钝化类型和厚度对摩擦系数有影响吗？

  

  紧固件摩擦系数的重要性是目前大家都比较关注的，摩擦系数的大小和散差会极度影响紧固件的拧紧后预紧力。同样的拧紧扭矩拧紧后，不同的摩擦系数范围，会得到差别非常大的预紧力。

  大家都比较熟知的50-40-10的螺栓扭矩分配原则，也就是说摩擦系数变化小，但是预紧力会变化非常大。因为螺栓头支撑面和螺纹副的扭矩占比非常大，即使很小的摩擦系数变化，对螺栓头支撑面和螺纹副扭矩影响看似不是非常大，但是，会影响产生预紧力的扭矩占比，可能会产生预紧力的占比因为摩擦系数的变化，产生了5%的增减，最终就会较大的影响预紧力的占比。

  既然摩擦系数是很重要的，大家在设计螺栓时候，摩擦系数的大小对计算结果影响非常大。汽车行业对紧固件摩擦系数都会在电镀钝化封闭后采用润滑处理，在锌铝涂覆的面涂或面涂后采用润滑处理，以达到摩擦系数稳定性和所需的摩擦系数区间要求。

  如果电镀的螺栓没有润滑，这时候螺栓的摩擦系数会是怎样的呢？不同的电镀厚度对摩擦系数是否有影响？不同的钝化处理要求是否会影响螺栓的摩擦系数呢？

  今天，螺丝君就通过实际试验，来验证上述的问题，相信我们大家看到这些试验数据后就会比较清楚了解，并能够解答大家的疑问。

  对于电镀的表面处理代号标识，一般按照GB/T 5267.1标准，该标准等同于ISO 4042 标准。

  注1：如未明确要求最小镀层厚度,则按表E.2,该镀层厚度的标记代号为“0”,例如“AOP”,以便该代号包括在完整的技术方面的要求中。代号“0”适用于小于M1.6的螺纹零件或其他小零件。

  A类电镀标记代号记为A2L，具体的电镀层厚度等要求需要查找GB/T 5267.1标准中的相应表格，不便于记忆。

  同样，该标识也需要按照标准查找相应的代号对应的中性盐雾试验要求，直接从标识中无法判断出具体的技术要求。

  以上是标准中的标识要求，还有一种大家很常见的标识，特别是日韩系主机厂很常用，例如，Fe/Ep.Zn5.c2C，该标识与标准中的B类标识基本一致。

  主要是增加了一个Ep的代号，该Ep就是电镀Electro Plating的英文缩写。

  采用国外先进的多功能螺栓紧固分析系统，可以测量出螺栓拧紧过程中的夹紧力、总扭矩和螺纹副上的扭矩，对夹紧力与扭矩的关系能够精确实时地反映，同时，可以测出螺栓螺纹和螺栓头支撑面的摩擦系数。

  对比M10 X1.25×60强度等级均为10.9级，经过c2C铬酸盐处理的螺栓，镀锌层厚度从5 μm提高到12 μm，螺栓头部摩擦系数基本不变；螺纹摩擦系数从0.331升高到0.372，提高12.4％ ；同时扭矩系数也从0.494增大到0.518，增大4.75％。

  对比M10×1.25×60强度等级均为10.9级，经过c2D铬酸盐处理的螺栓，镀锌层厚度从5 μm提高到l2μm，螺栓头部摩擦系数基本不变；螺纹摩擦系数从0.148升高到0.178，提高20.34％ ；同时扭矩系数也从0.277增大到0.292，增大5.23％。

  从（1）、（2）数据分析能得出，镀锌层厚度对螺栓头部摩擦系数影响不大，但是对螺纹摩擦系数影响较大，最终也对扭矩系数造成较大的影响。

  对比M10×1.25×60强度等级均为10.9级，镀锌层厚度为5 μm的螺栓：铬酸盐处理为c2C比铬酸盐处理为c2D，螺栓头部摩擦系数从0.355降低到0.210，降低40.7％ ；螺纹摩擦系数从0.331降低到0.148，降低55.4％ ；同时扭矩系数也从0.494降低到0.277，降低43.7％。

  对比M10×1.25×60强度等级均为10.9级，镀锌层厚度为12μm的螺栓：铬酸盐处理为c2C比铬酸盐处理为c2D，螺栓头部摩擦系数从0.355降低到0.211，降低40.6％ ；螺纹摩擦系数从0.372降低到0.178，降低52.3％；同时扭矩系数也从0.518降低到0.292，降低43.6％。

  从（4）、（5）数据分析不难发现，同种镀锌层厚度，铬酸盐处理为c2D比铬酸盐处理为c2C的螺栓头部摩擦系数和螺纹摩擦系数都要小很多，对于镀锌层厚度为5 μm和12 μm的螺栓，c2C到c2D摩擦系数变化规律非常一致：螺栓头部摩擦系数降低40％左右；螺纹摩擦系数降低50％左右；同时扭矩系数降低40％左右。

  通过一系列的理论和实验分析，得出了摩擦系数对拧紧过程中能量在螺栓支撑面摩擦消耗、螺纹摩擦消耗、预紧力做功消耗的影响规律，摩擦系数微小的变化，可以引起较大的预紧力变化。

  对不同表面处理与螺纹紧固件摩擦系数和扭矩一预紧力的关系进行了实验分析，得出了镀锌层厚度以及不同铬酸盐处理对摩擦系数和扭矩系数的影响规律，即：镀层厚度越大，摩擦系数越高；铬酸盐处理为c2C比铬酸盐处理为c2D的摩擦系数要大很多。

  使用铬酸盐处理为c2D的螺栓比c2C铬酸盐处理的螺栓，能够大大减少扭矩在螺栓支撑面摩擦消耗和螺纹摩擦消耗，获得更大的轴向预紧力，这对于节省能耗和提高螺栓的使用效能有很重要的意义。

  不同厚度，不同钝化种类的螺栓摩擦系数影响及实测数值就分享到这里，这里仅仅对电镀厚度和钝化种类进行了实测，对其他类型的表面处理，摩擦系数随着厚度的变化可能会有不同，需要时可以对其进行研究分析。当然，对于钝化封闭和润滑的电镀，因为都能够最终靠润滑来控制摩擦系数范围，最终的摩擦系数跟本文中不进行润滑的电镀也会有所差异。