La scelta del trattamento superficiale è un problema che ogni progettista si trova ad affrontare. Esistono numerose opzioni di trattamento superficiale e un progettista di alto livello non dovrebbe considerare solo l'economicità e la praticità del progetto, ma anche il processo di assemblaggio e persino i requisiti ambientali. Di seguito, una breve introduzione ad alcuni rivestimenti comunemente utilizzati per gli elementi di fissaggio, basata sui principi sopra descritti, a titolo di riferimento per i professionisti del settore.
1. Elettrozincatura
Lo zinco è il rivestimento più comunemente utilizzato per i dispositivi di fissaggio commerciali. Il prezzo è relativamente basso e l'aspetto è gradevole. I colori più comuni includono il nero e il verde militare. Tuttavia, le sue prestazioni anticorrosione sono nella media, risultando le più basse tra i rivestimenti di zinco. Generalmente, il test in nebbia salina neutra dell'acciaio zincato viene eseguito entro 72 ore, e vengono utilizzati anche agenti sigillanti speciali per garantire che il test duri per oltre 200 ore. Tuttavia, il prezzo è elevato, da 5 a 8 volte superiore a quello del normale acciaio zincato.
Il processo di elettrozincatura è soggetto a infragilimento da idrogeno, pertanto i bulloni di grado superiore a 10.9 generalmente non vengono trattati con questo processo. Sebbene l'idrogeno possa essere rimosso mediante un forno dopo la galvanizzazione, il film di passivazione si danneggia a temperature superiori a 60 °C, quindi la rimozione dell'idrogeno deve essere effettuata dopo l'elettrozincatura e prima della passivazione. Questo processo presenta una scarsa operatività e costi elevati. In realtà, gli impianti di produzione in genere non rimuovono attivamente l'idrogeno a meno che non sia richiesto da clienti specifici.
La coerenza tra coppia e precarico dei dispositivi di fissaggio zincati è scarsa e instabile, pertanto non vengono generalmente utilizzati per il collegamento di componenti importanti. Per migliorare la coerenza del precarico di coppia, è possibile ricorrere al metodo di rivestimento con sostanze lubrificanti dopo la galvanizzazione.
2. Fosfatazione
Un principio fondamentale è che la fosfatazione è relativamente più economica della zincatura, ma la sua resistenza alla corrosione è inferiore. Dopo la fosfatazione, è necessario applicare un olio, e la sua resistenza alla corrosione è strettamente correlata alle prestazioni dell'olio utilizzato. Ad esempio, dopo la fosfatazione, l'applicazione di un comune olio antiruggine e l'esecuzione di un test in nebbia salina neutra durano solo 10-20 ore. L'applicazione di un olio antiruggine di alta qualità può richiedere fino a 72-96 ore. Tuttavia, il suo prezzo è 2-3 volte superiore a quello di un comune olio fosfatante.
Esistono due tipi di fosfatazione comunemente utilizzati per i dispositivi di fissaggio: la fosfatazione a base di zinco e la fosfatazione a base di manganese. La fosfatazione a base di zinco offre migliori prestazioni di lubrificazione rispetto a quella a base di manganese, la quale a sua volta presenta una maggiore resistenza alla corrosione e all'usura. Può essere utilizzata a temperature comprese tra 225 e 400 gradi Fahrenheit (107-204 °C). È particolarmente indicata per il collegamento di componenti importanti, come bulloni e dadi delle bielle del motore, testata, cuscinetti di banco, bulloni del volano, bulloni e dadi delle ruote, ecc.
I bulloni ad alta resistenza utilizzano la fosfatazione, che può anche prevenire i problemi di infragilimento da idrogeno. Pertanto, i bulloni di grado superiore a 10.9 in ambito industriale utilizzano generalmente un trattamento superficiale di fosfatazione.
3. Ossidazione (annerimento)
La verniciatura annerita e oliata è un rivestimento molto diffuso per i dispositivi di fissaggio industriali perché è il più economico e ha un bell'aspetto prima del consumo di carburante. A causa dell'annerimento, non ha quasi nessuna capacità di prevenzione della ruggine, quindi arrugginisce rapidamente in assenza di olio. Anche in presenza di olio, il test in nebbia salina resiste solo per 3-5 ore.
4. Partizione galvanica
La cadmiatura offre un'eccellente resistenza alla corrosione, soprattutto in ambienti marini e atmosferici, rispetto ad altri trattamenti superficiali. Tuttavia, il costo del trattamento dei liquidi di scarto nel processo di elettrodeposizione del cadmio è elevato, circa 15-20 volte superiore a quello dell'elettrodeposizione dello zinco. Per questo motivo, non viene utilizzata in ambito industriale in generale, ma solo in ambienti specifici. Ad esempio, per elementi di fissaggio impiegati su piattaforme petrolifere e velivoli HNA.
5. Cromatura
Il rivestimento in cromo è molto stabile all'aria, non si scolorisce facilmente e non perde lucentezza, inoltre presenta un'elevata durezza e una buona resistenza all'usura. L'uso della cromatura sugli elementi di fissaggio è generalmente a scopo decorativo. Raramente viene impiegata in ambito industriale con elevati requisiti di resistenza alla corrosione, poiché gli elementi di fissaggio cromati di buona qualità hanno un costo pari a quello dell'acciaio inossidabile. Solo quando la resistenza dell'acciaio inossidabile risulta insufficiente, si ricorre a elementi di fissaggio cromati.
Per prevenire la corrosione, il rame e il nichel devono essere placcati prima della cromatura. Il rivestimento di cromo può resistere ad alte temperature fino a 650 °C (1200 gradi Fahrenheit). Tuttavia, sussiste anche il problema della fragilità da idrogeno, simile a quello della zincatura elettrolitica.
6. Nichelatura
Utilizzato principalmente in aree che richiedono sia resistenza alla corrosione che una buona conduttività. Ad esempio, i terminali di uscita delle batterie dei veicoli.
7. Zincatura a caldo
La zincatura a caldo è un processo di rivestimento per diffusione termica di zinco riscaldato fino allo stato liquido. Lo spessore del rivestimento varia tra 15 e 100 μm. Sebbene non sia facile da controllare, offre una buona resistenza alla corrosione ed è spesso utilizzata in ingegneria. Durante il processo di zincatura a caldo si verifica un notevole inquinamento, dovuto alla produzione di scarti di zinco e vapori di zinco.
A causa del rivestimento spesso, si sono riscontrate difficoltà nell'avvitamento di elementi di fissaggio con filettature interne ed esterne. A causa della temperatura del processo di zincatura a caldo, non può essere utilizzato per elementi di fissaggio di grado superiore a 10.9 (340~500 ℃).
8. Infiltrazione di zinco
L'infiltrazione di zinco è un rivestimento metallurgico solido ottenuto mediante diffusione termica di polvere di zinco. Presenta un'ottima uniformità e consente di ottenere uno strato omogeneo sia su filettature che su fori ciechi. Lo spessore del rivestimento è di 10-110 μm e l'errore può essere controllato entro il 10%. La sua forza di adesione e le prestazioni anticorrosione con il substrato sono le migliori tra i rivestimenti di zinco (come l'elettrozincatura, la zincatura a caldo e il Dacromet). Il processo di lavorazione è privo di inquinamento e rappresenta il metodo più ecocompatibile.
9. Dacromet
Non si verificano problemi di infragilimento da idrogeno e le prestazioni di costanza del precarico di coppia sono ottime. Senza considerare il cromo e le problematiche ambientali, Dacromet è in realtà la soluzione più adatta per elementi di fissaggio ad alta resistenza con elevati requisiti anticorrosione.
Data di pubblicazione: 19 maggio 2023
