Черный оксид или оцинкованный: какое покрытие выбрать для крепежа

Краткое сравнение: черный оксид и оцинкованный

Если вам нужно одно правило: оцинкованное покрытие для защиты от коррозии, черное оксидное покрытие для стабильности размеров и внешнего вида внутри помещения. В таблице ниже приведены компромиссы, которые чаще всего волнуют инженеров и покупателей.

Коррозионные характеристики: чего можно ожидать на практике

Цинкование предназначено для защиты от коррозии; черный оксид нет. Цинк является анодом стали, поэтому он первым подвергается коррозии и защищает открытую сталь от небольших царапин. Черный оксид представляет собой тонкий и пористый конверсионный слой (магнетит); для замедления ржавления обычно требуется масло или воск.

Конкретный пример: ожидания от солевого тумана (ASTM B117)

Хотя результаты различаются в зависимости от основного металла, подготовки, герметиков и хроматов, типичная картина одинакова:

• Детали из черного оксида часто быстро подвергаются коррозии (обычно ~24–96 часов в соляном тумане), особенно если масляная пленка удалена при обращении с ним или очистке.
• Оцинкованные детали с обычной хроматированной пассивацией часто указываются на сайте ~96 часов до белой коррозии и ~240 часов до красной ржавчины (в зависимости от используемого типа отделки и класса толщины).

Что означает «ограниченная защита» для черного оксида

Черный оксид может быть идеально уместен в условиях контролируемой окружающей среды (в помещении, при сухом хранении, при обращении с жирными руками или при намеренном хранении). Он становится неподходящим, когда деталь будет видеть:

• Воздействие на открытом воздухе (дождь, конденсат, циклы росы)
• Влажная чистка (водная мойка, мойка под давлением, щелочной обезжириватель)
• Потребительские товары, к которым часто прикасаются, где масла невозможно хранить

Толщина и допуск: почему черный оксид предпочтителен для точной посадки

Если вы выбираете отделку резьбы, прессовой посадки, скользящих деталей или калиброванных отверстий, толщина имеет значение. Черный оксид обычно имеет размер около 0,5–2,5 мкм. что часто незначительно для большинства допусков. При цинковании обычно используются определенные классы толщины, такие как 5, 8, 12 и 25 мкм , что может существенно изменить посадку небольших объектов.

Пример посадки резьбы: маленькие винты

На небольших крепежных винтах 12 мкм Толщина цинкового покрытия не составляет «12 мкм один раз» — оно накапливается на обеих сторонах резьбы, эффективно уменьшая зазор. Вот почему чертежи и спецификации для приобретения оцинкованных крепежных изделий часто включают в себя рекомендации по допускам на резьбу или справочные стандарты крепежных изделий, в которых уже учитывается покрытие.

Там, где цинкование по-прежнему хорошо работает при плотной посадке

• Крупная резьба и крупный шаг при большом зазоре
• Некритичные посадки (кронштейны общего назначения, крышки, узлы из листового металла)
• Случаи, когда конструкция может включать небольшой буфер зазора

Внешний вид, блики и управляемость: что отмечают пользователи

Практическая причина, по которой черный оксид часто используется в инструментах и приспособлениях, заключается в том, что он обеспечивает равномерный черный цвет с низкой отражательной способностью. Цинкование визуально «металлическое» и может быть ярким; Варианты хромата могут сместить его в сторону сине-прозрачных, желтых или черненых цинковых систем в зависимости от вашего поставщика.

Отпечатки пальцев и ожидания от «магазинной одежды»

• Черный оксид часто поставляется с масляной пленкой; агрессивное обращение, протирание растворителем или щелочные чистящие средства удаляют эту пленку и могут вызвать появление ржавчины.
• Оцинкованные детали лучше переносят обращение, поскольку защита находится в самом металлическом слое (и любом пассивирующем верхнем слое), а не только в консервационном масле.

Случаи использования с низким уровнем бликов, когда черный оксид отлично подходит

• Оптические столы и лабораторные светильники (защита от бликов)
• Ручные инструменты и приспособления (уменьшение отражений)
• Внутренние компоненты машины, где воздействие коррозии минимально, но важна визуальная однородность.

Инженеры по механике и процессам упускают из виду

Выбор отделки не только косметический. Это может повлиять на риск отказа, крутящий момент сборки и стратегию доработки. Два соображения имеют наибольшее значение: риск водородного охрупчивания для высокопрочных сталей и согласованность сборки когда крутящий момент используется в качестве показателя нагрузки на зажим.

Высокопрочный крепеж: планирование водородного охрупчивания (оцинкованный)

Гальванические процессы могут привести к попаданию водорода в сталь. Для крепежных изделий более высокой твердости или прочности на разрыв многие спецификации требуют обжига для предотвращения охрупчивания вскоре после нанесения покрытия. Типичные рекомендации для оцинкованных крепежных изделий сквозной закалки: около 375–425 ° F (190–220 ° C) , время выпекания зависит от класса прочности и технических характеристик.

1. Определите, вызывает ли твердость/прочность вашего крепежа требования к сушке (общие пороговые значения составляют около СПЧ 31 или ~1000 МПа , в зависимости от регулирующих спецификаций).
2. Если это применимо, укажите уменьшение охрупчивания в заказе на поставку (не думайте, что каждый металлоискатель применяет его по умолчанию).
3. Если риск охрупчивания неприемлем, оцените альтернативы без гальванического покрытия (механическое покрытие, системы цинковых чешуек или изменения в материале), а не рассматривайте цинкование как единственный вариант.

Стабильность крутящего момента и напряжения: состояние поверхности имеет значение

Если ваша сборка зависит от крутящего момента для достижения зажимной нагрузки, качество поверхности и смазка сильно влияют на разброс. Черный оксид часто сочетается с маслом, что может уменьшить изменчивость трения, но также изменяет поведение крутящего момента и напряжения по сравнению с сухим цинкованием. Для критических соединений используйте контролируемую смазку и проверяйте нагрузку на зажим, а не предполагайте, что выбор отделки является нейтральным.

Стоимость и жизненный цикл: за что вы платите с течением времени

Цена за единицу зависит от региона, объемов, сложности стеллажа и технических характеристик. Во многих цепочках поставок черный оксид является экономически выгодным для крупносерийных стальных деталей, поскольку покрытие тонкое и обработка может быть простой. Цинкование может стоить дороже, но оно часто снижает гарантийные возвраты, жалобы на ржавчину и отказы в эксплуатации, особенно там, где воздействие не контролируется.

Практические компромиссы в отношении жизненного цикла

• Может потребоваться черный оксид постоянная смазка (или защищенная упаковка/хранение), чтобы предотвратить появление ржавчины.
• Оцинкованные детали обычно лучше переносят транспортировку, хранение и обращение без специального обслуживания, особенно в сочетании с соответствующим пассивированием/верхним покрытием.
• Если детали регулярно очищаются растворителями или щелочными растворами, цинкование обычно сохраняет защиту дольше, чем черный оксид.

Распространенные случаи использования: выбираем правильно на реальных примерах

Где черный оксид обычно является правильным ответом

• Инструменты, штампы, зажимы и приспособления, используемые внутри помещений, особенно там, где уменьшение бликов и подходит дело.
• Прецизионные сборки, в которых наросты покрытия могут изменить скользящую посадку или зацепление резьбы (маленькие винты, тонкая резьба, калиброванные отверстия).
• Детали поставляются в упаковке с ЛИК/смазкой и быстро устанавливаются в контролируемых условиях.

Там, где оцинкованное покрытие, обычно правильный ответ.

• Общестроительные крепежи и кронштейны, на которых может образовываться конденсат, храниться во влажном состоянии или периодически подвергаться воздействию наружной среды.
• Детали автомобильного и промышленного оборудования, на которых появляется небольшая царапина, не должны сразу ржаветь.
• Потребительские товары, обслуживание которых смазкой нереально, а жалобы на ржавчину обходятся дорого.

Как указать отделку, чтобы получить то, что задумали

Многие «проблемы с завершением» на самом деле являются проблемами спецификации. Чтобы сделать выбор между черным оксидом и оцинкованным стержнем для принятия решения, укажите стандарт, толщину/условия эксплуатации (для цинка) и любую последующую обработку (хромирование, герметики, обжиг).

Контрольный список оцинкованных выносок

• Укажите признанную спецификацию цинкования и укажите класс толщины/условия эксплуатации (например, Выбор класса 5–25 мкм в зависимости от тяжести воздействия).
• Укажите тип пассивации/верхнего покрытия, если важен внешний вид или цель коррозии (прозрачный или желтый, трехвалентный или другие системы и т. д.).
• Если деталь имеет высокую прочность, потребуйте устранение водородного охрупчивания согласно руководящему стандарту.

Контрольный список выносок черного оксида

• Укажите требуемый стандарт черного оксида (существуют общие военные/промышленные спецификации) и класс основного материала, если применимо.
• Явно требовать дополнительный консервант (масло или воск), если важна защита от коррозии во время хранения/транспортировки.
• Определите приемлемый внешний вид (матовый или сатиновый) и ожидания по обращению/упаковке, если вас беспокоят отпечатки пальцев или потертости.

Итог: Если вы не можете контролировать влажность и уход, оцинкованное покрытие обычно предотвращает неожиданности. Если вашим приоритетом является удобство, низкий уровень бликов и стабильная отделка при жестких допусках при эксплуатации внутри помещений, черный оксид часто является более практичным выбором.