不同类型的涂层（如电镀层、钝化层和面涂层）具有各自的理化特性，这些特性直接影响螺栓的摩擦系数。今天，螺丝君基于390组螺栓组合的实测结果，分享8种涂层组合对摩擦系数数值级别的影响。
电镀层（即镀锌或镀锌镍）通过电沉积形成，结合牺牲阳极的方式，为基材提供有效的防腐保护。镀锌在防腐性能、氢脆风险和适应复杂表面方面表现出色，而镀锌镍拥有更好的耐磨性、稳定性和环境适应性。
钝化层通过物理屏障和化学抑制显著提高电镀螺栓的耐腐蚀性，并为后续涂层提供良好的附着基础。钝化膜主要由Zn(II)和Cr(III)的胶体氢氧化物组成，干燥后转变为氧化物/氢氧化物。
面涂层通常由有机聚合物、硅酸盐和硅烷等材料组成，常见的配方包括蜡、无机腐蚀抑制剂和表面添加剂。这些成分的结合使得面涂层在稳定钝化层和优化摩擦系数方面表现出色。
本研究中，试件的组成包括不同类型的螺栓、螺母和垫片，具体如下：
为了确保所有测试件具有统一的初始状态，两种规格（10.9级和9.8级）的未经过表面处理的螺栓都进行了以下清洗和处理步骤：
除非有特定变量控制需求，所有测试螺栓的配对件均为同规格、同批次的镀锌垫片和螺母，遵循上图所示工艺。
在研究加热变量对摩擦系数的影响时，测试螺栓会在烘箱中加热。所有测试均在常温条件下进行。
测试流程参照ISO 16047标准进行。具体步骤如下：
螺栓、垫片和螺母通过手动组装在紧固件摩擦系数试验台中。
设备电机施加输入扭矩，直到达到预设的夹紧力。
实时测试数据包括输入扭矩、螺纹扭矩和夹紧力，依据相关公式计算各摩擦系数（支撑面摩擦系数μb、螺纹面摩擦系数μth和总摩擦系数μtot）。
每组测量至少测试10对螺栓螺母组合，并取其平均值。
对电镀层厚度为6微米/9微米/11.5微米的三种镀锌螺栓进行测试后，得出以下结论：
在一定厚度范围内，螺栓镀层厚度对摩擦系数影响不大；
尽管镀层厚度可能会影响接触表面的微观特性，但在实际应用中，螺栓与对手件之间的接触面积主要由螺纹和支撑面决定，而螺纹面的楔形结构、粗糙度的散差，以及相对于支撑面的强度劣势，使得螺纹面在紧固过程中产生更大的摩擦系数。
对氯化锌、碱性锌、酸性锌镍和碱性锌镍四种电镀液处理的螺栓匹配镀锌/镀锌镍垫片螺母进行测试后，得出以下结论：
使用镀锌垫片和螺母时，锌镍合金涂层通常表现出更高的摩擦系数；
当锌涂层与锌镍涂层接触并产生相对运动时，锌镍表面的微小凸起会侵入锌涂层，增加实际接触面积和摩擦力，从而导致镀锌-镀锌镍组合的摩擦系数更高。
对两种浸入时间（即30和60 s）和两种浓度（即5和10％）的钝化层螺栓进行测试后，得出以下结论：
钝化溶液的浸入时间和浓度对螺纹面摩擦系数、支撑面摩擦系数和总摩擦系数没有显著影响。
在一定范围的浓度和浸入时间内，钝化膜厚度存在一个物理极限，膜厚本身差异不大。
对透明钝化层和黑色钝化层螺栓进行测试后，得出以下结论：
在有面漆密封的情况下，黑色钝化层的摩擦系数整体低于透明钝化层。
在没有面漆密封的情况下，透明钝化层和黑色钝化层具有相似的摩擦系数。
面漆有助于降低黑色钝化层的摩擦系数，可能是因为其成分能够更有效地使黑色钝化层的接触面变得光滑，从而降低其摩擦系数。
对四种不同的面漆螺栓进行测试后，得出以下结论：
以未涂层（面涂浓度为0）为基准，螺栓的总摩擦系数为0.28。不同的面涂能够显著降低摩擦系数，最低可降至0.08。
面涂不仅降低了摩擦系数，还有效控制了摩擦系数的散差。
在面漆工艺中，离心干燥后形成的自润滑膜与蜡剂迁移到涂层表面形成的保护膜共同作用，可以降低摩擦系数。
对铝垫片、镀锌钢垫片和镀镍垫片、镀锌镍垫片以及无镀层垫片匹配不同等级螺栓进行测试，结果显示：
这可能是因为铝的摩擦特性与钢不同，导致在相同条件下，铝垫片产生更大的摩擦力。相对于螺栓硬度（350HV）和钢垫片硬度（500HV），铝垫片的较低硬度（100HV）导致了更高的摩擦系数。尽管铝在汽车工业中因其轻量化和耐腐蚀性而被广泛使用，但其摩擦特性和易于发生的卡滞现象使得在与钢螺栓配合时需要谨慎选择。
不同涂层（如纯锌、纯镍和锌镍合金）螺母匹配不同等级螺栓进行测试，结果显示：
钢和镀锌、镍镀钢螺母的摩擦系数相似，而锌镍镀钢螺母的摩擦系数略低。
涂层厚度差异不足以显著改变涂层的硬度，因此对摩擦系数无显著影响。
对不同烘烤温度的螺栓进行试验，结果显示：烘烤温度越高，摩擦系数越大。
加热导致涂层中蜡的熔化或分解，改变了表面结构和形态。蜡纳米颗粒的尺寸可能减小，表面变得更光滑，减少了突出颗粒的数量，从而增加了摩擦系数。
对不同烘烤时长的螺栓进行试验，结果显示：随着加热时间的增加，摩擦系数逐渐增加。
加热导致涂层中蜡的熔化或分解，改变了表面结构和形态。蜡纳米颗粒的尺寸可能减小，表面变得更光滑，减少了突出颗粒的数量，从而增加了摩擦系数。
L.S.ENGINEER Experience and Summary
今天，螺丝君通过对390组螺栓与8种涂层组合的摩擦系数进行全面实测，揭示了不同涂层对摩擦性能的显著影响。这些结果不仅为螺栓的表面处理提供了重要的理论依据，也为实际应用中的涂层选择和优化设计提供了指导。我们相信，通过不断优化涂层技术，螺栓连接的可靠性和耐用性仍有提升空间。
