Informations sur la chaîne d'approvisionnement automobile: Guide de sélection de traitement de traitement et de revêtement en surface de fixation

Cet article se concentre sur le traitement de surface et les processus de revêtement pour les fixations, fournissant une analyse approfondie de leurs exigences fonctionnelles et offrant des conseils de sélection spécifiques pour aider les ingénieurs et les professionnels de l'approvisionnement à prendre des décisions plus éclairées.

Analyse fonctionnelle des traitements de surface des fixations

Les traitements de surface des attaches ne sont pas seulement pour l'esthétique; Plus important encore, ils confèrent des propriétés fonctionnelles spécifiques pour répondre à divers environnements d'application et aux exigences de performance. Les fonctions clés comprennent:

Protection de la corrosion: c'est l'objectif principal. Les attaches métalliques (en particulier l'acier au carbone) sont sujettes à la rouille dans des environnements humides, de pulvérisation de sel, chimique ou corrosifs, conduisant à une résistance réduite, à l'apparence compromise et même à une défaillance fonctionnelle. Les couches de traitement de surface agissent comme une barrière physique ou offrent une protection électrochimique (anode sacrificielle) pour isoler les milieux corrosifs, prolongeant considérablement la durée de vie des fixations.

Contrôle de frottement: La relation entre le couple appliqué lors du resserrement et la force de serrage résultante (précharge) est significativement influencée par le coefficient de frottement. Des revêtements spécifiques (par exemple, l'huile de phosphate, les revêtements de flocons de zinc avec un lubrifiant intégré) peuvent fournir un coefficient de frottement stable et prévisible, garantissant une précharge cohérente pour le même couple appliqué, ce qui est crucial pour la fiabilité des articulations critiques.

Résistance à l'usure: Dans les applications impliquant un assemblage / démontage fréquent ou un mouvement relatif, les filetages et les têtes de fixation peuvent s'user. Certains revêtements durs (par exemple, carburisation, nitrative ou plateaux en alliage spécifiques) peuvent augmenter la dureté de surface et améliorer la résistance à l'usure.

Atténuation de l'attraction de l'hydrogène: les attaches à haute résistance (généralement la classe de propriété ≥ 10,9 ou les États-Unis 8 ans et plus) sont susceptibles de l'absorption d'hydrogène pendant les processus de décapage et d'électroples, conduisant à une fracture retardée (embrittlement de l'hydrogène). Choisir les processus sans risque d'embrimance de l'hydrogène (par exemple, placage mécanique, revêtement en flocons de zinc) ou assurer une cuisson adéquate de soulagement de l'hydrogène après le placage est essentiel pour l'innocuité des boulons à haute résistance.

Apparence et identification: les traitements de surface peuvent fournir des couleurs et des niveaux de brillance différents pour répondre aux exigences esthétiques du produit. Des couleurs spécifiques (par exemple, certaines couleurs de passivation, couleurs de revêtement organiques) sont parfois utilisées pour différencier les attaches de différentes spécifications, matériaux ou objectifs.

Conductivité / isolation: la plupart des revêtements métalliques maintiennent une bonne conductivité électrique, adaptée aux applications nécessitant une connexion électrique (par exemple, la mise à la terre). Inversement, certains revêtements organiques ou des films de passivation épais peuvent offrir des propriétés isolantes.

Amélioration de l'adhésion: certains traitements (comme le phosphation) peuvent fournir une surface rugueuse et poreuse qui améliore l'adhésion des applications de peinture ou d'adhésive ultérieures.

Regard approfondi sur les processus de traitement / revêtement de surface de fixation commune

Voici quelques processus de traitement de surface de fixation du courant dominant et leurs caractéristiques:

Placage électro-galvanisant / zinc: Processus: Dépôt d'une couche de zinc sur la surface de fixation via des méthodes électrochimiques. Habituellement suivi de la passivation (chromate ou non chromate) pour améliorer la résistance et l'apparence de la corrosion (les finitions courantes incluent clairement / bleu, irisé jaune, noir, olive terne). Caractéristiques: un coût relativement faible, un revêtement uniforme, une bonne apparence, offre une protection de base de la corrosion (anode sacrificielle). La couche de passivation a un impact significatif sur la résistance finale à la corrosion. Risque d'embrimance de l'hydrogène; La cuisson de soulagement de l'hydrogène requise pour les pièces à haute résistance. Résistance à la corrosion: les heures de test salin modérées et neutres (NSS) vont généralement de 24h à 200h, selon l'épaisseur et le type de passivation. Coefficient de frottement: relativement élevé et variable, sauf si des post-traitements spécifiques (comme les scellants / lubrifiants) sont appliqués. Applications: environnements intérieurs, utilisation industrielle générale, intérieurs automobiles, électronique, applications à faible exigence de corrosion.

Galvanisation à hot-dip (HDG): Processus: immersion des attaches dans du zinc fondu pour former une couche épaisse comprenant des alliages de zinc-fer et du zinc pur. Caractéristiques: revêtement très épais (généralement> 40 μm), offre une excellente protection contre la corrosion à long terme, en particulier pour les environnements extérieurs difficiles. La surface est généralement plus rugueuse que l'électroples et peut affecter l'ajustement du filetage (nécessite souvent des écrous surdimensionnés ou des allocations de filetage). Le processus à haute température élimine généralement le risque de fraclement de l'hydrogène. Coût plus élevé que le placage en zinc. Résistance à la corrosion: Excellents heures du NSS atteignent souvent 500h à 1000h. Coefficient de frottement: élevé et variable. Applications: Structural Steelwork en plein air, tours de transmission de puissance, garde-corps, rayonnage de panneau solaire, équipement lourd, applications nécessitant une protection contre la corrosion à longue durée de vie.

Placage mécanique: Processus: poudre de zinc de soudage froid (impactant) sur la surface de fixation à l'aide de billes de verre ou d'autres milieux d'impact dans un canon rotatif. Caractéristiques: Bonne uniformité d'épaisseur de revêtement et adhérence. Avantage clé: aucun risque d'embrimance de l'hydrogène, ce qui le rend idéal pour les attaches à haute résistance. La résistance à la corrosion est similaire ou légèrement meilleure que le zinc électroplatée de la même épaisseur. Résistance à la corrosion: modérée à bonne, selon l'épaisseur du revêtement. Coefficient de frottement: similaire au zinc électroplaté, peut être modifié avec des post-traitements. Applications: attaches à haute résistance (par exemple, boulons de classe 10.9 / 12,9), parties sensibles à l'embrimasslement de l'hydrogène, composants en acier de ressort.

PHOSPHATING: Processus: immerger les fixations dans une solution de phosphate pour former un revêtement de conversion de phosphate insoluble (généralement phosphate de zinc ou phosphate de manganèse) via une réaction chimique. Nécessite généralement un huilage ou une épilation ultérieure pour une amélioration de la prévention et de la lubrification de la rouille. Caractéristiques: faible coût. La couche de phosphate elle-même offre une protection limitée de rouille mais offre une excellente base pour les huiles, les cires ou les peintures. Le phosphate de manganèse offre une bonne résistance à l'usure et des propriétés anti-galettes. Les processus de phosphation comportent également un certain risque d'embrimance de l'hydrogène (moins que l'électroples). Résistance à la corrosion: faible (couche phosphate seule), repose sur l'huile / cire préventive ultérieure. Coefficient de frottement: l'huile de phosphate peut fournir un coefficient de frottement faible et stable, souvent utilisé où une précharge précise est nécessaire. Applications: En tant que base pour la scellage ou la peinture à l'huile, les composants du moteur automobile, les articulations nécessitant une friction stable, la lubrification de formage à froid.

Revêtement de flocons de zinc (flocons de zinc appliqués non électrolytiquement): Processus: Application d'une peinture contenant du zinc et / ou des flocons en aluminium à la surface de fixation via des méthodes de spin ou de pulvérisation, suivie d'un durcissement (cuisson). Les marques typiques incluent Dacromet®, Geomet®, Zintek®, Magni®. Caractéristiques: offre une protection contre la corrosion très élevée (effets d'auto-guérison de la barrière sacrificielle). Atteint une résistance élevée avec des couches minces (généralement 8-15 μm). Aucun risque d'embrimance de l'hydrogène, idéal pour les attaches à haute résistance. Comprend souvent des lubrifiants intégrés pour les coefficients de frottement stables et contrôlés. Les couleurs sont généralement argentées ou en noir. Résistance à la corrosion: les heures très élevées, les heures du NSS varient généralement de 600h à 1500h. Coefficient de frottement: peut être contrôlé avec précision dans des plages spécifiques (par exemple, 0,09 - 0,15) selon les besoins. Applications: industrie automobile (châssis, pièces structurelles, systèmes de freinage), énergie éolienne, machines de construction, attaches à haute résistance, applications exigeant une résistance à la corrosion élevée, l'absence d'embrimance de l'hydrogène et un contrôle précis du couple.

Placage en alliage (par exemple, zinc-nickel): Processus: co-dépensant deux métaux ou plus électrochimiquement, comme le zinc et le nickel (généralement 12-15% Ni). Nécessite également une passivation. Caractéristiques: offre une résistance à la corrosion plus élevée et une meilleure résistance à la chaleur que le placage de zinc pur. Potentiel de corrosion galvanique inférieur lorsqu'il est en contact avec les alliages d'aluminium. Bonne apparence. Comporte toujours le risque d'attelage de l'hydrogène; nécessite la cuisson du soulagement de l'hydrogène. Coût plus élevé que le placage de zinc pur. Résistance à la corrosion: les heures élevées et NSS varient généralement de 720h à 1000h. Coefficient de frottement: dépend de la passivation et du post-traitement. Applications: Automotive (en particulier sous la capture, contact avec les pièces en aluminium), aérospatiale, applications nécessitant une résistance à la corrosion à haute température.

Revêtements organiques (par exemple, époxy, PTFE): Processus: pulvérisation ou résines organiques à revêtement dip (comme époxy, polyuréthane, PTFE) et les guérir. Caractéristiques: Fournir une excellente résistance chimique et une protection contre la corrosion (effet de barrière). Disponible en différentes couleurs. Les revêtements PTFE offrent des propriétés de frottement très faible et antiadhésives. Des revêtements plus épais peuvent affecter un ajustement dimensionnel. Résistance à la corrosion: très élevée, selon le type de revêtement et l'épaisseur. Coefficient de frottement: très faible pour les revêtements PTFE. Varie pour d'autres types. Applications: équipement de traitement chimique, génie maritime, applications nécessitant des couleurs spécifiques, une faible frottement ou une résistance chimique.

Passivation pour l'acier inoxydable: processus: non pas un «revêtement», mais un traitement chimique (généralement à l'aide d'acide nitrique ou citrique) pour éliminer le fer libre et d'autres contaminants de la surface en acier inoxydable et favoriser la formation d'un oxyde de chrome plus épais, plus uniforme et plus inerte de la couche d'oxyde de chrome (film passif). Caractéristiques: améliore la résistance à la corrosion inhérente de l'acier inoxydable, en maintenant son aspect métallique. Processus simple et relativement faible coût. Résistance à la corrosion: améliore la résistance naturelle à la corrosion de l'acier inoxydable. Coefficient de frottement: relativement élevé. Applications: Tous les types de fixations en acier inoxydable, en particulier après l'usinage ou pour les applications nécessitant une propreté plus élevée et une résistance à la corrosion.

Conseils de sélection spécifiques pour les traitements de surface de fixation

La sélection du traitement de surface approprié nécessite d'équilibrer l'environnement d'application, les exigences de performance, le coût et les réglementations:

Environnement de corrosion intérieur / bas de base: exigences: prévention de base de la rouille, apparence propre. Recommandations: Placage en zinc (irisé transparent / bleu ou jaune, épaisseur ≥ 5 μm) Passivation appropriée. Phosphate huile-préventive à la rouille si sensible au coût.

Environnement général extérieur / industriel (corrosion modérée): Exigences: meilleure résistance aux intempéries et prévention de la rouille. Recommandations: placage de zinc plus épais (≥ 8 - 12 μm) Passivation haute performance (par exemple, passivation de couche épaisse), placage mécanique ou revêtement de flocon de zinc au niveau de base.

ENVIRONNEMENT DU RORDOOR / MARINE / HUMIDÉE / CHIMIQUE élevé (Corrosion élevée): Exigences: Protection à long terme et fiable de la corrosion.

Recommandations: Galvanisation à chaud (HDG) (approprié lorsque la tolérance à l'ajustement du fil est moins critique), le revêtement de flocons de zinc haute performance (Geomet®, Zintek®, Magni®, etc.), le placage en alliage de nickel zinc ou la sélection des acier inoxydables directement (passival recommandée). Les revêtements organiques (par exemple, l'époxy) peuvent également être pris en compte.

Fingements à haute résistance (classe de propriété ≥ 10,9): Exigences: Évitez le risque de fracassement de l'hydrogène tout en répondant aux besoins de protection contre la corrosion.

Recommandations: Priorisez les processus sans risque de fracassement de l'hydrogène: revêtement de flocons de zinc, placage mécanique. Si vous utilisez l'électroples (zinc ou zinc-nickel), assurez-vous une cuisson complète et efficace de secours d'hydrogène selon les normes, avec un contrôle et une validation des processus stricts. HDG pose généralement non qu'il risque mais soyez conscient des problèmes d'ajustement du fil.

Nécessite un contrôle précis du couple / coefficient de frottement stable: exigences: cohérence élevée dans la précharge. Recommandations: Huile / cire de phosphate, revêtements de flocons de zinc avec lubrifiants intégrés, placage de zinc / zinc-nickel avec des scellants lubrifiants. Consultez toujours les données des fournisseurs pour le coefficient de plage de friction (généralement spécifiée dans des conditions de test définies).

Environnement à haute température (par exemple, compartiment moteur): Exigences: Stabilité du revêtement à des températures élevées. Recommandations: Placage en alliage de nickel de zinc, certains revêtements de flocons de zinc spécialisés, phosphation du manganèse ou acier inoxydable / acier inoxydable résistant à la chaleur. Les performances de placage du zinc standard se dégradent à des températures plus élevées (par exemple,> 15 0 ∘ C).

Exigences d'apparence: exigences: couleur ou lustre spécifique. Recommandations: Placage en zinc diverses couleurs de passivation (transparent / bleu, jaune, noir), oxyde noir, revêtement en flocon de zinc (argent-gris / noir), revêtements organiques (différentes couleurs). Acier inoxydable passivé pour l'aspect métallique.

Nécessite une conductivité électrique (par exemple, la mise à la terre): exigences: faible résistance de contact. Recommandations: La plupart des revêtements métalliques (zinc, zinc-nickel) offrent une bonne conductivité, mais notez que les couches de passivation pourraient introduire une légère isolation. Évitez les revêtements organiques épais. Assurez-vous des surfaces de contact propres.
Contact avec les métaux différents (par exemple, les alliages d'aluminium): Exigences: minimiser le risque de corrosion galvanique. Recommandations: Placage en alliage de zinc-nickel (potentiel plus proche de l'aluminium), les revêtements de flocons de zinc (ceux contenant de l'aluminium offrent des avantages) ou utilisent des rondelles / revêtements isolants pour l'isolement. Évitez le contact direct entre l'acier nature / cuivre et l'aluminium.

Propriétés et considérations de traitement de surface clés

Résistance à la corrosion: Définition: Capacité à résister à la dégradation de l'environnement, couramment mesurée par les heures de test de pulvérisation saline neutre (H) par normes comme ISO 9227. Par exemple, NSS 240H signifie aucun niveau de corrosion spécifié (généralement rouille) apparaît dans les 240 heures dans une chambre de pulvérisation de sel standard. Sélection: Choisissez les heures NSS appropriées en fonction de la catégorie de corrosivité de l'environnement de service. Indoor général> 72h, extérieur humide / général> 240h, environnements durs> 600h ou même 1000h.

Épaisseur de revêtement / dépôt: Définition: l'épaisseur de la couche de traitement de surface, généralement en micromètres (μm). Impact: affecte directement la résistance à la corrosion, le coût et l'ajustement (en particulier pour les attaches filetées). Une épaisseur excessive peut entraîner des problèmes d'assemblage. Des normes comme ISO 4042 spécifient les exigences.

Coefficient de frottement (COF / μ): Définition: Paramètre décrivant le frottement entre les fils et sous la tête pendant le resserrement. Impact: détermine la force de serrage (précharge) obtenue pour un couple de resserrement donné (t = k ⋅ f ⋅ d, où k est étroitement lié au COF). Une COF stable et contrôlée est vitale pour la fiabilité conjointe. Sélection: Pour les articulations critiques, des revêtements sélectionnés fournissant du COF stable (par exemple, flocon de zinc, huile de phosphate). Reportez-vous ou testez la gamme COF (généralement 0,08-0,20) en fonction des exigences de conception.

Risque de fragilisation de l'hydrogène (il): Définition: L'acier à haute résistance absorbe l'hydrogène pendant la fabrication ou le placage, réduisant la ductilité et conduisant potentiellement à une fracture fragile retardée inattendue sous contrainte. Sélection: Pour la classe des propriétés ≥ 10,9 (ou dureté ≥ 320 h V), hiérarchisez les processus sans risque HE (placage mécanique, flocon de zinc) ou assurer la cuisson adéquate post-placage par normes (par exemple, ISO 4042).

Adhésion et ductilité: Définition: Dans quelle mesure le revêtement se lie au métal de base et à sa capacité à résister à la fissuration ou au pelage pendant la contrainte / déformation. Sélection: Le revêtement doit résister aux contraintes d'installation sans s'évanouir. Évalué via des tests tels que des tests d'adhésion de flexion, d'impact ou de halls croisés.

Résistance à la température: Définition: la température de fonctionnement maximale à laquelle le revêtement maintient ses propriétés (principalement une protection contre la corrosion). Sélection: Choisissez en fonction de la température de service maximale. Notez que certains revêtements (comme la passivation de placage du zinc standard) se dégradent à des températures élevées.

Coût: Définition: dépense relative des différents processus de traitement de surface. Sélection: Coût d'équilibre avec les exigences de performance. Généralement, le placage / phosphation du zinc est un coût moindre, tandis que le HDG / le flocon / zinc-nickel est un coût plus élevé.

Règlements environnementales: Définition: des règles comme l'UE ROHS (restriction des substances dangereuses) et la portée (enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des produits chimiques 1) limiter l'utilisation de substances comme le chrome hexavalent (CR6) et le cadmium (CD).

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