。下圖為白色斑跡示意圖。

 

 

下面簡單介紹一下白銹，下圖為在中性鹽霧試驗過程中出現白銹的示意圖：

 

 

白銹是相對于紅銹命名的，紅銹是金屬基體腐蝕呈現的銹蝕產物，紅銹如下圖：

 

 

白銹則是鍍鋅鈍化層的腐蝕產物，也就是說鋅腐蝕產生白銹，白銹的主要成分為氫氧化鋅。白銹呈白色絮狀，結構松散，去除后在鍍層表面對應位置會留下黑色斑跡，表明鍍層已經失去防腐作用，進一步腐蝕則會呈現紅銹狀態（如圖所示）。非電解鋅片涂層表面的白色斑跡與白銹有著本質區別，不屬于白銹。

5. 粘連是墊圈類產品在涂覆非電解鋅片涂層時極易呈現的一種外觀形態。下面這個頗具“藝術感”的圖片就是嚴重表面粘連的示例圖：

 

 

墊片批量浸入涂覆溶液中，由于液體的吸附效應會出現相互粘連，涂層固化后會形成粘結，這一現象在處理錐形彈性墊圈時尤為突顯。當然，偶爾也會出現平面上存在粘連的情況，比如，六角螺母的外六角面。

 

 

非電解鋅片涂層幾乎無硬度，因此粘連斑跡不會影響正常裝配使用。粘連實際上是涂層表面的多余涂覆液固化形成的，產品本身的涂層并未受到影響，因此不會影響產品的防腐性能。

 

6. 殘液是具有內扳擰結構螺釘、小規格螺釘（M6及以下）和細牙螺栓在涂覆非電解鋅片涂層時極易呈現的一種外觀狀態。殘液見下圖：

 

 

殘液最常見于具有內扳擰結構的螺釘處理中，由于內六孔位置較深，涂覆液會有一定的殘留。在極特殊情況下，離心去除殘液時兩支螺釘的頭部貼合，導致殘液無法靠離心力甩除，造成內六孔位置積存大量涂覆液，見以下內六角圓柱頭螺釘示意圖。

螺紋位置存在殘液是另一種常見的殘液形態，常見于螺距較小的螺釘、細牙螺栓、美制極細牙螺栓的涂覆。如，規格M6及以下的螺釘，牙距≤1mm的大規格細牙螺栓，牙距為UNEF、UNS的美制螺栓等在供貨之前均需要供需雙方協商關于殘液的特殊要求。

 

7. 以下圖片中分別為不同批次經過表面處理的產品，左側涂層呈偏暗的銀灰色，右側涂層呈光亮的銀灰色，均滿足GB/T 5267.2-2021標準中所描述的銀灰色。

 

 

色差常見于不同涂覆批次產品，涂覆前生產廠會按照鹽霧試驗要求進行涂覆液的調配，使用相同涂覆液的產品涂覆后表面顏色可以保持一致。當某一批涂覆液消耗完后生產廠會再次進行涂覆液調配，雖然配置原液使用的攪拌設備相同，用量配比有操作標準可依，但是不同批次配置的原液在涂覆后表面顏色、光澤很難做到完全一致。因此，不同批次涂覆的產品會存在輕微色差。涂層色差屬于正常的工藝現象不會影響產品的實際使用以及涂層的防腐性能。

 

8. 為了檢測非電解鋅片的涂層是否存在問題，我們以中性鹽霧試驗為判定基準。（參照GB/T 5267.2-2021 緊固件 非電解鋅片涂層，并結合GB/T 10125 規定的中性鹽霧試驗來評估耐腐蝕性）

 

 

 

那么問題來了，有什么方法可以避免非電解鋅片涂層出現上述的幾種表面狀態嗎？這時我們可以選用噴涂工藝。

 

 

噴涂工藝簡單說就是做好前處理以后，用類似噴漆的方式將涂覆液均勻的噴在工件表面，噴涂工藝耗費工時長，生產效率低，成本高昂。一般用于表面積大、形狀復雜的工件或自重較大的外螺紋緊固件。

 

采用噴涂工藝的工件涂層均勻，表面幾乎無殘液、粘連。當然，如果您想緊固件產品也能這樣“美美噠”選用噴涂工藝也是可以的，但請一定要提前告知我們。就像上文小萬所解釋的，普通浸涂工藝涂覆的產品雖然表面偶爾會出現不美觀的狀態，但是完全不影響它們的使用和防腐性能，是性價比最優的加工工藝。

  

標準中對涂層外觀問題有明確的規定嗎？

 

GB/T 5267.2-2021緊固件 非電解鋅片涂層，附錄A.3緊固件和涂層工藝的特定問題一節中列出了每種類型緊固件的主要問題，如螺紋損傷、凹槽填充物、螺紋中顆粒殘留（殘液、粘連）等。并重點指出了“螺距P＜1mm的緊固件進行涂覆時，供需宜達成特別協議”這就是小萬在上文中提到規格小于M6的緊固件不建議做非電解鋅片涂層的依據，下圖是規格為M4的內六角圓柱頭螺釘做完非電解鋅片涂層的示例：

 

 

圖片中螺釘的螺紋幾乎被涂層殘液全部覆蓋，雖然只是一個“慘不忍睹”的個例，但是小規格的螺釘因為其牙距過于小，極易造成螺紋內殘液堆積，而且很小的牙距會造成前處理的除銹階段螺紋內除銹不徹底，導致從涂層內部出現銹蝕，影響防腐效果。

 

特別注意

 

GB/T 5267.2-2021標準中雖未明確提出哪些緊固件不適用于非電解鋅片涂層涂覆，但是依據小萬多年來的從業經驗，小萬很負責的告訴您，彈性件、有配合作用的圓柱銷、塞打螺釘等產品是不適合涂覆非電解鋅片涂層的。非電解鋅片涂層的延展性較差，涂覆到彈性件上，如彈性擋圈、彈性開口銷、卡箍等，工件形變時會很大概率造成涂層剝落。圓柱銷、塞打螺釘等產品由于對配合精度要求很高，涂覆非電解鋅片涂層后會影響裝配。

 

對涂覆非電解鋅片涂層的全金屬有效力矩型螺母，由于安裝扭矩較大，在檸緊過程中會引起涂層劃傷甚至磨損、剝落。在這種情況下，應考慮選用可替代的表面涂層或附加潤滑。

對于非金屬嵌件有效力矩型螺母，考慮到固化溫度對尼龍鎖緊圈的影響，生產廠會采用先涂覆涂層再鉚壓尼龍鎖緊圈的工藝，這就會導致尼龍鎖緊圈的鉚壓位置容易出現涂層磨損甚至剝落，見下圖示例：

 

 

 

鑒于以上兩種情況，建議大家安裝完有效力矩型鎖緊螺母后在涂層磨損位置刷涂或噴涂防護液。