達(dá)克羅是一種新型綠色環(huán)保表面處理工藝,是以鋅粉、鋁粉、鉻酸和去離子水為主要成分的新型防腐涂料,不用電沉積方法而將工件直接浸入達(dá)克羅處理液中,或用刷涂、靜電噴涂法使處理液粘附于工件表面,然后經(jīng)過(guò)燒結(jié)固化而成的含鋅、鋁及鉻元素的無(wú)機(jī)轉(zhuǎn)化膜涂層。
城軌車(chē)輛車(chē)體焊接結(jié)構(gòu)大多主要采用鋁合金材料,為滿足防腐要求,用于安裝車(chē)輛設(shè)備及其部件的緊固螺栓大多采用不銹鋼材料,但為保證緊固件的防腐防銹性能和降低整體成本,大量采用經(jīng)過(guò)達(dá)克羅處理的鎖緊墊圈與不銹鋼螺栓配合使用,如城軌車(chē)輛車(chē)頂上用于受電弓、避雷針、空調(diào)等部件安裝的鎖緊墊圈等。鎖緊墊圈材質(zhì)為彈簧鋼,表面進(jìn)行達(dá)克羅處理,配合A4-80的不銹鋼螺栓、螺母使用。但是使用一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn),用在車(chē)輛外部的鎖緊墊圈,如車(chē)頂空調(diào)減震安裝螺栓處的鎖緊墊圈出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象,而在車(chē)內(nèi)及底架起緊固作用的墊圈暫未發(fā)現(xiàn)銹蝕情況。
金屬銹蝕的原因一般主要是電化學(xué)腐蝕或空氣蝕原因可能為:
1、達(dá)克羅涂層不符要求,達(dá)克羅表面涂層存在起泡、開(kāi)裂、針孔和漏涂等缺陷,不能起到有效的經(jīng)分析,達(dá)克羅表面處理過(guò)的鎖緊墊圈出現(xiàn)銹防腐作用,造成氧化腐蝕。
2、達(dá)克羅處理的鎖緊墊圈與不銹鋼螺栓配合使用,由于2種金屬材料的腐蝕電位不同,造成電位較低的彈簧鋼墊圈更加容易溶解銹蝕。
為了驗(yàn)證上述2種可能導(dǎo)致墊圈生銹的原因,主要從材質(zhì)分析、外觀低倍檢測(cè)和鹽霧對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)和分析。
3.1、試驗(yàn)驗(yàn)證
3.1.1、鎖緊墊圈材質(zhì)檢驗(yàn)
從運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)拆下2個(gè)DAC320鎖緊墊圈SKM12,通過(guò)打磨去掉基材表面的達(dá)克羅涂層,使用光譜儀檢測(cè)基材的化學(xué)成分,測(cè)試結(jié)果如表1所示,滿足GB/T1222 -2007中65Mn材料要求。
3.1.2、鎖緊墊圈低倍檢驗(yàn)
試驗(yàn)方式:隨即抽取3個(gè)全新DAC320鎖緊墊圈SKM12;經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的表面清洗(一片酸洗、一片清水沖洗、一片堿洗);通過(guò)肉眼和放大40倍的放大鏡觀察。觀察發(fā)現(xiàn)墊圈表面光滑、呈銀灰色,未發(fā)現(xiàn)墊圈表面有明顯的裂紋、起泡等缺陷。
3.1.3、鎖緊墊圈鹽霧對(duì)比試驗(yàn)
試驗(yàn)方式:隨機(jī)抽取4個(gè)全新DAC320鎖緊墊圏SKM12,與該墊圈配合使用的A4-70螺栓、A4-80螺母各2個(gè);將墊圈、螺栓、螺母分為2組,第1組為2個(gè)單獨(dú)使用的墊圈、第2組為墊圈與螺栓、螺母配合使用結(jié)構(gòu);將2組樣品放人NaCl溶液濃度為5%的鹽霧試驗(yàn)機(jī)內(nèi),試驗(yàn)溫度為35T,采用間歇式噴霧(噴5min、停10min);每隔一段時(shí)間觀察一次試驗(yàn)進(jìn)程,直到墊圈出現(xiàn)明顯銹跡為止。
試驗(yàn)結(jié)果:
(1)試驗(yàn)開(kāi)始前螺栓墊圈組件中的墊圈和單獨(dú)的墊圈,表面呈銀灰色,沒(méi)有銹跡。
(2)試驗(yàn)24h后觀察發(fā)現(xiàn)螺栓墊圈組件中的墊圈出現(xiàn)了少量銹斑,而單獨(dú)的墊圈和試驗(yàn)前相比較無(wú)變化,如圖1所示。
(3)試驗(yàn)48h后觀察發(fā)現(xiàn)螺栓墊圈組件中的墊圈出現(xiàn)了明顯銹斑,而單獨(dú)的墊圈和試驗(yàn)前相比較無(wú)變化。
(4)試驗(yàn)72h后觀察發(fā)現(xiàn)螺栓墊圈組件中的墊圈腐蝕嚴(yán)重,而單獨(dú)的墊圈和試驗(yàn)前相比較基本無(wú)變化,如圖2所示。
3.2、試驗(yàn)結(jié)果分析
由2組墊圈的對(duì)比鹽霧試驗(yàn)結(jié)果可知:
(1)單獨(dú)檢測(cè)經(jīng)達(dá)克羅處理的墊圈抗腐蝕性能良好,經(jīng)過(guò)72h鹽霧試驗(yàn)未發(fā)生任何銹蝕;
(2)與不銹鋼螺栓配合使用時(shí),它的抗腐蝕性能明顯下降,經(jīng)過(guò)24h鹽霧試驗(yàn)就開(kāi)始發(fā)生銹蝕。
經(jīng)分析,達(dá)克羅涂層中Zn的電位為-0.762,而不銹鋼A4(0Cr17Ni14Mo2)的電位為正,兩者之間存在著較大電位差,在水介質(zhì)中會(huì)發(fā)生電偶腐蝕。2種金屬構(gòu)成宏電池,產(chǎn)生電偶電流,使電位較低的達(dá)克羅涂層溶解加速(Zn=Zn2++2e)。當(dāng)涂層溶解到一定程度后,鎖緊墊圈的基材就暴露在潮濕空氣中,達(dá)克羅涂層就失去了它的防腐蝕功能,從而造成了彈簧鋼(鎖緊墊圈)的生銹。
綜上所述,表面達(dá)克羅處理的鎖緊墊圈在使用過(guò)程中出現(xiàn)生銹問(wèn)題的原因是:在緊固件選型過(guò)程中沒(méi)有考慮到碳鋼達(dá)克羅涂層和不銹鋼的電位差較大,再加上使用環(huán)境惡劣,有水介質(zhì)存在,造成腐蝕加速。
考慮到鎖緊墊圈的使用環(huán)境較惡劣(室外),根據(jù)電偶腐蝕原理,同一機(jī)構(gòu)中應(yīng)盡可能用同一種金屬,或者電位盡可能接近的兩種金屬,并用絕緣物使之隔開(kāi),避免產(chǎn)生電偶腐蝕。因此,確定采用不銹鋼A4的鎖緊墊圈替代彈簧鋼墊圈。
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