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纯锰磷化工艺在高强度紧固件和汽车紧固件上的应用

姜玉标一三六二一九四七一一四

（上海路丰助剂有限公司，上海）

[摘要]评述了常见表面处理方法在高强度紧固件和汽车紧固件上应用的性能，介绍了纯锰磷

化工艺的原理、性能及在高强度紧固件和汽车紧固件上应用的优势，提出了一条改善高强度

紧固件和汽车紧固件质量稳定性的可行途径。

[关键词]纯锰磷化工艺；减磨自润滑；结晶；氧化工艺；氢脆

中国的紧固件行业经过了数十年的发展、壮大，中国已经成为产量世界第一的紧固件制造大

国，目前国内共有7000余家紧固件厂商，但生产的紧固件绝大多数为低强度普通紧固件，

生产附加值低，大量高性能的高强度紧固件还需进口，出口产品单价不及进口紧固件单价的

20%，行业低端产品产能过剩、恶性竞争，由此不但造成企业毛利逐年下滑，而且遭遇国外

的反倾销裁定。据统计，2007年紧固件行业主营业务收入利润率仅为5.43%，已低于全国机

械工业主营业务收入利润率6.4%的平均水平，并有逐年下降趋势，工业成本费用利润率是

5.96%，低于全国机械工业6.93%的平均水平，由此可见我国紧固件行业如果在高端紧固件

产品性能和技术创新方面如果没有长足进步、不能迅速赶上欧美等发达国家的话，那么行业

发展前景是令人忧虑的。

从硬件上来分析，决定高强度紧固件和汽车紧固件产品质量的因素主要有以下几方面：材料、

机加工工艺设备、搓丝（滚丝）设备、热处理的设备、表面处理的工艺等，其中材料、机加

工工艺设备、搓丝（滚丝）设备、热处理的设备对紧固件质量的影响国内研究较深入，只有

表面处理（电镀除外）在中国还是一个幼稚行业，与国外的差距尤其巨大，国内的紧固件企

业对表面处理不重视，基本是照搬国外的表面处理要求，对于不同表面处理工艺对紧固件质

量的影响的认识不够深刻，实际上表面处理工艺也是对高强度紧固件和汽车紧固件的质量有

至关重要的影响的环节之一，除了保证载荷、楔负载主要是由材料和热处理工艺决定的，其

它的指标如：旋合性、扭锯系数离散度、预紧轴力离散度等都是由表面处理工艺决定的，好

的表面处理工艺还可以降低加工精度的波动和热处理缺陷对紧固件质量的影响。

目前在高强度紧固件和汽车紧固件上使用的表面处理工艺主要有：

1.电镀：包括镀锌、锌镍合金、锌铁合金、镀镍、镀镉等。由于电镀工艺存在以下几

个明显的缺陷，在高强度紧固件和汽车紧固件上电镀工艺使用越来越少：

1.1螺纹紧固件在电镀加工中不论采用滚镀，还是挂镀工艺，在一批产品中每个紧固件获得

的镀层厚度是有差异的，就是同一个紧固件上的镀层分布也是不均匀的。如螺纹牙顶的镀层

厚度比中径、牙底厚，螺钉、螺栓两端的镀层厚度比中间厚，并且随着长度直径比增加而更

加显著。对于螺母也是同样，由于螺母电镀加工时的屏蔽效应作用，使内螺纹上的电镀层厚

度很薄。

1.2氢脆的去除较困难。

1.3对环境的污染是所有表面处理工艺中最严重的。

优点：能满足高导电率或者在高温环境下工作的要求。

2．非电解质镀层：包括达克罗（Dacro美加力（MAGNI）、拉斯派特（RUSPERT）、耐美特

（NanoMate）、美国TIODIZE公司的铝伏龙、钛伏龙以及热浸镀、渗镀、机械镀等。这些工

艺都属于物理涂覆层，其耐磨性都比较差，而且尺寸稳定性也无法同完全是化学沉积的磷化

工艺相比，而且成本很高，优点是能满足重防腐要求。

3．磷化工艺：磷化工艺是一个反应型的沉积过程，其膜厚的均匀性责澝于电镀和非电解质

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镀层工艺，在高强度紧固件和汽车紧固件上应用越来越广泛，越来越多的国外紧固件贸易商

要求国内制造商采用磷化工艺作为紧固件的表面处理工艺，但是对盎