表面處理工藝對緊固件摩擦系數(shù)的影響之鋅鋁涂層涂覆篇

前言

鋅鋁涂覆因其優(yōu)異防腐性能和無氫脆的特點廣泛應(yīng)用在汽車、電力、化工、海洋、鐵路、橋梁、隧道、造船、國防軍事等領(lǐng)域廣為應(yīng)用，圖1為鋅鋁涂層在緊固件上應(yīng)用圖片。

緊固件的摩擦系數(shù)是緊固件應(yīng)用的關(guān)鍵指標(biāo)，而影響摩擦系數(shù)最重要的工藝過程就是緊固件的表面保護(hù)工藝。

今天就帶領(lǐng)大家詳細(xì)了解鋅鋁涂層工藝過程對緊固件的摩擦系數(shù)的影響。

圖1

(2)微觀形貌：

從微觀形貌可以看出，鋅鋁涂層是一種將超細(xì)鋅鱗片和鋁鱗片疊合包裹在特殊粘結(jié)劑中的無機(jī)涂層。

一般尺寸為8-25微米的鱗片狀鋅、鋁、專用有機(jī)物的高分散混合層。該復(fù)合層在240℃左右高溫烘烤，并經(jīng)過約30min保溫后，形成覆蓋在基材表面非解鋅鋁高防腐涂層。

初步結(jié)論：在相同的涂覆工藝條件，涂覆兩遍底涂層KL100樣品的總摩擦系數(shù)較涂覆兩遍底涂層KL105的總摩擦系數(shù)要高33.6%。且涂覆兩遍底涂層KL100樣品的總摩擦系數(shù)實測值散差較大，結(jié)果一致性差。

這也體現(xiàn)在德國DELTA-MK公司的涂料工藝說明中，KL100只能作為專用的底涂層，而不能作為面涂層的原因之一吧。

另外，KL105中含有專門的潤滑劑，也能起到減摩潤滑作用，致使總摩擦系數(shù)顯著地降低，同時也能保證結(jié)果的一致性。

由此可表明，總摩擦系數(shù)與底涂層種類和特性有密切關(guān)系；應(yīng)根據(jù)不同類型需求，綜合遴選出合適的底涂層滿足需要。

3.2 不同類型的封閉劑對總摩擦系數(shù)的影響：

此試驗分別采用了兩種底涂層（KL100和KL105）以及兩種封閉劑（DELTA-SEALRZ和DELTA-SEALGZ），進(jìn)行交叉了的試驗；其樣件總摩擦系數(shù)如下表：

DELTA-SEALGZ處理液中含有聚四氟乙烯顆粒的潤滑劑，也能起到減摩潤滑作用，致使總摩擦系數(shù)顯著地降低。

由此可表明，總摩擦系數(shù)與封閉劑種類和特性有密切關(guān)系；封閉劑是涂覆工藝方面影響總摩擦系數(shù)的最關(guān)鍵因素；實際生產(chǎn)中，可根據(jù)不同需求，選擇不同類型的封閉劑來達(dá)到所需求的總摩擦系數(shù)要求。

本組試驗采用了先涂覆二遍底涂層KL100烘干后，再涂覆兩遍封閉劑（DELTA-SEALGZ），測試在不同溫度下烘烤DELTA-SEALGZ樣品的總摩擦系數(shù)，其具體實測值為下表：

其隨烘烤溫度的變化趨勢如下：

初步結(jié)論：隨著溫度遞增，總摩擦系數(shù)隨之增加，具體的測試結(jié)果見表。

200°烘烤

220°烘烤

240°烘烤

進(jìn)一步而言，DELTA-SEALGZ這種環(huán)氧樹脂型的封閉劑屬于烘烤固化型涂料。其樹脂中的各基團(tuán)，它們在常溫下足夠穩(wěn)定，但加熱到較高溫度時，基團(tuán)之間將快速地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使涂膜交聯(lián)固化。

溫度越高，反應(yīng)速度越快，交聯(lián)固化也越徹底，整個涂膜干硬更早，但要防止溫度過高，而導(dǎo)致涂膜黃變嚴(yán)重。

另外，溫度越高，體積小的溶劑分子越容易穿過樹脂分子間隙而擴(kuò)散到涂膜表面，溶劑保留率就要低，整個涂膜干硬更早。

本次試驗采用了先涂覆二遍底涂層KL100烘干后，再涂覆兩遍封閉劑（DELTA-SEALGZ），測試在同一烘烤溫度不同的保溫時間下，DELTA-SEALGZ樣品的總摩擦系數(shù)的變化情況，具體為下表：

初步結(jié)論：當(dāng)達(dá)到合適的烘干溫度后，保溫時間相差不大時，對總摩擦系數(shù)的影響不大。

在保溫階段，保溫時間通常由涂膜化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)所需的固化工藝時間所決定。此時，體積小的溶劑分子已穿過樹脂分子間隙而擴(kuò)散到涂膜表面，溶劑保留率將維持在一定的水平上，整個涂膜干硬度將基本不變。

根據(jù)有機(jī)厚度測量方法，可以得到在不同平均厚度膜的微觀圖片。如下圖：

根據(jù)固體摩擦理論，在金屬表面涂上軟的涂層可以起到潤滑作用，充當(dāng)潤滑膜的用。封閉劑（DELTA-SEALGZ）中含有聚四氟乙烯顆粒的潤滑劑，能起到減摩潤滑作用。

當(dāng)涂覆兩層有機(jī)涂層，鋅鋁涂層微觀表面的更加均勻和致密，表面包裹越發(fā)光滑，因此總摩擦系數(shù)自然隨之下降?？傊?，封閉劑涂層越厚，總摩擦系數(shù)就越低。

但在實際操作中，封閉劑粘度受外界環(huán)境溫度影響較大；因此夏天與冬天的有較大的區(qū)別：如DELTA-SEALGZ，夏天工作粘度要求在36-40s（DIN53211粘度杯（3mm），20°C）.而在冬天，工作粘度則規(guī)定在40-44s（DIN53211粘度杯（3mm），20°C）.

同樣地，外界環(huán)境溫度同樣也會影響封閉劑溶劑的揮發(fā)；如在夏天，溶劑揮發(fā)太快：濃度很快升高，在同部位的固體份含量不一致，動會導(dǎo)致外觀時深時淺。這種現(xiàn)象尤其會體現(xiàn)在螺紋銳角和棱邊等部位。

根據(jù)目前的經(jīng)驗和實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在滿足DELTA-MKS的規(guī)定的粘度條件，涂覆的產(chǎn)品的摩擦系數(shù)不因封閉劑粘度變化而有較大的變化。

4 總 結(jié)

• 總摩擦系數(shù)與底涂層種類和特性有密切關(guān)系；

• 總摩擦系數(shù)與封閉劑種類和特性有最為密切的關(guān)系；封閉劑是表面處理方面影響摩擦系數(shù)的最關(guān)鍵因素；實際生產(chǎn)中，可根據(jù)不同需求，選擇不同類型的底涂層和封閉劑組合來達(dá)到所需求的摩擦系數(shù)要求；

• 在工藝范圍內(nèi)，隨著溫度的遞增，總摩擦系數(shù)將隨之增加；

• 當(dāng)達(dá)到合適的烘干溫度后，保溫時間相差不大時，對摩擦系數(shù)的影響不大；

• 封閉劑涂層越厚，總摩擦系數(shù)越低；

• 在規(guī)定的粘度條件，摩擦系數(shù)不因封閉劑粘度變化而有較大的變化。