电镀（plating）和镀层（coating.PDFVIP

电镀（plating ）和镀层（coating ） 问：对于一个特定的设计，我如何决定使用何种电镀∕镀层？ 答：有很多种镀层可用，从普通油到金，设计者应该选择可以经济的 达到目的的镀层。由于几乎所有商业紧固件都由碳钢或者碳合金钢制 成，一些种类的紧固件希望能防止腐蚀。即使使用防腐蚀的紧固件， 仍然需要镀层来防止不同材料间的电蚀。此外，镀层必须附着牢固， 不能在安装和卸下的过程中脱落，也要足够薄，使得电镀后紧固件的 大小（包括螺纹）仍可以被接受。一般镀层的温度限制比紧固件材料 的要低，因此在选择镀层之前，必须决定最大的设计温度。头脑中有 了这些概念后，我将简要描述一些镀层： 镉电镀： 通常通过电解镉来制造强度达 190ksi 的钢合金紧固件。镀镉的钢紧 固件必须在电镀后两小时内，在华氏 375 度的温度下烘烤 8 到 23 小 时，以防止氢脆变。镉能有效防止盐雾，具有一致的扭矩∕摩擦力， 好的电蚀定位，并且不降低基本材料特性（如果电镀后烘烤恰当）。 虽然镀镉很贵，在航空领域它仍是紧固件镀层的首选。它的温度上限 是华氏 450 度，超过此限度就会造成氢脆变引起材料的故障。 锌电镀： 锌也许是最普通的紧固件镀层。它可以被电镀在紧固件，也可以热浸 在紧固件上。它比较便宜，看起来也不错。然而，它不能防腐蚀，也 没有镉镀层那样良好的扭矩∕张力值。它的工作温度上限大约为华氏 250 度。镀锌过程（没有烘烤）能引起氢脆变，但没有镉镀层那么严 重。 磷化： 磷化相对便宜，有时与油一起用于工业紧固件的镀层。三种磷化膜包 括锌、铁和锰，但锌和锰是用于铁和钢的。这些镀层只能有限的防腐 蚀，所以要加油作为补充。它们的扭矩∕张力特性也不一致，温度范 围是华氏 225 度到 400 度。磷化（无油）是油漆的很好的初期镀层。 发黑： 发黑（加入油）是工业紧固件很流行的镀层，因为它便宜，并且在油 耗尽之前都看起来不错。由于发黑毫无防腐蚀的能力，因此没油后它 很快就会生锈，发黑会在高温中蒸发，但不会损害材料。 钝化和预氧化： 不锈钢紧固件在加工过程中通常被钝化和预氧化。钝化是指在所有成 型操作完成后，用酸对不锈钢进行处理，使其表面形成一层接近惰性 的氧化物镀层。钝化能防止磨伤，相对来说也不贵。预氧化通常在低 强度（300 系列）不锈钢紧固件上使用，将他们加热到大约华氏 1300 度，然后有控制的在空气中冷却，以防止碳化物沉淀。这产生了一些 氧化过程在紧固件表面，可防止磨伤和腐蚀。然而，仍需要螺线润滑 剂来确保扭矩∕张力一致以及拆卸方便。 镀铬： 铬镀层在对防腐蚀性能要求较高的工业领域用途很小，因为好的铬电 镀的紧固件与不锈钢的同样昂贵。然而，它用于飞机着陆的齿轮以及 其他强度要求高（以致不锈钢显得脆弱）的领域。铬镀层用于一些汽 车缓冲器以及其他紧固件，作为装饰之用。为防止腐蚀，铬镀层应首 先镀铜和镀镍。铬镀层可以承受华氏 1200 度的高温，但它也需要在 电镀后烘烤以防止氢脆变。 镀银： 镀银既可以防腐蚀，又可以作为紧固件的固体润滑剂。由于成本原因， 螺母使用镀银，但螺栓没有。然而，小螺栓有时使用镀银。银在空气 中失去光泽，但可以在华氏 1600 度下使用。它可用于碳钢和不锈钢。 然而，它不应与钛接触。 扩散镍镉镀层： 这种镀层由航空工业作为高温（华氏 1000 度）镉镀层发展起来。首 先在紧固件上镀镍。然后在镍上镀镉，接着在华氏 645 度下烘烤 1 小时，以融合两种镀层，以及防止氢脆变。该过程有一些缺点。它很 昂贵，需要严格控制。镍必须防止镉接触紧固件，以防氢脆变。这种 镀层不能在强度高于 200ksi 的紧固件上使用。 镍镀层： 镍镀层（有或无镀铜），是最古老的防止钢和黄铜腐蚀，保持其外观 的方法之一。然而，它会失去光泽，但可以在华氏 1100 度下使用。 它相对镉和镍来说很贵，并且需要在电镀后烘烤以防止氢脆变。 专有的混合镀层： 这些镀层通常混有金属的或非金属的涂层，这些涂层由各公司详细阐 述，如 Sermetel ∕Sermaloy，Synergistie 和 dacromet 等公司。每个 公司提供一份它们的镀层特性的清单。通常这些产品工作的很好，但 螺纹例外。它们有不一致的扭矩∕张力特性，在螺纹领域也不象电镀 层附着的那么好。 结论 我已经简介了常见的镀层。有很多军事的、政府的、ASTM、SAE、AMS、 IFI 以及各个公司的对于各种镀层的说明，设计工程师必须考虑他的 防腐蚀和扭矩∕张力要求。然后应考虑成本。最好的选择是那种可以