亜鉛メッキファスナーガイド - 溶融めっき、電気めっき、機械めっき

なぜファスナーに亜鉛メッキが必要なのでしょうか?

腐食メカニズム - 空気中での炭素鋼・合金鋼の酸化

炭素鋼や合金鋼のファスナーは酸素や湿気にさらされると腐食し、酸化鉄（錆）が形成されて断面が弱くなり、最終的にはファスナーの破損につながる可能性があります。-腐食速度は、湿度、温度、大気汚染物質 (SO2、塩化物)、化学物質への曝露などの環境要因によって異なります。屋外の産業環境では、保護されていない炭素鋼ファスナーは 1～5 年以内に大幅な断面積を失う可能性があり、高価な交換が必要となり、構造用途での安全上のリスクが生じます。{4}}

亜鉛犠牲陽極保護原理

亜鉛めっきは、犠牲陽極機構を通じて鋼を保護します。- 亜鉛は鉄よりも電気化学的に活性であるため、コーティングが電解液にさらされると優先的に腐食します。コーティングに傷がついたり損傷したりしても、周囲の亜鉛がガルバニック作用により露出した鋼材を保護し続けます。この自己修復特性により、亜鉛めっきはバリア コー​​ティング（塗料など）よりもはるかに優れており、攻撃的な環境でのファスナーの長期的な腐食保護が可能になります。-

亜鉛めっきは、ファスナーの-最も効果的な-防食方法です

ファスナーのあらゆる防食方法の中で、亜鉛メッキは保護レベルとコストのバランスが最も優れています。プレーンファスナーに比べて初期コストが高くなりますが (通常、電気めっきの場合は 20-40%、溶融亜鉛めっきの場合は 30-60%)、耐用年数は保護されていない炭素鋼と比較して、電気めっきの場合は 3～5 倍、溶融亜鉛めっきの場合は 10～20 倍となります。ライフサイクルのメンテナンスと交換のコストを考慮すると、亜鉛メッキファスナーは、ほとんどの屋外環境や腐食環境において総所有コストが最も低くなります。

溶融亜鉛めっき（HDG）

プロセス - を 450 度以上の溶融亜鉛浴に浸漬

溶融亜鉛めっきでは、洗浄してフラックスを塗布したファスナーを約 450 度の溶融亜鉛槽に浸漬します。{0}溶融亜鉛は鋼の表面と反応して、純粋な亜鉛の層が重なる一連の亜鉛-鉄金属間合金層（ガンマ、デルタ、ゼータ相）を形成します。この冶金的結合により、適用されるどのコーティング システムよりも優れたコーティング接着力が得られます。反応時間、抽出速度、浴の化学的性質によって、コーティングの厚さと微細構造が制御されます。

コーティングの厚さと耐腐食性-

ファスナーの溶融亜鉛めっきコーティングの厚さは通常 45 ～ 85 μm (1.8 ～ 3.4 ミル) であり、より大きな直径のファスナーではより厚いコーティングが形成され、浸漬時間が長くなります。{0}} HDG ファスナーの耐腐食寿命は、一般的な産業環境におけるコーティングの厚さ - に直接比例し、45 μm では 20 ～ 30 年の保護効果が得られますが、85 μm では 50+ 年まで延長できます。腐食性の高い海洋環境では、同じコーティングを使用しても重大な腐食が発生するまで 15 ～ 25 年かかります。

メリットとデメリット

HDG の主な利点は、亜鉛めっき方法の中で最も厚い亜鉛コーティング、最高の腐食保護、優れた耐摩耗性、および雌ねじを含む完全な被覆 (マスキングされていない場合) です。欠点としては、ねじ山にはポストタッピングが必要であること（特大ナット）、表面の外観が粗いこと、450 度のプロセス温度が高強度の焼き入れ焼き戻しボルトの機械的特性に影響を与える可能性があること、-亜鉛めっき前の酸洗により高強度グレードの水素脆化リスクが生じることなどが挙げられます。-

電気めっき (電気{0}}亜鉛めっき)

プロセスとコーティングの特性

電気亜鉛めっきでは、電解析出により電解液からファスナーの表面に亜鉛を析出させます。コーティングの厚さは電流密度とめっき時間を調整することで正確に制御され、通常は 5-15 μm の堆積物が生成されます。表面は滑らかで明るく、オプションの不動態化処理により青白、黄色 (多色)、または黒の仕上げが施され、耐食性が向上し、見た目の色分けが可能になります。電気めっきは正確なねじ寸法を維持し、過度のサイズ調整なしでほとんどのファスナーねじクラスに適しています。

アプリケーションと制限事項

電気めっきファスナーは、屋内用途、乾燥した環境、および腐食保護要件が 1-5 年である中程度の屋外暴露に適しています。これらは、商業ビル、自動車アセンブリ、機械、消費者製品の汎用ファスナーとしては最も経済的な選択肢です。{4}主な制限はコーティングが薄いことです。厳しい屋外環境や海洋環境では、コーティングが比較的早く消耗し、基材で腐食が始まります。

機械的亜鉛めっき

プロセス - 室温での機械的衝撃蒸着

機械亜鉛めっきでは、室温でガラスビーズと化学促進剤を使用して、回転バレル内の留め具に亜鉛粉末を塗布します。ビーズの機械的衝撃により亜鉛粉末がファスナー表面に叩きつけられ、厚さ 20-50 μm のコーティングが形成されます。このプロセスは周囲温度で行われるため、ファスナー素材への熱影響や酸洗いによる水素脆化はありません - 唯一の前処理は、大量の水素を発生しない弱酸性クリーナーです。

高力ボルトのメリット

機械亜鉛めっきは、硬度 38 HRC を超える高強度ボルト、具体的には水素脆化が最も起こりやすい ASTM A490 および ISO 12.9 グレードの高強度ボルトに推奨される亜鉛コーティング方法です。- 20 ～ 50 μm のコーティング厚により、電気メッキと HDG の間の腐食保護が提供され、塩水噴霧耐性は 500 ～ 1000 時間です。機械的亜鉛めっきは、コーティングが比較的均一であるため、寸法公差を維持する必要があるねじ付きファスナーにも適しています。

3つの亜鉛めっき方法の比較

ねじ公差に対する亜鉛メッキの影響

溶融亜鉛めっきでは、ネジ山に最も多くのコーティング厚さが追加されるため、適切な組み立てクリアランスを維持するために、ナットに特大の雌ネジ（通常は修正クラス 2B または 3B の適合）をタップする必要があります。オーバーサイズ要件は、亜鉛メッキねじに関する ASME B1.1 で指定されており、許容値はコーティングの厚さに応じて異なります。電気めっきでは、標準のねじ公差内に収まる程度にコーティングが薄いため、通常、ねじのサイズを調整する必要はありません。 20 ～ 30 μm の範囲の機械的亜鉛めっきコーティングは通常、標準ねじの制限内に収まりますが、より厚いコーティング (40 ～ 50 μm) では、HDG と同様の特大ナットが必要になる場合があります。

亜鉛メッキファスナーの水素脆化

水素脆化は、酸洗 (酸洗浄) または電気めっき中に発生した水素原子が鋼の格子内に拡散し、粒界や介在物に蓄積して延性が低下し、引張応力が持続した場合に遅れ脆性破壊を引き起こすときに発生します。高強度ボルト（10.9 グレード以上、または 38 HRC 以上）が最も影響を受けやすいです。{1}めっき後に 190-220 度で 4-24 時間ベーキングすると、拡散性水素が追い出されて脆化のリスクが軽減されますが、完全に除去されるわけではありません。機械亜鉛めっきは水素を発生しないため、高強度ボルトには最適な方法です。 ASTM A490 ボルトは通常、この理由により溶融亜鉛メッキと電気メッキが制限されています。

メーカーパイプの亜鉛メッキファスナーの機能

メーカーパイプは、各用途の防食要件と強度グレードの制限に合わせて、電気めっき、機械亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき - の 3 つの亜鉛めっき方法 - をすべて提供しています。当社の専用機械亜鉛めっきラインは、水素脆化のない処理が必要な高強度ボルト用途（A325/A490 および 10.9/12.9 グレード）に対応しています。-当社は出荷ごとに塩水噴霧試験レポートとコーティング厚さの測定結果を提供し、非標準の長さおよび任意の数量のバッチ カスタマイズをサポートしています。{11}}

用途に亜鉛メッキファスナーが必要ですか?

お客様のサービス環境と強度グレードに基づいた適切な亜鉛めっきソリューションについては、ManufacturingPipe にお問い合わせください。