表面處理工藝對緊固件摩擦系數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用在汽車、電力、化工、海洋、鐵路、橋梁、隧道、造船、國防軍事等領域廣為應用，圖1為鋅鋁涂層在緊固件上應用圖片。

緊固件的摩擦系數是緊固件應用的關鍵指標，而影響摩擦系數最重要的工藝過程就是緊固件的表面保護工藝。

今天就帶領大家詳細了解鋅鋁涂層工藝過程對緊固件的摩擦系數的影響。

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鋅鱗片和鋁鱗片疊合包裹在特殊粘結劑中的無機涂層。

一般尺寸為8-25微米的鱗片狀鋅、鋁、專用有機物的高分散混合層。該復合層在240℃左右高溫烘烤，并經過約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樣品的總摩擦系數較涂覆兩遍底涂層KL105的總摩擦系數要高33.6%。且涂覆兩遍底涂層KL100樣品的總摩擦系數實測值散差較大，結果一致性差。

這也體現在德國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，致使總摩擦系數顯著地降低，同時也能保證結果的一致性。

由此可表明，總摩擦系數與底涂層種類和特性有密切關系；應根據不同類型需求，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），進行交叉了的試驗；其樣件總摩擦系數如下表：

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，致使總摩擦系數顯著地降低。

由此可表明，總摩擦系數與封閉劑種類和特性有密切關系；封閉劑是涂覆工藝方面影響總摩擦系數的最關鍵因素；實際生產中，可根據不同需求，選擇不同類型的封閉劑來達到所需求的總摩擦系數要求。

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，其具體實測值為下表：

其隨烘烤溫度的變化趨勢如下：

初步結論：隨著溫度遞增，總摩擦系數隨之增加，具體的測試結果見表。

200°烘烤

220°烘烤

240°烘烤

進一步而言，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，它們在常溫下足夠穩(wěn)定，但加熱到較高溫度時，基團之間將快速地發(fā)生化學反應使涂膜交聯固化。

溫度越高，反應速度越快，交聯固化也越徹底，整個涂膜干硬更早，但要防止溫度過高，而導致涂膜黃變嚴重。

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樣品的總摩擦系數的變化情況，具體為下表：

初步結論：當達到合適的烘干溫度后，保溫時間相差不大時，對總摩擦系數的影響不大。

在保溫階段，保溫時間通常由涂膜化學交聯反應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。

根據有機厚度測量方法，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。

當涂覆兩層有機涂層，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，因此總摩擦系數自然隨之下降?？傊?，封閉劑涂層越厚，總摩擦系數就越低。

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，動會導致外觀時深時淺。這種現象尤其會體現在螺紋銳角和棱邊等部位。

根據目前的經驗和實驗數據統(tǒng)計，在滿足DELTA-MKS的規(guī)定的粘度條件，涂覆的產品的摩擦系數不因封閉劑粘度變化而有較大的變化。

4 總 結

• 總摩擦系數與底涂層種類和特性有密切關系；

• 總摩擦系數與封閉劑種類和特性有最為密切的關系；封閉劑是表面處理方面影響摩擦系數的最關鍵因素；實際生產中，可根據不同需求，選擇不同類型的底涂層和封閉劑組合來達到所需求的摩擦系數要求；

• 在工藝范圍內，隨著溫度的遞增，總摩擦系數將隨之增加；

• 當達到合適的烘干溫度后，保溫時間相差不大時，對摩擦系數的影響不大；

• 封閉劑涂層越厚，總摩擦系數越低；

• 在規(guī)定的粘度條件，摩擦系數不因封閉劑粘度變化而有較大的變化。