紧固件表面处理：涂层类型和用途

客户在使用金属建筑时面临的挑战之一是未来腐蚀的风险——即使主要材料是木材，并且使用金属固定。如果没有能够抵御环境因素的紧固件，结构最终可能会因腐蚀而倒塌。

什么是腐蚀？

任何接触过金属的人都知道，暴露在空气中的金属很容易腐蚀。金属部件可能会生锈，或者看起来像得了病一样，正在慢慢腐烂。这是因为它们正在老化。

腐蚀发生在原子层面。电化学腐蚀发生在金属原子失去电子（这一过程称为氧化）并被氧气、水或其他化合物侵蚀时。随后，金属与空气、水或酸等环境物质发生反应。例如，在铁锈形成过程中，水、氧气和铁原子相互作用，形成铁锈或氧化铁。

当不同类型的金属接触时发生氧化，这种相互作用会导致电偶腐蚀。电偶腐蚀涉及金属之间的电子转移，这意味着一种金属获得电子（阴极），而另一种金属（阳极）失去电子。阴极获得一定的保护，腐蚀速度比单独腐蚀时慢，而阳极腐蚀速度更快。电解液的存在才能发生电偶腐蚀。一个常见的例子是用碳钢螺钉固定的不锈钢窗框；螺钉的腐蚀速度可能会加快。

虽然腐蚀通常对结构有害，但有时也可能无害，甚至具有保护作用。例如，铜表面会形成绿色的铜锈；这种腐蚀实际上保护了底层金属。然而，这层保护“膜”可能会被刮破，导致未受保护的区域发生腐蚀。

防护涂层

有各种各样的涂层可用于保护紧固件免受天气影响。我们将介绍一些最常见的涂层类型，以帮助您确定哪种涂层最能有效抑制腐蚀。

白色和黄色镀锌

电镀工艺是将紧固件浸入电解液中，并通入直流电。电流使锌溶液电离，在金属表面沉积一层纯锌涂层。与氧化铁不同，氧化锌不会破坏金属表面；相反，锌层起着保护作用。锌层会通过腐蚀牺牲自身，从而保护底层金属。

根据 ASTM B117 标准，平均盐雾测试数据显示，其无腐蚀性能可达 125 至 225 小时，具体取决于镀锌层厚度。这种保护措施在盐雾暴露程度较低的应用中非常有效，并且比其他方案更具成本效益。然而，氢脆——氢原子进入金属内部，使其变脆并可能导致开裂——是这种涂层的一个潜在问题。

镀锌不适用于 ACQ 木材（由于经过铜处理）或与铜或铝接触的紧固件。

这种表面处理比其他许多表面处理更经济实惠，有时也用作其他涂层的底镀层。例如，DMG85 是一种三层表面处理工艺，表面覆有一层陶瓷涂层，包裹住锌层，防止其电子损失和腐蚀。Direct Metals Inc. 将此工艺应用于其碳钢和
304不锈钢紧固件。经盐雾测试，这些紧固件的耐盐雾等级达到1,000小时。

机械镀锌

（也称为镀锌）

镀锌工艺的流程如下：清洁紧固件，涂抹保护性底漆，然后添加多层锌层，通常采用滚筒翻滚的方式，将锌和其他化学品一起放入滚筒中。之后，紧固件会被放入烤箱烘烤以去除水分。最终获得的锌层比电镀锌层更厚，但可能不如电镀锌层均匀。该工艺不会释放氢气，因此不会导致氢脆。盐雾腐蚀测试的时间为200至500小时，具体取决于涂层厚度。镀锌金属即使在无盐雾的环境中也能保持很长时间。

热镀锌

热浸镀锌工艺非常简单。首先，清洁紧固件，去除污染物和任何电离物。然后，将它们完全浸入熔融的锌中，形成坚固的内层锌钢合金涂层和外层纯锌涂层。结合质量取决于浸镀时金属的清洁程度。许多业内人士认为，热浸镀锌是获得厚实均匀的锌层的最佳方法。

紧固件也可进行双重浸渍，以确保填补第一层涂层中的任何轻微瑕疵。Maze Nails 的 STORMGUARD® 钉子就是这种工艺的一个例子，并且已经在该领域证明了其 85 多年的耐用性。

热浸镀锌的变化

传统热浸镀法的一种变体是ET&F®（BECK旗下品牌）Aericote® 1000。这种获得专利的富锌涂层采用浸旋法浸入，类似于涂漆工艺。它不会产生氢脆，即使磨损，氧化锌-碳酸盐混合物也能起到“修复”作用，起到保护作用。其额定耐盐雾腐蚀1,000小时。

锌片

与之前的选项一样，这种涂层会形成一层保护性锌层。它通过锌片和铝片的无机粘合而形成，通常采用浸旋法、挂架浸旋法或喷涂法。虽然锌片涂层比其他一些涂层更薄，但它们具有出色的耐腐蚀性，盐雾腐蚀测试可达 1,500 小时或更长时间。 

达克罗涂层

这种无机锌铝涂层可提供均匀的涂层；双浸涂层厚度仅为约4-8微米。它不会与表面粘合，因此耐腐蚀性低于某些选项。它通常与镀锌类似，但可以防止氢脆。它在高温下性能良好。

磷酸盐涂层

磷酸盐涂层通常不用于暴露在天气中的物品，但它可以作为良好的基层，帮助第二层附着在紧固件上。它们还有助于提高耐腐蚀性和耐用性。

镀镍

镀镍层被认为美观且耐腐蚀。它在盐雾测试中可以承受数百小时，而锌镍涂层的额定使用寿命则长达720小时。

旋浸水性涂料

此选项旨在提供耐腐蚀性，同时使其颜色与其固定的金属面板相匹配。虽然随着时间的推移容易受到紫外线照射，但它在超过1,000小时的盐雾测试中仍然具有强大的防油漆褪色性能和防腐蚀性能。

聚合物涂料

将粉末涂在紧固件上（通常是喷涂），然后通电。粉末经过烘烤使颗粒融合，形成完整的涂层。最终形成坚硬且耐碎裂的涂层。聚合物粉末涂层通常比电镀锌更耐腐蚀、更耐用，但耐腐蚀性不如镀锌。然而，一些有机聚合物涂层，例如 Dynamic Fastener 的 Dyna-Coat，在盐雾测试中可提供超过 1,000 小时的防腐保护。

选择合适的涂层

虽然我们并未涵盖所有可能的涂层选项，但我们已经研究了许多常见的涂层。希望您现在能够更好地了解，根据紧固件可能遇到的因素和材料，应该向客户推荐哪种紧固件涂层。通过考虑客户的需求和预算，合适的选择将显而易见。正如一位业内人士所说：“选择时，要考虑适用性和可用性。”

Rollforming Magazine 向以下贡献者表示感谢：

 贝克美国 • www.beck-fastening.com 

 直接金属有限公司 • www.directmetalsinc.com

 动态紧固件 • www.dynamicfastener.com 

 迷宫指甲 • www.mazenails.com

 三角紧固件公司 • www.trianglefastener.com