一个敏感的话题

卡车和拖车的功能部件经常受到不同程度的应力:石击、灰尘、霜冻、高温工作或机械力和动力的影响。因此,如果这些部件失效,例如由于氢脆而失效,那就更加致命了。

这是一种似乎“突如其来”发生的现象:所谓的氢致应力腐蚀开裂尤其会导致高强度部件的突然失效。结构部件和连接元件可能随时断裂。对于卡车和拖车来说,这种突然的损失意味着停工期、交货延迟和成本增加。

各种原因的相互作用                                    

氢脆的风险只存在于强度大于1000N/mm的高强度钢,它是由氢原子扩散到钢中引起的。对此有三个可能的影响因素:

  1. 制造钢时的结构缺陷、夹杂物、杂质或机械应力。

  2. 通过成形、硬化或热处理等措施由钢制造部件时的缺陷,

  3. 部件的涂层。在酸洗或清洗程序以及铁素体钢零件的电镀过程中,氢原子可能会出现在处理槽中,并扩散到钢表面。

然而,最常见的是,各种影响因素的关键相互作用最终导致部件失效,而之前没有发现任何损坏。

渐进的过程

氢原子在钢中迁移到晶界和缺陷区域,如内部和外部缺口、穿孔边缘或毛刺。它在那里积聚并削弱金属键,直到形成微观上精细的裂纹。虽然这缓解了该区域的张力,但在裂纹尖端,新的张力集中出现,这又吸引了更多的氢原子,使其减弱并破裂。最终,剩余的横截面不再能承受外部拉伸载荷,发生延迟脆性断裂。

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晶间氢裂化(SEM图像10 m,来源GSI荷兰SLV杜伊斯堡)
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跨晶氢裂化(SEM图像10 m,来源:GSI NL SLV杜伊斯堡)

DIN 50969-1描述了如何通过部件的结构设计、材料和制造技术措施以及通过降低拉伸残余应力来减少上述影响因素。在涂层中,也可以尝试通过相应的过程控制来最小化氢吸收,例如,预处理不酸洗,而是使用碱性物质喷砂或脱脂。氢也可以通过回火再次扩散。然而,这取决于电镀层的结构,并且耗时,因此成本高。

锌片作为“放心”的替代物

因此,最好的解决方案是使用一种在该过程中不提供氢气的涂层系统。因此,当面临保护高强度钢部件免受腐蚀的挑战时,非电解镀锌薄涂层是一个很好的选择。这是一种由无数小薄片组成的“涂层”,用来保护各种部件不受腐蚀。锌的牺牲行为积极地保护它免受环境的影响。这就是所谓的阴极腐蚀保护。

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厚度为20 μm的锌片涂层的SEM图像

锌片涂层通常包含锌片和铝薄片的组合(符合ISO 10683标准或EN 13858标准),通过无机基质连接。保护涂层的厚度通常在8到12微米之间,在盐雾试验中具有很高的耐腐蚀性。

喷涂试验的持续时间(无红锈)涂层系统的参考层厚度*
> 600 小时6微米
> 720 小时8微米
> 960 小时10微米
*参考层厚度包括底涂和面涂,取决于涂层系统的成分

 

片状的锌粒,与基材结合,在部件上交联。这可能已经在室温下发生;然而,大多数产品在180–220°c的温度下退火。没有更温和的方法来应用阴极腐蚀保护。根据部件的不同,建议采用不同的涂装形式,例如螺钉的浸甩工艺,或较大部件的喷涂工艺。

真正的无需考虑成本                                    

卡车和拖车的高应力结构元件或紧固系统的腐蚀损坏会导致故障,导致损坏和后续成本,其水平无法与所采用的涂层系统的成本相比。锌片系统的使用实现了高性能的阴极腐蚀保护——在应用过程中没有与工艺相关的氢脆风险,并具有更长的保值前景和昂贵资本货物的可靠使用。