Pengencangadalah komponen paling umum dalam peralatan mekanis yang digunakan untuk mengencangkan sambungan, yang semuanya digunakan di lingkungan tertentu. Interaksi-jangka panjang antara pengencang dan lingkungan akan selalu mengubah kondisi dan kinerjanya, yaitu terjadi korosi, yang merupakan salah satu bentuk utama kegagalan pengikat. Korosi ringan pada pengencang akan mempengaruhi kemampuan benang untuk dilepas dan digunakan kembali, sedangkan korosi yang parah akan merusak kekuatan sambungan antar komponen, dan bahkan menyebabkan kegagalan benda kerja secara tiba-tiba dan kecelakaan yang fatal. Oleh karena itu, anti-pengencang korosi selalu menjadi topik yang sangat memprihatinkan.
Teknologi Anti-Korosi Umum untuk Pengencang
Perlakuan-anti korosi pada pengencang biasanya membentuk lapisan atau-lapisan anti-korosi pada permukaan benda kerja melalui metode tertentu untuk mencegah lingkungan eksternal mempengaruhi pengencang itu sendiri dan mencapai efek ketahanan terhadap korosi. Ada empat teknologi anti-korosi utama yang umum untuk pengencang: teknologi perawatan film, teknologi pelapisan logam, teknologi pelapisan, dan perubahan struktur internal logam (seperti baja tahan karat).
1. Teknologi Perawatan Film
Teknologi pengolahan film terutama mengacu pada proses menghasilkan film konversi kimia (elektrokimia) yang stabil pada permukaan logam dengan menggunakan metode kimia atau elektrokimia. Misalnya, pada kendaraan kereta api perkotaan, perlakuan penghitaman/pembiruan dan perlakuan fosfat banyak digunakan untuk perlakuan film pada pengencang.
1.1 Menghitam dan Membiru
Proses menempatkan bagian-bagian baja dalam larutan alkali pekat yang mengandung oksidan dan mengolahnya pada suhu sekitar 140 derajat selama jangka waktu tertentu untuk membentuk lapisan oksida kimia (terutama terdiri dari Fe₃O₄) pada permukaan bagian-bagian baja disebut perawatan menghitam/membiru.
Karakteristik teknis pengobatan menghitam/membiru:
1) Ketebalan film adalah 0,5-1,5 μm.
2) Waktu uji semprotan garam netral (NSS) umumnya hanya 2 ~ 5 Jam, pada saat itu lapisan oksida telah pecah, dan bahkan banyak karat akan muncul.
3) Sensitivitas embrittlement hidrogen rendah, dapat digunakan untuk-baut berkekuatan tinggi.
4) Sebagai pengikat, konsistensi-pramuat torsinya buruk.
5) Warna cerah dan efek dekoratif yang bagus.
6) Biaya rendah.
1.2 Perawatan Fosfat
Proses merendam bagian baja dalam larutan yang mengandung mangan, asam fosfat, fosfat, dan reagen lainnya untuk membentuk lapisan film konversi fosfat yang tidak larut dalam air pada permukaan logam disebut perlakuan fosfat. Ciri-ciri teknis pengobatan fosfat adalah sebagai berikut:
1) Film berpadu kuat dengan substrat (ketebalan 1~50 μm).
2) Waktu uji semprotan garam netral (NSS) bisa mencapai 10~20 Jam, dan ada pula yang bisa mencapai 72 Jam.
3) Kekuatan mekanik yang buruk dan tekstur rapuh.
4) Sebagai pengikat, konsistensi-pramuat torsinya bagus.
5) Warnanya gelap seperti abu-abu muda, dan efek dekoratifnya buruk.
6) Sensitivitas penggetasan hidrogen yang rendah, dapat digunakan untuk baut berkekuatan tinggi.
7) Biaya rendah.
2. Teknologi Pelapisan Logam
Teknologi pelapisan logam adalah suatu proses perawatan permukaan yang pada dasarnya membentuk lapisan logam tipis pada permukaan bahan logam dengan menggunakan teknologi pelapisan untuk memberikan sifat dekoratif atau pelindung pada bahan logam. Pada kendaraan kereta api perkotaan, teknologi pelapisan logam untuk pengencang terutama adalah galvanisasi, serta pelapisan logam khusus lainnya (pelapisan kromium, pelapisan nikel, pelapisan kadmium, pelapisan perak, dll.).
2.1 Galvanisasi
Seng dan besi dapat larut, dan potensial elektroda standarnya adalah -0,76 V. Untuk substrat baja, lapisan seng adalah lapisan anodik, yang dapat melindungi substrat baja dengan lebih baik. Oleh karena itu, teknologi galvanisasi sangat banyak digunakan pada pengencang. Ada tiga metode galvanisasi yang umum: galvanisasi hot-dip, galvanisasi elektro, dan galvanisasi mekanis.
2.1.1 Hot-Galvanisasi Celup
Galvanisasi-panas mengacu pada proses merendam bagian baja dalam seng cair cair, menyebabkan serangkaian reaksi fisik dan kimia pada permukaan benda kerja untuk membentuk lapisan logam seng. Ketebalan lapisan galvanisasi hot-dip relatif tebal (hingga 30~60 μm), dan ketahanan terhadap korosi sangat baik. Ini banyak digunakan pada bagian baja yang digunakan di luar ruangan untuk waktu yang lama (seperti menara TV, pagar jalan raya, dll.). Untuk pengencang, galvanisasi hot{8}}dip umumnya berlaku untuk baut M6 dan yang lebih tinggi, namun tidak dapat digunakan untuk pengencang berkekuatan tinggi. Alasan utamanya adalah suhu pengoperasian proses galvanisasi hot-dip relatif tinggi (400 derajat ~500 derajat ), sehingga mudah menyebabkan pelunakan pada pengencang berkekuatan tinggi dan mengurangi kekuatannya.
2.1.2 Elektrogalvanisasi
Elektrogalvanisasi adalah penggunaan prinsip elektrolisis untuk membentuk lapisan seng yang seragam, padat, dan{0}}terikat dengan baik pada permukaan bagian baja. Ketebalan lapisan seng elektrogalvanis relatif tipis (5~30 μm), dan ketahanan korosinya adalah yang terburuk di antara perawatan anti-korosi galvanisasi. Namun, prosesnya sederhana, biayanya rendah, dan berdampak kecil pada pengikatan benang, sehingga banyak digunakan dalam pengencang. Karena elektrogalvanisasi memiliki sensitivitas penggetasan hidrogen yang tinggi dan sulit untuk menghilangkan hidrogen sepenuhnya (lapisan elektrogalvanis akan terkelupas atau rontok ketika suhu di atas 100 derajat ), elektrogalvanisasi tidak dapat digunakan untuk pengencang berkekuatan tinggi.
2.1.3 Mekanik Galvanisasi
Galvanisasi mekanis mengacu pada proses perawatan permukaan di mana bagian baja membentuk lapisan seng dengan cara membenturkan permukaan bagian baja dengan media tumbukan di bawah pengaruh bahan kimia seperti bubuk seng, dispersan, dan akselerator. Ketebalan lapisan galvanis mekanis umumnya 5~50 μm. Permukaan lapisannya padat dan seragam, dengan efek dekoratif yang baik dan ketahanan korosi yang sangat baik; selain itu, tidak ada kekurangan seperti-temperatur suhu tinggi dan penggetasan hidrogen yang terjadi pada-penggalvanisasi celup panas dan elektrogalvanisasi, sehingga ini merupakan proses perawatan permukaan yang sangat cocok untuk anti-pengencang korosi.
2.2 Pelapisan Logam Lainnya
2.2.1 Pelapisan Kromium
Sebagai pelapis logam, kromium memiliki karakteristik daya rekat yang kuat, ketahanan aus yang baik, efek dekoratif yang sangat baik, dan ketahanan panas yang tinggi (biasanya dapat digunakan di bawah 500 derajat). Oleh karena itu, sangat ideal untuk menggunakan lapisan kromium sebagai lapisan logam pada pengencang.
Kerugian utama pelapisan krom adalah sebagai berikut:
1) Prosesnya rumit, dan nikel atau tembaga harus disepuh terlebih dahulu sebelum pelapisan kromium.
2) Harga tinggi.
3) Lapisan kromium keras dan rapuh, serta mudah rontok.
2.2.2 Pelapisan Nikel
Sebagai pelapis logam, nikel memiliki konduktivitas listrik yang baik, kekerasan tinggi, efek dekoratif yang baik, dan tahan panas (biasanya dapat digunakan di bawah 600 derajat), sehingga ideal juga menggunakan pelapisan nikel untuk pengencang.
Kerugian utama dari pelapisan nikel adalah sebagai berikut:
1) Prosesnya rumit, dan tembaga harus disepuh terlebih dahulu sebelum pelapisan nikel (yang asli "sebelum pelapisan kromium" salah ketik).
2) Lapisan nikel berpori, dan korosi matriks akan dipercepat jika lapisannya tipis.
3) Harga tinggi.
2.2.3 Pelapisan Kadmium
Sebagai pelapis logam, kadmium merupakan pelapis anodik yang memiliki karakteristik ketahanan korosi asam klorida yang kuat, penggetasan hidrogen yang rendah, dan efek dekoratif yang baik. Ini sangat cocok untuk pengencang yang digunakan di lingkungan laut (seperti pengencang pesawat laut dan platform pengeboran minyak).
Kerugian utama pelapisan kadmium adalah sebagai berikut:
① Pencemaran lingkungan yang tinggi. Gas yang dihasilkan ketika kadmium meleleh dan garam kadmium yang larut bersifat racun.
② Harga tinggi.
2.2.4 Pelapisan Perak
Sebagai pelapis logam, perak memiliki konduktivitas listrik yang sangat baik, kinerja reflektif yang sangat baik, pelumasan yang baik dan ketahanan panas yang sangat baik (biasanya dapat digunakan di bawah 870 derajat). Oleh karena itu, pelapisan perak banyak digunakan dalam bidang seperti elektronik dan teknik elektro, komponen-frekuensi tinggi (seperti baut konduktif generator, terminal outlet baterai kendaraan).
Kerugian utama dari pelapisan perak adalah sebagai berikut:
① Prosesnya rumit, dan tembaga harus disepuh terlebih dahulu sebelum pelapisan perak.
② Harganya sangat mahal.
2.2.5 Seng-Pelapisan Nikel
Lapisan komposit seng-nikel adalah jenis pelapis logam paduan baru yang dikembangkan berdasarkan teknologi perawatan permukaan pelapisan seng, yang memiliki banyak keunggulan:
1) Waktu uji semprotan garam netral (NSS) bisa mencapai 500~1500 Jam.
2) Potensi elektroda lapisan adalah antara Fe dan Zn, yang lebih cocok untuk perakitan dengan bagian aluminium.
3) Kekerasan lapisan tinggi dan efek dekoratif yang baik.
4) Hampir tidak ada penggetasan hidrogen, dapat digunakan untukpengencang-kekuatan tinggi.
5) Ketahanan panas yang baik (dapat digunakan secara normal di bawah 800 derajat; "8009C" asli salah ketik).
Kerugian utama dari lapisan seng-nikel adalah harganya yang mahal (sekitar 6 kali lipat dari galvanisasi biasa), namun kinerja komprehensifnya yang luar biasa telah semakin dikenal secara luas.
3. Teknologi Pelapisan
Teknologi pelapisan adalah suatu teknologi perawatan permukaan yang menerapkan pelapisan tertentu pada permukaan benda melalui peralatan dan metode tertentu untuk membentuk lapisan film yang padat, kontinu dan seragam pada permukaan, kemudian mengeringkan dan mengawetkannya dengan metode alami atau buatan untuk membentuk lapisan pelindung atau dekoratif.
Pada pengencang, teknologi pelapisan yang paling banyak digunakan adalah teknologi pelapisan seng-kromium, yaitu lapisan yang dibentuk pada permukaan bagian baja dengan menerapkan lapisan seng-kromium pada bagian baja dan dipanggang melalui pelapisan siklus sirkuit-tertutup penuh, yang juga dikenal sebagai perlakuan Dacromet. Ini memiliki karakteristik luar biasa sebagai berikut:
1) Waktu uji semprotan garam netral (NSS) bisa mencapai 500~1000 Jam.
2) Permeabilitas yang baik.
3) Tidak ada sensitivitas penggetasan hidrogen.
4) Pencemaran lingkungan yang rendah.
5) Sebagai pengikat, konsistensi-pramuat torsinya sangat baik.
6) Harga sedang (sekitar 2 kali lipat dari galvanisasi biasa).
Kerugian utama dari perawatan Dacromet adalah sebagai berikut:
1) Ketahanan aus yang buruk (kekerasan hanya 1 H).
2) Warna tunggal (hanya perak putih dan abu-abu perak), efek dekoratifnya buruk.
3) Konduktivitas listrik yang buruk, tidak cocok untuk bagian dengan sambungan konduktif.
4. Mengubah Struktur Mikro Baja
4.1 Perubahan Komposisi (seperti Baja Tahan Karat)
Baja tahan karat adalah singkatan dari baja tahan asam-tahan karat, yang memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dan efek dekoratif yang baik, serta banyak digunakan di berbagai bidang. Saat ini, secara umum diyakini bahwa mekanisme ketahanan korosi baja tahan karat terutama sebagai berikut:
1) Bila kandungan Cr melebihi 13%, potensial elektroda baja akan naik dari potensial negatif ke potensial positif, sehingga matriks baja itu sendiri menjadi "inert";
2) Cr akan membentuk film pasif kaya Cr-pada permukaan baja untuk lebih melindungi matriks;
3) Baja tahan karat dapat dibagi menjadi baja martensit, baja feritik, baja austenitik, baja tahan karat austenitik-feritik, dll. sesuai dengan struktur mikronya. Diantaranya, baja tahan karat austenitik memiliki ketahanan korosi terbaik, seperti baja tahan karat seri A2 dan A4.
Baja tahan karat terutama memiliki kelemahan sebagai berikut:
① Kekuatan luluh rendah (umumnya tidak lebih dari 300 MPa), tidak cocok untuk sambungan bagian struktural utama;
② Rentan terhadap kejang ulir: ketika baut baja tahan karat dikencangkan, permukaan ulir akan mudah rusak, dan pada saat ini, lapisan oksida akan terbentuk secara spontan, yang selanjutnya akan memperburuk adhesi dan penguncian baut;
③ Rentan terhadap korosi antar butir: pada suhu tertentu, C dan Cr pada baja tahan karat akan membentuk senyawa, terutama di dekat batas butir, yang akan menyebabkan munculnya "area habis Cr-" pada batas butir dan menyebabkan korosi antar butir;
④ Ketahanan korosi yang buruk terhadap media Cl⁻ (kecuali baja tahan karat A4);
⑤ Harga tinggi (sekitar 4 kali lipat dari pengobatan Dacromet).
4.2 Perubahan Keadaan Perlakuan Panas
Bahan baja sebagian besar merupakan struktur multifasa (pengotor, karbida, senyawa intermetalik, dan fase kedua lainnya biasanya ada sebagai katoda dalam baja, sedangkan matriks Fe bertindak sebagai anoda). Terdapat perbedaan potensial antara setiap fasa dalam struktur multifasa sehingga membentuk sel mikro korosi. Fase kedua dapat berupa fase pasivasi anodik atau fase disolusi katodik, yang keduanya akan mempengaruhi ketahanan korosi matriks.
Ambil contoh baja tahan karat, proses pengelasan dan perlakuan panasnya memerlukan kehati-hatian ekstra. Setelah-perlakuan larutan suhu tinggi, jika baja tahan karat dipanaskan antara 400 derajat dan 850 derajat , sejumlah besar karbida Cr₂₃C₆ dan Cr₇C₃ akan mengendap di sepanjang batas butir, membentuk area kosong Cr-di dekat batas butir. Karbida bertindak sebagai katoda sel korosi, dan area yang terkuras Cr-bertindak sebagai anoda sel korosi, sehingga menyebabkan korosi intergranular dan menyebabkan penurunan ketahanan korosi baja tahan karat secara signifikan.
