Quais são os processos comuns de tratamento de superfície para parafusos?

Como componentes principais em conjuntos de conexão e fixação, o tratamento superficial de parafusosnão apenas afeta sua aparência, mas também desempenha um papel crucial em sua vida útil e desempenho geral. A adoção de um método de tratamento de superfície apropriado pode efetivamente melhorar a resistência à corrosão, ao desgaste e à fadiga dos parafusos, prolongando assim sua vida útil e garantindo a operação estável e confiável do equipamento. A seguir, exploraremos vários métodos comuns de tratamento de superfície para parafusos, analisaremos suas diferenças e identificaremos qual método oferece o melhor efeito de prevenção de ferrugem.

1. Galvanização

1.1 Introdução

A galvanização é um tratamento de superfície comumente usado para parafusos. Seu princípio é formar uma camada protetora de zinco na superfície do parafuso para aumentar a resistência à corrosão e a aparência. A galvanização é dividida principalmente em duas categorias: galvanização-por imersão a quente e galvanização a frio (eletrogalvanização).

Galvanização-por imersão a quente: os parafusos são imersos em zinco fundido, formando uma camada de zinco relativamente espessa (geralmente 10-60 mícrons) com uma superfície uniformemente áspera. Possui forte desempenho de proteção e é adequado para ambientes externos com alta umidade e ocasiões que exigem longa vida útil.

Eletrogalvanização: Uma fina camada de zinco (normalmente de 5 a 15 mícrons) é depositada na superfície do parafuso por meio de eletrólise. Possui baixo custo e boa aparência, tornando-o adequado para ambientes internos secos e cenários de proteção contra luz com baixos requisitos de resistência à corrosão.

1.2 Limitações de uso

É provável que ocorra fragilização por hidrogênio se o tratamento de alívio de hidrogênio estiver incompleto durante a eletrogalvanização. Parafusos-pequenos (M2,5 e inferiores) apresentam maior risco de fratura. Parafusos eletrogalvanizados sem alívio de hidrogênio eficaz dificilmente atenderão aos padrões de resistência do Grau 10.9 e superiores, portanto, devem ser usados ​​com cautela em cenários de conexão de alta-resistência.

1.3 Processo

O fluxo específico do processo é: Desengorduramento - Limpeza - Ativação com ácido fraco - Eletrogalvanização - Limpeza - Passivação - Limpeza - Secagem.

1.4 Resistência à Corrosão

Os parafusos eletrogalvanizados estão disponíveis em cores como zinco branco, azul-zinco branco, zinco colorido e zinco preto. A diferença de cor resulta de diferentes processos de passivação após a galvanização; diferentes soluções de passivação formam filmes de passivação de cores variadas. A classificação de resistência à corrosão é: Zinco preto > Zinco colorido > Zinco azul-zinco branco > Zinco branco.

2. Niquelagem

2.1 Introdução

O revestimento de níquel é um processo que deposita uma camada de níquel na superfície do metal por meio de tecnologias específicas para melhorar o desempenho abrangente dos parafusos, incluindo resistência à corrosão, dureza e aparência. É dividido principalmente em duas categorias: niquelagem eletrolítica e niquelagem sem eletrólito.

Niquelagem eletrolítica: Os íons de níquel são depositados na superfície do parafuso para formar uma camada de níquel por meio de ação eletroquímica.

Niquelagem eletrolítica (também conhecida como niquelagem autocatalítica): Sob condições específicas, os íons de níquel na solução aquosa são reduzidos por um agente redutor e depositados na superfície do parafuso para formar um revestimento.

2.2 Características do Revestimento

Niquelagem eletrolítica: Possui excelente uniformidade de espessura de revestimento, evitando a variação de espessura da niquelagem eletrolítica causada pela distribuição desigual de corrente. É adequado para tratar parafusos com formatos complexos, furos profundos ou requisitos de precisão.

Niquelagem eletrolítica: Possui fina estrutura cristalina e excelente desempenho de polimento. Após o polimento, pode apresentar brilho-espelho, tornando-o frequentemente utilizado em cenários com alta exigência de aparência decorativa.

2.3 Características Ambientais e de Custo

Niquelagem eletrolítica: Utiliza aditivos químicos especiais, não produzindo substâncias nocivas óbvias e oferecendo melhor respeito ao meio ambiente. No entanto, o custo de manutenção da solução de revestimento é relativamente alto, tornando-a mais adequada para produção de pequenos-lotes ou peças com estruturas complexas.

Niquelagem eletrolítica: Possui configuração de equipamento simples, fluxo de processo maduro e alta eficiência de produção, adequado para processamento em massa. Porém, o processo de galvanoplastia gera águas residuais contendo metais pesados, necessitando de equipamentos auxiliares de tratamento ambiental.

3. Tratamento com Óxido Negro

O tratamento com óxido preto (também conhecido como tratamento de azulamento ou oxidação) é amplamente utilizado devido ao seu baixo custo e operação simples. É um processo que forma uma película de óxido preto (composto principalmente por óxido de ferro, Fe₃O₄) na superfície do metal por meio de reações químicas. Os tipos comuns incluem:

3.1 Óxido Negro Alcalino de Alta-Temperatura (Processo Tradicional)

Princípio: O ferro reage com oxidantes em uma solução alcalina (composta principalmente de hidróxido de sódio e nitrito de sódio) de 135 a 150 graus para formar uma densa película de óxido preto.

Vantagens: Equipamento simples, baixo custo e alta eficiência de processamento.

Desvantagens: A solução de tratamento contém componentes nocivos, como nitrito de sódio, resultando em pressão ambiental significativa. Após o tratamento com óxido preto, são necessários pós-tratamentos, como saponificação e imersão em óleo, para melhorar significativamente a capacidade de prevenção da ferrugem.

3.2 Óxido Negro Químico-de Temperatura Ambiente

Princípio: uma película preta é formada na superfície do parafuso por meio de reações redox usando um agente escurecido-à temperatura ambiente contendo cobre, selênio, enxofre e outros componentes.

Características: Baixa temperatura de tratamento e alta velocidade, adequada para cenários que exigem processamento rápido. No entanto, a camada de filme é fina (geralmente 0,5-1,5 mícrons) e seu efeito de prevenção de ferrugem é limitado quando usado sozinho, exigindo tratamento de vedação por imersão em óleo correspondente.

4. Tratamento Dacromet

O tratamento Dacromet envolve revestir a superfície do parafuso com um revestimento composto principalmente de pó de zinco, pó de alumínio, cromato (fórmulas ecologicamente corretas são isentas de cromo-) e água deionizada por imersão ou pulverização, seguido de cozimento a 180-250 graus para formar um filme denso de óxido composto de zinco-alumínio. Este processo não requer decapagem, evitando assim a fragilização por hidrogênio, e é particularmente adequado para parafusos de alta-resistência. A aparência é principalmente cinza prateado-ou branco prateado.

Características principais

Excelente resistência à corrosão: Embora a espessura do revestimento seja de apenas 4-8 mícrons, sua capacidade de prevenção de ferrugem é 7-10 vezes maior que a eletrogalvanização tradicional. O teste de névoa salina neutra pode chegar a 1200 horas sem ferrugem vermelha.

Resistência-a altas temperaturas: ele pode suportar ambientes-de altas temperaturas abaixo de 300 graus, o que o torna adequado para parafusos usados ​​em componentes-de alta temperatura, como motores e tubos de escapamento.

Respeito ao meio ambiente: O Dacromet ecologicamente correto é isento de cromo hexavalente e não descarrega águas residuais ou gases residuais, cumprindo as normas ambientais.

Propriedades mecânicas: O revestimento possui alta dureza (HV 300-500), melhor resistência ao desgaste do que camadas galvanizadas e forte adesão, que pode penetrar em estruturas complexas, como furos profundos e fendas.

Sem risco de fragilização por hidrogênio: Não requer processos de decapagem ou eletrólise, eliminando a fragilização por hidrogênio. É especialmente adequado para componentes tensionados, como molas e parafusos de alta-resistência.

Resumo da capacidade de prevenção de ferrugem, vantagens e desvantagens dos processos comuns de tratamento de superfície

Classificação da capacidade de prevenção de ferrugem (com base no teste de névoa salina neutra)

Dacromet > Preto eletroforético > Galvanização (galvanização-por imersão a quente > eletrogalvanização) > Niquelagem > Óxido preto/Fosfatização

Nota: A capacidade de prevenção da ferrugem do aço inoxidável decorre do seu próprio material (contendo elementos como cromo e níquel) e não de processos de tratamento de superfície, portanto não está incluído na classificação. Se o aço inoxidável for combinado com tratamento de superfície (como passivação), sua capacidade de prevenção de ferrugem será melhorada ainda mais.

Principais pontos de comparação

Dacromet: melhor prevenção contra ferrugem, sem fragilização por hidrogênio, resistência-a altas temperaturas, mas custo relativamente alto e cor de aparência única.

Galvanização: Custo moderado, diversas opções de aparência. A galvanização-por imersão a quente tem melhor prevenção contra ferrugem do que a eletrogalvanização, mas a eletrogalvanização apresenta o risco de fragilização por hidrogênio.

Niquelagem: Bom efeito decorativo e alta dureza, adequado para parafusos de precisão ou decorativos, com capacidade média de prevenção de ferrugem.

Óxido preto: menor custo e operação simples, mas fraca capacidade de prevenção de ferrugem, exigindo pós{0}}tratamento, adequado para cenários de proteção de baixo-custo e curto-prazo.

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