表面処理の選択は、すべての設計者が直面する問題です。表面処理には様々な種類があり、高度な設計者は、設計の経済性と実用性だけでなく、組み立てプロセスや環境要件にも配慮する必要があります。以下では、上記の原則に基づき、ファスナーに一般的に使用されるコーティングについて簡単にご紹介します。ファスナー設計者の参考としてご活用ください。
1.電気亜鉛メッキ
亜鉛は、商業用ファスナーに最も一般的に使用されるコーティングです。価格は比較的安価で、外観も良好です。一般的な色は黒とミリタリーグリーンです。しかし、耐腐食性能は平均的で、亜鉛めっき(コーティング)層の中で最も低いです。一般的に、亜鉛めっき鋼板の中性塩水噴霧試験は72時間以内に実施され、特殊なシーリング剤も使用されることで、中性塩水噴霧試験が200時間以上持続します。しかし、価格は高価で、一般的な亜鉛めっき鋼板の5~8倍です。
電気亜鉛めっきは水素脆化を起こしやすいため、鋼種10.9以上のボルトには一般的に亜鉛めっき処理が施されていません。めっき後に炉で水素を除去することは可能ですが、60℃以上の温度では不動態皮膜が損傷するため、電気めっき後、不動態化処理の前に水素除去を行う必要があります。これは操作性が悪く、処理コストも高くなります。実際には、特定の顧客からの指示がない限り、一般的な生産工場では積極的に水素除去を行っていません。
亜鉛メッキされたファスナーは、トルクと予締め力の安定性が悪く不安定であるため、一般的に重要な部品の接合には使用されません。トルク予圧の安定性を向上させるために、めっき後に潤滑剤を塗布する方法も用いられ、トルク予圧の安定性を向上させることができます。
2. リン酸処理
基本的な原理は、リン酸塩処理は亜鉛メッキ処理よりも比較的安価ですが、耐食性は亜鉛メッキ処理よりも劣るということです。リン酸塩処理後は油を塗布する必要があり、耐食性は塗布する油の性能と密接に関係しています。例えば、リン酸塩処理後、一般的な防錆油を塗布し、中性塩水噴霧試験を10~20時間行うだけで済みます。一方、高級防錆油の塗布には72~96時間かかる場合があります。しかし、その価格は一般的なリン酸塩処理油の2~3倍です。
締結部品に一般的に使用されるリン酸塩処理には、亜鉛系リン酸塩処理とマンガン系リン酸塩処理の2種類があります。亜鉛系リン酸塩処理はマンガン系リン酸塩処理よりも潤滑性能に優れ、マンガン系リン酸塩処理は亜鉛めっきよりも耐食性と耐摩耗性に優れています。225~400°F(107~204℃)の温度範囲で使用できます。特に、エンジンのコネクティングロッドボルトとナット、シリンダーヘッド、メインベアリング、フライホイールボルト、ホイールボルトとナットなど、重要な部品の接続に適しています。
高強度ボルトにはリン酸塩処理が施されており、水素脆化の問題も回避できます。そのため、工業分野では、等級10.9以上のボルトには一般的にリン酸塩処理が施されています。
3. 酸化(黒ずみ)
黒化+油化は、最も安価で、燃料消費前にも美しい外観を保つため、工業用ファスナーによく使用されるコーティングです。黒化処理のため、防錆力がほとんどないため、油なしではすぐに錆びてしまいます。油が付着していても、塩水噴霧試験は3~5時間しか持続しません。
4.電気めっきパーティション
カドミウムめっきは、他の表面処理と比較して、特に海洋大気環境において優れた耐食性を備えています。カドミウムめっきの廃液処理コストは高く、亜鉛めっきの約15~20倍の価格となります。そのため、一般産業では使用されず、特定の環境でのみ使用されます。石油掘削プラットフォームやHNA航空機のファスナーに使用されています。
5. クロムメッキ
クロムコーティングは大気中で非常に安定しており、変色や光沢の喪失が少なく、硬度が高く耐摩耗性に優れています。ファスナーへのクロムメッキは、一般的に装飾目的で使用されます。高品質のクロムメッキファスナーはステンレス鋼と同等の価格であるため、耐食性が求められる産業分野ではほとんど使用されません。ステンレス鋼の強度が不十分な場合にのみ、クロムメッキファスナーが使用されます。
腐食を防ぐため、クロムめっきを施す前に銅とニッケルをめっきする必要があります。クロムめっきは華氏1200度(650℃)の高温に耐えることができます。しかし、電気亜鉛めっきと同様に、水素脆化の問題もあります。
6. ニッケルメッキ
主に耐腐食性と導電性の両方が求められる箇所に使用されます。例えば、自動車用バッテリーの取り出し端子などです。
7. 溶融亜鉛めっき
溶融亜鉛めっきは、亜鉛を液体に加熱し、熱拡散コーティングを施すめっきです。めっき厚は15~100μmです。制御は容易ではありませんが、耐食性に優れているため、エンジニアリング分野でよく使用されます。溶融亜鉛めっき工程では、亜鉛の廃棄物や亜鉛蒸気など、深刻な汚染が発生します。
めっきが厚いため、ファスナーの内ねじおよび外ねじへのねじ込みが困難です。溶融亜鉛めっき処理の温度が高いため、グレード10.9(340~500℃)以上のファスナーには使用できません。
8. 亜鉛の浸透
亜鉛浸透は、亜鉛粉末を固体冶金的に熱拡散コーティングする技術です。均一性が高く、ねじ部と止まり穴の両方で均一な層が得られます。めっき厚さは10~110μmで、誤差は10%以内に抑えられます。基材との密着強度と耐腐食性は、電気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき、ダクロメットなどの亜鉛めっきの中でも最高レベルです。処理工程は無公害で、環境に最も優しいプロセスです。
9. ダクロメット
水素脆化の問題がなく、トルク予圧の安定性も非常に良好です。クロムや環境問題を考慮に入れなければ、Dacrometは耐腐食性が求められる高強度ファスナーに最適です。
投稿日時: 2023年5月19日