自攻螺钉断裂与表面处理

自攻螺钉断裂与表面处理

"&&’年!月

电镀与环保

第"’卷第!期（总第!%!期）

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经验

自攻螺钉断裂与表面处理

罗建东（华南理工大学工控学院，广东广州!"#$%#）

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!前言

(0"0"机械表面伤痕

某厂部分-(自攻螺钉在装配后"星期内出现自发断裂，断裂比例为./左右。该螺钉的材料为

"#".。

主要加工过程：

供料

!镦粗!搓丝!渗碳!淬火回火!除油除锈电镀锌!钝化

我们通过测试分析，找到了螺钉断裂的原因。它与表面处理的过程或方法有很大的关系。

"测试

"#!

微观形貌分析

我们对-(螺钉扫描电镜照片观察，

发现牙纹底部及根部处有微裂纹，牙纹上有机械伤痕。"#"

材料化学成分分析

由扫描电镜测出零件"#个点处化学成分，取平均值，其质量分数分别为碳#0"+/、硫#0#(/、磷#0#%/。"#$

零件渗碳淬火后的化学成分

零件渗碳淬火后，其化学成分的质量分数分别为碳#01./、

硫#0#,/、磷#0#,/。$结果与分析

测试并结合现场了解，我们得出螺钉断裂主要是由于表面微观裂纹与氢脆共同作用的结果。从断裂的形式看，这是一种氢脆现象。从微观形貌看，表面有裂纹和机械伤痕。裂纹和机械伤痕会削弱工件的强度。如果不存在氢脆现象，由裂纹和机械伤痕导致工件强度降低，一般可能在装配过程中发生断裂。装配后的预紧力为一恒力，它不会超过装配时施加的最大预紧力，在装配后一般不会发生自发断裂。如果工件表面没有缺陷，只有在氢脆的作用下发生断裂，则断裂的比例会非常大，本产品断裂的比例仅为./左右。因此，断裂不可能是由单纯的裂纹或氢脆现象所引起。

$#!微观裂纹的产生

万方数据这种裂纹一般不会深，同时搓丝过程本身不可能完全避免这种机械伤痕。

(0"0,淬火时产生的裂纹

其一是机械伤痕因热处理时应力集中引起裂纹的进一步扩展；其二是淬火工艺及淬火介质选择不当产生新的裂纹。

（"）淬火工艺不正确

淬火后没有及时回火，重复淬火前没有进行退火处理容易引起裂纹。从现场情况了解，热处理厂在夏天因用电紧张经常出现断电的情况。热处理进行中出现断电，来电后重新热处理时，该厂一般都没有进行退火处理。

（,）淬火介质选择不当

该厂选用的淬火介质是水。用水淬火比用油淬火较易导致热裂纹。在通常情况下，为了保证渗透性，碳钢一般选用水淬火，合金钢一般选用油淬火。但对直径小于%22的工件可以采用油淬火，尤其是在高碳钢的情况下，应采取油淬火较为适宜。$#"

氢脆的产生

氢脆主要是由于酸洗和电镀过程产生了渗氢现象，电镀后除氢处理不彻底造成的。

（"）酸洗过程中，会产生溶蚀作用，一方面会溶解基材表面的氧化层，另一方面会产生氢气，部分氢气会以气泡的形式逸出，部分氢气则向基体（尤其是缺陷部分，如机械伤痕、裂纹处）渗透。同时溶蚀作用会使基体裂纹扩展（加长、加深）。

（,）电镀过程本身有氢气产生。阴极同时存在两个反应：

34,55,6!34

,755,67,

基体内部氢气的存在，会产生内应力，促进已有

裂纹的扩展。

%启示

通过上述原因分析，表面处理的过程或方法不

当是引起螺丝断裂的主要原因。

自攻螺钉断裂与表面处理

81,("*91(!

（!）热处理产生的裂纹一般比机械伤痕更深，危害更大，因此，在处理方式上更应注意。尤其是对高碳钢（表面渗碳材料类似高碳钢），能够利用油淬火的就应尽量避免用水淬火，这样可以减少裂纹的产生。

（"）电镀前处理，对于高碳钢的酸洗，其酸洗液浓度一定要比低碳钢的低，且时间不宜太长，因为一般酸洗液（主要成分是盐酸和硫酸）对高碳钢的腐蚀

比低碳钢要剧烈，对存在缺陷（如裂纹）的材料，渗氢现象更严重。

（#）对比较重要的零件，在电镀后一定要进行除氢处理。

表面处理虽然在防锈、装饰，提高机械强度等方面有重要作用，但表面处理的方法一定要适当，工艺一定要严格。

收稿日期："$$%&$’&!"

奶桶电镀锡

虞仲铁（建华机械厂，黑龙江齐齐哈尔!(!$$(）

中图分类号：)*!+#

文献标识码：,

文章编号：（"$$+）!$$$&%-%"$!&$$#’&$!

!前言

奶桶一直采用热熔法镀锡，在浸锡时，容易把脱氧剂（酸性氯化锌溶液）包裹在基体与镀层之间，形成原电池。锡为阴极，铁为阳极，氯化锌溶液不断对基体腐蚀，导致奶桶过早损坏。

奶桶是容器，容器的电镀与其他零件的电镀不同，它需要考虑桶内和桶外的阳极表面积，必须做到桶内和桶外的电流密度相等。我们在!..$年，经多次试验，取得满意的结果。投产至今，节省了大量贵重金属锡，也提高了产品的质量。如今，一些厂家仍然还用热熔法镀锡。为了节省资源，我们将电镀奶桶的工艺介绍如下：

电镀奶桶工艺流程：除油水洗

!水洗!酸洗!水洗!电镀!中和水洗水浸干燥油熔

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#奶桶的电镀锡

奶桶电镀锡装置如图!

所示。

结膜!水冷!成品其中除油、水洗、酸洗等工艺与一般电镀的相同，不一一叙述。本文重点介绍电镀和油熔工艺中创新的部分。

"镀液成分及工艺条件

锡酸钠（ /012!）氢氧化钠（ /012!）

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