正是由于這個原因，緊固件設計師在考慮產(chǎn)品的使用環(huán)境和選擇材料、鍍層或涂層時應非常小心，以保護產(chǎn)品免受侵蝕和降低使用壽命。
今天，螺絲君，將介紹緊固件遇到的不同類型的腐蝕，以及涂層或鍍層的保護機制。
01 什么是腐蝕？
腐蝕是金屬與環(huán)境發(fā)生化學或電化學反應而發(fā)生的破壞性改變。
當金屬緊固件接觸到腐蝕性化學物質(zhì)時，可能會直接發(fā)生化學腐蝕，例如電池電解液的泄漏直接腐蝕緊固件。
然而，更多緊固件的腐蝕是一種較為間接的電化學反應的結(jié)果。例如鋼的銹蝕和原電池腐蝕。
緊固件腐蝕有點像蛀牙。它開始時可能很小，但是會很快蔓延，而且會以某種方式降低機械連接的完整性。
在最常見的情況下，緊固件本身開始腐蝕，緩慢地降低機械強度，然后不能承受其負載，直至失效。同時原電池作用也會腐蝕周圍的接頭材料。
除此之外，還有另外兩種由腐蝕引起的失效包括應力腐蝕，如氫脆；和疲勞腐蝕，腐蝕部位產(chǎn)生裂紋，然后發(fā)展為疲勞失效。
如果沒有選擇合適的緊固件材料，使用環(huán)境可能導致直接的化學腐蝕。當緊固件材料可溶于腐蝕介質(zhì)時，就會發(fā)生這種情況。
例如，普通的鋼螺栓接觸到鹽酸。在一些非常惡劣的環(huán)境中，當這些環(huán)境是已知的或預測的，工程師應該選擇一種不受溶劑影響的緊固件材料，可能是不銹鋼或鎳合金這是最重要的，同時，另一個策略是選擇一種不可滲透的涂層。
更為常見的腐蝕，來源于電化學機制。
這種腐蝕是由微小的、自產(chǎn)生的電流所催化的微觀化學反應造成的。
前提條件是必須有一個由陽極(帶正電的區(qū)域)和陰極(帶負電的區(qū)域)組成的電極，一個電解質(zhì)(導電的液體或物質(zhì))和一個電位差來觸發(fā)電流流動。
這是電化學腐蝕反應的開始。
1 鋼的腐蝕:
鋼的銹蝕也許是最簡單的電化學腐蝕反應之一。
當一滴水落在鋼上時，在電極(鋼)和電解質(zhì)(水滴)的界面上產(chǎn)生了不同的電流狀態(tài)。這種狀態(tài)的差異觸發(fā)了電流流動。這就開始了這個過程。在生銹的情況下，氧化反應發(fā)生在陽極區(qū)，并釋放一個鐵離子到電解液。
同樣，在陰極區(qū)域發(fā)生還原反應，水滴周圍大氣中的氧形成氫氧根離子。在水滴內(nèi)部(電解液)，鐵和氫氧根離子結(jié)合形成氧化鐵或鐵銹沉淀在零件的表面上。
如果零件處于潮濕環(huán)境，這個過程就會繼續(xù)，零件很快被侵蝕。這種情況發(fā)生的時間越長，這些部位就會侵蝕得越嚴重。
圖 1，顯示了一個嚴重生銹的緊固件。
2 原電池腐蝕
另一種電化學腐蝕是原電池腐蝕，也就是通常所說的不同金屬間的腐蝕。像任何電化學腐蝕機制一樣，必須有陽極，陰極，電解液，和足夠的電位差來觸發(fā)電流流動。
當兩種具有不同電勢的金屬相互接觸時，就會觸發(fā)電流。
當兩個接觸材料存在電解液并有足夠大的電位差時，在一個材料作為陽極和另一個材料作為陰極之間觸發(fā)電流流動。
在這個過程中，作為陽極的材料的原子被剝離，并開始腐蝕。電勢差越大，這種形式的腐蝕就會越快越嚴重。
圖 2，展示了材料電位系列表，可用于緊固件工程師在設計初期減少原電池腐蝕的風險。
本質(zhì)上，這張圖表的兩端代表了材料。它們的行為就像陽極(腐蝕材料)或陰極(保護材料)。這個圖表上的位置代表材料的電勢。
在這個圖表上，兩種材料的距離越遠，如果它們彼此接觸，它們的電勢差就會越大。
例如，鎂和鉑的配合將不是一個好組合，因為它們在圖表的兩端。
然而，將具有相似電勢的材料配對(如位于同一顏色帶的材料)可能會觸發(fā)很少或沒有電化學反應。
原電池腐蝕的程度，取決于三件事:
1、電勢差的大小-在電位系列表中，兩種材料的距離越遠，預期的電化學腐蝕程度就越大。
例如:與316型不銹鋼部件相結(jié)合的鋁零件，預計會比鋼和錫組成的部件遭受更多的原電池腐蝕效應。
2、電解質(zhì)的活性--電解質(zhì)中的礦物質(zhì)(離子)越多，它的導電性就越好。
因此，鹽水是一種比去離子水強得多的電解質(zhì)。電解液活性越強，腐蝕發(fā)生得越快。
3、接觸區(qū)域的相對尺寸-陰極相對于陽極越大，電化學腐蝕越快、越嚴重。
舉個例子，把一個小的鋁緊固件擰在一個大的不銹鋼板上。鋁緊固件為陽極，與陰極不銹鋼板相比體積較小，在電解液的存在的情況下，鋁緊固件會很快被腐蝕。
但是現(xiàn)在把這個場景翻轉(zhuǎn)過來，做一個小的不銹鋼緊固件和擰在大面積的鋁板，雖然這仍然會觸發(fā)電化學腐蝕，但陰極相對于陽極的尺寸是相當小的，所以，這種腐蝕通常只局限在緊固件與平板的接觸邊緣附近。
3 磨損腐蝕
磨損腐蝕是一種少見的非化學或電化學性質(zhì)的腐蝕機制。在高負載的情況下，接觸面相互摩擦，保護層被磨損時，就會產(chǎn)生磨損腐蝕。
在這種情況下，依靠氧化保護膜的材料就會被腐蝕。不銹鋼、鋁和鈦材料的緊固件的支撐面及螺紋配合區(qū)域?qū)Υ吮容^敏感，因為此區(qū)域主要依賴于保護性的氧化物。
4 縫隙腐蝕
縫隙腐蝕是最隱蔽的腐蝕形式之一?？p隙腐蝕是當不同部位金屬暴露于不同濃度的同一電解液時產(chǎn)生的一種局部電化學形式腐蝕。
這發(fā)生在裂縫中、倒角、圓弧和開口處，或任何潮濕的、有污垢、異物堆積的地方。
由于此類腐蝕作用于緊固件的局部部位，因此往往不被注意，造成非常嚴重的影響。
此外，這些局部的腐蝕區(qū)域會產(chǎn)生大量的原子氫，這些原子氫會被吸收到零件中，容易導致發(fā)生氫脆失效。
5 點狀腐蝕
點蝕是金屬表面的一種高度局部化的腐蝕形式，在那里會形成一個微小的坑，并在隨后的腐蝕中生長成更深更明顯的缺陷。
盡管點蝕可能很難看，但它很少像其他腐蝕類型那樣降低零件的機械完整性。這個機制有點復雜，但本質(zhì)上是一個很小的區(qū)域缺氧變成陽極，電化學過程被觸發(fā)，凹坑形成，隨著時間推移并進一步加深。
02 保護機制
現(xiàn)在，我們已經(jīng)了解緊固件中最主要的腐蝕機制，那么，緊固件保護機制是如何工作來保護零件免受腐蝕的呢?
本質(zhì)上，有四種保護機制可以單獨使用，也可以結(jié)合使用。
1、屏障-屏障機制就像字面描述一樣。
它創(chuàng)造了一個保護層(或屏障)，使腐蝕物質(zhì)遠離金屬基材。這一機制只要屏障保持完整就能發(fā)揮作用。
當屏障磨損或損壞并暴露出基材的時，腐蝕就開始了。例如油漆涂層。
2、犧牲(陽極)-犧牲機制是在腐蝕金屬基材之前犧牲自己。
像屏障機制一樣，這種機制只有在保護層仍然存在的情況下才有效。
一旦用完，金屬基材暴露出來，就會開始腐蝕。例如電鍍鋅涂層。
3、鈍化層-外部層是呈惰性的，因此它保護表面免受腐蝕反應。
例如，不銹鋼緊固件，依靠保護性氧化物來防止腐蝕。
4、自我修復-保護涂層最好的特性是具有自我修復特性。
可以簡單理解如果保護層被損壞，它能夠自我修復。
這種機制它并不常見，但非常有效。
例如，奧氏體不銹鋼緊固件。
03 最 后
緊固件，會遇到各種不同的腐蝕情況。
因此，工程師必須了解產(chǎn)品可能會遇到什么樣的腐蝕情況，然后采取保護措施，才能推遲或完全避免產(chǎn)品被腐蝕。
