Studie über die Eigenschaften einer Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung auf Stahlbefestigungen

Die Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung ist grundsätzlich frei von Wasserstoffversprödung und weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf, sodass sie eine geeignete Schutzschicht für Stahlbefestigungen darstellt. Durch den Prozesstest der galvanischen Zink-Nickel-Legierung werden das Aussehen und die Dicke der Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung, der Nickelgehalt, die Haftfestigkeit, die Korrosionsbeständigkeit und die Farbanpassung analysiert und erforscht. Die Ergebnisse zeigen, dass die galvanische Zink-Nickel-Legierung eine zuverlässige und kostengünstige Schutzschicht für Stahlbefestigungen ist.

Derzeit ist die Verzinkung die am weitesten verbreitete Korrosionsschutz-Oberflächenbehandlung von Stahlbefestigungen. Im Allgemeinen gelten Befestigungselemente für den Innenbereich hauptsächlich als dekorativ, und die meisten von ihnen verwenden elektrolytische Verzinkung als bevorzugte Oberflächenbehandlungsmethode. Outdoor-Befestigungselemente sind hauptsächlich korrosionsbeständig. Als Oberflächenschutzschicht wird neben der galvanischen Verzinkung auch die Feuerverzinkung gewählt (hauptsächlich M10-Verbindungselemente oben). In besonders rauen Außenumgebungen, wie z. B. Meeresumgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit und starkem Salznebel, ist es jedoch oft schwierig, die Korrosionsbeständigkeit verzinkter Verbindungselemente den Anforderungen der Verwendung zu erfüllen. Die galvanisierte Cadmiumschicht weist in der Meeresumwelt eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf, und die Menschen begannen, die Cadmiumbeschichtungsschicht als Schutzschichtbefestigung in der Meeresumwelt zu verwenden, und die Wirkung ist besser [1,2]. Da mein Land dem Umweltschutz große Bedeutung beimisst, wurde das Cadmium-Beschichtungsverfahren in den Katalog der „Beseitigung rückständiger Produktionsprozesse und Produkte“ der ehemaligen staatlichen Wirtschafts- und Handelskommission aufgenommen. Daher ist es dringend erforderlich, Untersuchungen zu alternativen Verfahren zur Cadmiumbeschichtung durchzuführen.

In den frühen 1980er Jahren begann mein Land mit der Forschung auf dem Gebiet der Galvanisierung von Zinklegierungen und entwickelte und wendete nach und nach verschiedene Verfahren zur Galvanisierung von Zink-Nickel-Legierungen an. Wenn der Nickelgehalt in der Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung 8 % bis 15 % beträgt (der beste Wert ist 13 %), ist die Korrosionsbeständigkeit ausgezeichnet, was etwa dem 3- bis 5-fachen der Zinkbeschichtung bei gleicher Dicke entspricht; und der Nickelgehalt beträgt 15 %. Die Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung kann auch passiviert werden, und die Korrosionsbeständigkeit wird nach der Passivierung erheblich verbessert; Die Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung ist grundsätzlich frei von Wasserstoffversprödung, auch die Schweißbarkeit und Duktilität sind gut [3]. Daher ist die Beschichtung aus einer Zink-Nickel-Legierung eine ausgereifte und angemessene Schutzschicht, die für Verbindungselemente geeignet ist. In diesem Artikel wird anhand entsprechender Prozesstests die Leistung von Zink-Nickel-Legierungsbeschichtungen analysiert und erforscht.

1. Experimenteller Teil

1.1 Stichprobe

Das Muster ist eine Innensechskantschraube, die Gewindespezifikation du003dM6, die Nennlänge Lu003d20mm, das Leistungsniveau beträgt 8,8 und das Material ist 45#-Stahl.

1.2 Prozessablauf

Entfetten → Waschen mit heißem Wasser → Waschen mit kaltem Wasser → schwache Erosion → zweistufiges Waschen mit kaltem Wasser → Galvanisieren einer Zink-Nickel-Legierung → zweistufiges Waschen mit kaltem Wasser → Passivierung → Waschen mit kaltem Wasser → Waschen mit heißem Wasser → Trocknen.

2. Ergebnisse und Diskussion

2.1 Aussehen und Dicke der Beschichtung

Die Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung wird passiviert, um einen hellen, regenbogenfarbenen Passivierungsfilm zu bilden.

Je dicker die Beschichtung aus einer Zink-Nickel-Legierung ist, desto länger ist die Schutzlebensdauer. Unter Berücksichtigung des Gewindespalts von Verbindungselementen wird die Dicke der Beschichtung im Allgemeinen gewählt (5 μm ~ 10 μm) [4]. In diesem Experiment wurde die Beschichtung der Schraubenprobe mit einem tragbaren Dickenmessgerät getestet und die Dicke betrug etwa 8 μm.

2.2 Nickelgehalt in der Beschichtung

Mithilfe der Röntgenfluoreszenzspektroskopie (RFA) zur Analyse der Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung wurde festgestellt, dass der Nickelgehalt in der Beschichtung etwa 8 % beträgt.

2.3 Beschichtungsstärke

Nachdem die Schraubenprobe eine Stunde lang bei 200 °C gehalten und auf Raumtemperatur abgeschreckt wurde, ist die Beschichtung gut mit dem Substrat verbunden.

Die Probenplatte (Material: st12) wurde nach dem Reibpoliertest mit Stahlkugeln (GB5270-85) mit der Schraubenprobe in der Nut galvanisiert. Die Beschichtung ist intakt und es gibt kein Phänomen wie ein Ablösen der Beschichtung vom Substrat.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Haftfestigkeit der Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung und des Substrats gut ist.

2.4 Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung

Gemäß GB/T10125 wurde der neutrale Salzsprühtest (NSS) durchgeführt und im Vergleich zur verzinkten (Farbpassivierung) Schraube ist die Korrosionsbeständigkeit der Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung besser als die der Zinkbeschichtung. Studien haben gezeigt [5], dass bei Korrosion der Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung das Vorhandensein von Nickel dazu führt, dass das Korrosionsprodukt ZnCl24Zn(OH)2 ist, das gleichmäßig und dicht auf der Oberfläche bedeckt ist und nicht leicht Strom leitet. es hat also eine schützende Wirkung auf die Beschichtung; Darüber hinaus hat Nickel eine hemmende Wirkung auf den Kathodenprozess, was ebenfalls zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit beiträgt. Bei den Korrosionsprodukten von Zinküberzügen handelt es sich jedoch hauptsächlich um loses, ungeschütztes Halbleiter-ZnO. Diese Gründe erklären angemessen die Testergebnisse in Tabelle 2.

2.5 Die Abstimmung von Beschichtung und Farbe

Die Probenplatte (Material: st12, Schichtdicke der Zink-Nickel-Legierung beträgt etwa 8 μm) wird verwendet, um die Verträglichkeit der Beschichtung mit verschiedenen Arten von Grundierungen zu untersuchen, und die Haftfestigkeit der Grundierung wird gemäß der in SJ/ T10674, gemäß GB/T1732. Die Methode wird verwendet, um die Schlagfestigkeit der Grundierung zu testen, und die Zink-Nickel-Legierungsbeschichtung passt gut zu Epoxid- und Polyurethan-Grundierungen.

Die Beschichtung mit einer Zink-Nickel-Legierung ist eine einfach zu handhabende und kostengünstige Schutzmethode für Stahlbefestigungen. In Kombination mit organischen Beschichtungen wird es zu einer zuverlässigen Langzeitschutzmethode für Stahlbefestigungen. Im Vergleich zur Elektroverzinkung (oder Feuerverzinkung) ist die Wartung der Lösung aus elektroverzinkter Nickellegierung jedoch schwieriger. Im Allgemeinen muss die Galvaniklösung jede Woche analysiert und angepasst werden. Zukünftig wird die Entwicklung wartungsfreundlicher galvanischer Zink-Nickel-Legierungslösungen eine Entwicklungsrichtung sein