Quels sont les processus courants de traitement de surface pour les boulons ?

En tant que composants essentiels des ensembles de connexion et de fixation, le traitement de surface des boulonsaffecte non seulement leur apparence, mais joue également un rôle crucial dans leur durée de vie et leurs performances globales. L'adoption d'une méthode de traitement de surface appropriée peut améliorer efficacement la résistance à la corrosion, la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue des boulons, prolongeant ainsi leur durée de vie et assurant un fonctionnement stable et fiable de l'équipement. Ensuite, nous explorerons plusieurs méthodes courantes de traitement de surface des boulons, analyserons leurs différences et identifierons quelle méthode offre le meilleur effet antirouille.

1. Galvanisation

1.1 Introduction

La galvanisation est un traitement de surface couramment utilisé pour les boulons. Son principe est de former une couche protectrice de zinc sur la surface du boulon pour améliorer la résistance à la corrosion et l'apparence. La galvanisation est principalement divisée en deux catégories : la galvanisation à chaud-par immersion et la galvanisation à froid (électrogalvanisation).

Galvanisation à chaud- : les boulons sont immergés dans du zinc fondu, formant une couche de zinc relativement épaisse (généralement 10-60 microns) avec une surface uniformément rugueuse. Il a de fortes performances de protection et convient aux environnements extérieurs à forte humidité et aux occasions nécessitant une longue durée de vie.

Électrogalvanisation : Une fine couche de zinc (généralement de 5 à 15 microns) est déposée sur la surface du boulon par électrolyse. Il présente un faible coût et une belle apparence, ce qui le rend adapté aux environnements intérieurs secs et aux scénarios de protection contre la lumière avec de faibles exigences de résistance à la corrosion.

1.2 Limites d'utilisation

Une fragilisation par l'hydrogène est susceptible de se produire si le traitement de libération par l'hydrogène est incomplet pendant l'électrogalvanisation. Les boulons de petite-taille (M2,5 et inférieure) présentent un risque de fracture plus élevé. Les boulons électrozingués sans soulagement efficace de l'hydrogène peuvent difficilement répondre aux normes de résistance de grade 10,9 et supérieur, ils doivent donc être utilisés avec prudence dans les scénarios de connexion à haute résistance.

1.3 Processus

Le flux de processus spécifique est : Dégraissage - Nettoyage - Activation acide faible - Électrogalvanisation - Nettoyage - Passivation - Nettoyage - Séchage.

1.4 Résistance à la corrosion

Les boulons électrozingués sont disponibles dans des couleurs telles que le zinc blanc, le zinc bleu-blanc, le zinc coloré et le zinc noir. La différence de couleur résulte de différents processus de passivation après galvanisation ; différentes solutions de passivation forment des films de passivation de différentes couleurs. Le classement de résistance à la corrosion est : Zinc noir > Zinc coloré > Bleu-zinc blanc > Zinc blanc.

2. Nickelage

2.1 Introduction

Le nickelage est un processus qui dépose une couche de nickel sur la surface métallique grâce à des technologies spécifiques pour améliorer les performances globales des boulons, notamment la résistance à la corrosion, la dureté et l'apparence. Il est principalement divisé en deux catégories : le nickelage électrolytique et le nickelage autocatalytique.

Placage de nickel électrolytique : les ions nickel se déposent sur la surface du boulon pour former une couche de nickel par action électrochimique.

Nickelage autocatalytique (également connu sous le nom de nickelage autocatalytique) : dans des conditions spécifiques, les ions nickel présents dans la solution aqueuse sont réduits par un agent réducteur et déposés sur la surface du boulon pour former un revêtement.

2.2 Caractéristiques du revêtement

Placage de nickel autocatalytique : il présente une excellente uniformité de l'épaisseur du revêtement, évitant ainsi la variation d'épaisseur du nickelage électrolytique causée par une répartition inégale du courant. Il convient au traitement de boulons présentant des formes complexes, des trous profonds ou des exigences de précision.

Nickelage électrolytique : il présente une structure cristalline fine et d'excellentes performances de polissage. Après polissage, il peut présenter un éclat semblable à un miroir-, ce qui le rend souvent utilisé dans des scénarios nécessitant des exigences élevées en matière d'aspect décoratif.

2.3 Caractéristiques environnementales et financières

Nickelage autocatalytique : il utilise des additifs chimiques spéciaux, ne produisant aucune substance nocive évidente et offrant un meilleur respect de l'environnement. Cependant, le coût de maintenance de la solution de placage est relativement élevé, ce qui la rend plus adaptée à la production en petits lots-ou aux pièces aux structures complexes.

Nickelage électrolytique : il présente une configuration d'équipement simple, un flux de processus mature et une efficacité de production élevée, adapté au traitement de masse. Cependant, le processus de galvanoplastie génère des eaux usées contenant des métaux lourds, nécessitant un équipement de traitement environnemental complémentaire.

3. Traitement à l'oxyde noir

Le traitement à l'oxyde noir (également appelé traitement de bleuissement ou d'oxydation) est largement utilisé en raison de son faible coût et de sa simplicité d'utilisation. Il s'agit d'un processus qui forme un film d'oxyde noir (principalement composé d'oxyde de fer, Fe₃O₄) sur la surface métallique par le biais de réactions chimiques. Les types courants incluent :

3.1 Oxyde noir alcalin à haute température- (procédé traditionnel)

Principe : Le fer réagit avec les oxydants dans une solution alcaline (principalement composée d'hydroxyde de sodium et de nitrite de sodium) entre 135 et 150 degrés pour former un film dense d'oxyde noir.

Avantages : Équipement simple, faible coût et efficacité de traitement élevée.

Inconvénients : La solution de traitement contient des composants nocifs tels que le nitrite de sodium, entraînant une pression environnementale importante. Après le traitement à l'oxyde noir, des post-traitements tels que la saponification et l'immersion dans l'huile sont nécessaires pour améliorer considérablement la capacité de prévention de la rouille.

3.2 Oxyde noir chimique à température ambiante

Principe : Un film noir se forme sur la surface du boulon grâce à des réactions redox utilisant un agent de noircissement à température ambiante contenant du cuivre, du sélénium, du soufre et d'autres composants.

Caractéristiques : Faible température de traitement et vitesse rapide, adaptées aux scénarios nécessitant un traitement rapide. Cependant, la couche de film est mince (généralement 0,5 à 1,5 microns) et son effet antirouille est limité lorsqu'elle est utilisée seule, nécessitant un traitement d'étanchéité par immersion dans l'huile correspondant.

4. Traitement Dacromet

Le traitement Dacromet consiste à recouvrir la surface du boulon d'un revêtement principalement composé de poudre de zinc, de poudre d'aluminium, de chromate (les formules respectueuses de l'environnement sont sans chrome-) et d'eau déminéralisée par trempage ou pulvérisation, suivi d'une cuisson à 180 -250 degrés pour former un film dense d'oxyde composite de zinc -aluminium. Ce procédé ne nécessite pas de décapage, évitant ainsi la fragilisation par l'hydrogène, et est particulièrement adapté aux boulons à haute résistance. L'apparence est principalement gris argenté ou blanc argenté.

Caractéristiques principales

Superbe résistance à la corrosion : bien que l'épaisseur du revêtement ne soit que de 4 à 8 microns, sa capacité de prévention de la rouille est 7 à 10 fois supérieure à celle de l'électrogalvanisation traditionnelle. Le test au brouillard salin neutre peut atteindre 1 200 heures sans rouille rouge.

Résistance aux hautes-températures : il peut résister à des environnements à haute-température inférieure à 300 degrés, ce qui le rend adapté aux boulons utilisés dans les composants à haute-température tels que les moteurs et les tuyaux d'échappement.

Respect de l'environnement : Respectueux de l'environnement Dacromet est exempt de chrome hexavalent et ne rejette pas d'eaux usées ni de gaz résiduaires, conformément aux normes environnementales.

Propriétés mécaniques : Le revêtement a une dureté élevée (HV 300-500), une meilleure résistance à l'usure que les couches électrolytiques et une forte adhérence, qui peut pénétrer dans des structures complexes telles que des trous et des interstices profonds.

Aucun risque de fragilisation par l'hydrogène : il ne nécessite aucun processus de décapage ou d'électrolyse, éliminant ainsi la fragilisation par l'hydrogène. Il est particulièrement adapté aux composants sollicités tels que les ressorts et les boulons à haute résistance.

Résumé de la capacité de prévention de la rouille, des avantages et des inconvénients des processus courants de traitement de surface

Classement des capacités de prévention de la rouille (basé sur un test au brouillard salin neutre)

Dacromet > Noir électrophorétique > Galvanisation (galvanisation à chaud-par immersion > électrogalvanisation) > Nickelage > Oxyde noir/phosphatation

Remarque : La capacité de prévention de la rouille de l'acier inoxydable provient de son matériau lui-même (contenant des éléments tels que le chrome et le nickel) plutôt que des processus de traitement de surface, il n'est donc pas inclus dans le classement. Si l'acier inoxydable est combiné à un traitement de surface (comme la passivation), sa capacité de prévention de la rouille sera encore améliorée.

Points de comparaison de base

Dacromet : Meilleure prévention contre la rouille, pas de fragilisation par l'hydrogène, résistance aux températures élevées-, mais coût relativement élevé et couleur d'apparence unique.

Galvanisation : Coût modéré, options d’apparence diverses. La galvanisation à chaud-par immersion offre une meilleure prévention de la rouille que l'électrogalvanisation, mais l'électrogalvanisation présente un risque de fragilisation par l'hydrogène.

Nickelage : bon effet décoratif et dureté élevée, adapté aux boulons de précision ou décoratifs, avec une capacité moyenne de prévention de la rouille.

Oxyde noir : coût le plus bas et fonctionnement simple, mais faible capacité de prévention de la rouille, nécessitant un post-traitement, adapté aux scénarios de protection à faible-coût et à court-terme.

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