专利名称：腐蚀减少的紧固组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及腐蚀减少的紧固组件。
背景技术：
紧固件是硬件装置，其机械地固定或连结两个或更多物体。螺纹紧固件是具有内或外旋拧螺纹的硬件离散件。螺纹紧固件通常用于定位物体，以通过将多个部件保持在一起而形成组装且还有助于拆卸。螺纹紧固件的最常见类型是螺钉和螺母。螺钉或螺栓是一种紧固件，其特征在于螺旋脊纹，称为围绕柱体包裹的外螺纹。一些旋拧螺纹被设计为与互补的螺纹(称为内螺纹)啮合，该互补的螺纹通常是具有形成在物体内的内螺纹的形式或螺母。螺钉和螺母对通常通过啮合螺纹之间的摩擦、螺钉轻微拉伸以及组件中部件压缩的组合而被保持在一起，。在紧固组件被暴露至元件的应用中，紧固硬件的腐蚀是关注的因素。可影响紧固硬件的一种类型的腐蚀是电化腐蚀。电化腐蚀是一种电化学过程，其中一种金属偏向于在与另一种不同金属接触且这两种金属浸入在电解液中时腐蚀。当两种或更多不同种类金属在电解液存在时接触的时候，电耦会由于不同金属的不同电位而产生。电解液提供用于离子迁移的途径，由此金属离子可从电耦的阳极移动到阴极。这样的过程通常导致阳极金属比其本来应该的腐蚀速度更快，而阴极金属的腐蚀减缓，甚至到了停止点。电解液以及不同金属部件之间的导通路径的存在可导致腐蚀，否则任何一个金属部件并不会单独腐蚀。如果电解液成分变化，甚至单一种类的金属也会电化腐蚀，由此形成浓差电池(concentration cell)。相应地，在减少电化腐蚀方面，组件中的紧固系统的设计和部件材料的选择对于所关注组件的可靠性来说是很重要的。
发明内容
—种腐蚀减少的组件，包括第一部件和第二部件，它们通过由第一材料形成的紧固件连结。紧固件具有紧固件头部和紧固件本体，该紧固件本体包括带螺纹的第一部分。涂层覆盖第一部分的一部分。组件还包括由第二材料形成的垫片、压缩限制件和螺母，该螺母设置在第一部件上并适于接合本体的第一部分，以由此紧固组件。当组件紧固时，压缩限制件在紧固件本体上被设置在第一部件和第二部件之间，而第二部件在紧固件本体上被设置在压缩限制件和垫片之间。此外，垫片在紧固件本体上被设置在紧固件头部和第二部件之间，而涂层覆盖第一部分的基本直到螺母接合第一部分之处，从而组件的腐蚀被限制。组件还可包括套筒，其设置在紧固件本体上。套筒可被构造为在组件被紧固时移位且由此填充头部和螺母之间的空间，并提供内部的湿气密封件。套筒可由聚合物材料形成。螺母可固定在第一部件上，诸如通过焊接。紧固件本体可包括不带螺纹的第二部分，使得布置在头部和第一部分之间。涂层还可覆盖紧固件的第二部分。
另外，第一材料可以是钢，而第二材料可以是铝。此外，第二部件可由镁形成，而第一部件可由钢形成。压缩限制件可嵌入在第三部件中且适于保护第三部件在组件紧固时不被损坏。第三部件可由塑料形成。还提供了一种使用腐蚀减少的组件的车辆。本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明较佳模式的以下详细描述并连同附图显而易见。
图1是车辆的一部分的示意性横截面视图，该部分包括部件的紧固组件；图2是组件在被紧固之前的横截面视图，其中，组件还包括可移位可挠套筒；和图3是图2所示的组件在紧固状态的横截面视图。
具体实施例方式参考附图，其中，相同的附图标记指代相同的部件，图1显示了车辆10的一部分的透视图。车辆10包括框架11，和安装在框架上的腐蚀有限或减少的组件12。组件12包括第一部件14，其可以是车身面板。第一部件14可由钢形成，其也可被电镀和/或喷涂，以防止腐蚀。组件12还包括第二部件16，其可以是需要附连到第一部件14的任何部分，以获得必要的支持和能执行功能。如图1所示，第二部件16可由镁形成，由此被选择对镁有利的强度对质量比。在车辆10中，第二部件16可以是用于能量存储装置的托盘，该能量存储装置诸如电池(未示出)。组件12还包括紧固件，其示出为螺栓18和螺母20。螺栓18和螺母20每个出于强度的因素可由合金碳钢形成。螺栓18和螺母20每个还可并入保护层，以降低螺栓和螺母的易腐蚀性。例如，螺栓18和螺母20可浸在锌中，这是由于锌通过与环境中的二氧化碳反应而能形成碱式碳酸锌保护层。在形成之后，这样的碳酸锌层有助于防止基体材料与空气和水的进一步反应。螺栓18包括头部22和本体24。本体M包括带螺纹的第一部分沈，和不带螺纹的第二部分洲。如图1所示，螺栓18的第二部分28被布置在头部22和第一部分沈之间。 螺母20包括螺纹，该螺纹与设置在第一部分沈上的螺纹互补。因此，螺母20适于接合第一部分沈以由此紧固组件12。涂层30覆盖第一部分沈的一部分，且还可被用于覆盖第二部分观。涂层30覆盖第一部分沈基本一直覆盖到螺栓18和螺母拧紧之后螺母20接合第一部分沈之处。涂层30仅使用到第一部分沈和螺母20接合的区域是经设定的，以便减少第一部分的腐蚀，同时避免涂层对螺栓18和螺母20的拧紧扭矩的影响。垫片32被布置在本体M上。垫片32是一种板件，其特征可在于是具有孔的大体盘形。如本领域的技术人员所熟知的，垫片32可被用作间隔件，以及在螺栓被拧紧时分配螺栓18的载荷。垫片32由第二材料形成，其在组件12中被使用时可以是铝。铝可被选择作为用于垫片32的材料，以便减小腐蚀的可能性，并减小组件12的质量。由于铝的氧化物或氢氧化物形成的表面薄层铝具有显著的抗腐蚀性，即通常在金属暴露于空气时形成的钝化层，有效地防止进一步氧化。但是，这样的抗腐蚀性会在大浓度含水盐(aqueous salt)存在时明显降低，特别是在不同金属存在时。 压缩限制件34还额外地被用在组件12中。压缩限制件34嵌入在第三部件36中。 部件36由较软的材料制成，诸如塑料。在车辆10中，如果第二部件16是用于能量储存装置的托盘，诸如如上所述，则第三部件36可以是用于这种托盘的塑料盖。压缩限制件34是刚性装置，其保护第三部件36不受紧固载荷的损坏，该紧固载荷是经由组件12借由螺栓18 和螺母20的拧紧而产生的。用于压缩限制件34的材料通常被选择为使得压缩限制件在期望载荷下保持为大体不可压缩。对第三部件36的损坏由此可因为仅通过压缩限制件的结构传递紧固载荷而得以避免。当组件12被紧固时，压缩限制件34，与第三部件36 —起在紧固件本体上设置在第一部件14和第二部件16之间。铝可被选作用于压缩限制件34的材料，以便减小腐蚀的可能性，并还减小组件12的质量。螺母20被设置在第一部件14上。另外，螺母20可通过任何适当工艺(诸如焊接)而被固定到第一部件14。如图1所示，如果螺母20通过焊接固定在第一部件上，适当的突出件38 (还称为焊接尖或凸起)可被用于保持螺母在焊接时不失准，和限制所需的焊接能量。当组件12被紧固时，第二部件16在紧固件本体M上设置在压缩限制件34和垫片32之间。此外，在紧固的组件12中，垫片32在紧固件本体M上被设置在头部22和第二部件16之间。当组件12暴露于元件时，湿气可穿过接头。当使用被焊接的螺母20时，这样的情况是非常可能发生的。在穿过组件12时，湿气容易被捕获和保留在组件中。因此，这样的湿气可形成电解液，其可导致镁第二部件16和第一部件14之间、螺栓18和螺母20之间的电化腐蚀，它们全部由钢制成。如果第一部件14、螺栓18和螺母20中的任何一个的保护性表面发生刮擦，由此使裸露金属的区域暴露，则特别容易发展裂纹类型的电化腐蚀。如上所述，(诸如铜，镍和铁这样的杂质少)用于垫片32和压缩限制件34的铝合金的适当选择通常防止垫片和压缩限制件导电，且由此防止与第二部件16的镁发生化学反应。此外，从抗电化腐蚀性的方面来讲，对于钢的第一部件14、螺栓18和螺母20的适当涂层的选择仅当捕获在组件12内的湿气的酸度或PH值接近中性(大约为7)时形成稳定的情况。当周围环境不活跃(stagnant)时，被捕获的湿气可形成局部的pH变化。由此， 这样的情况倾向于在组件12内的滞留水蓄积部形成酸性和碱性部分。如果滞留水的pH值增加超过10，铝的钝化层可被溶解，且垫片32和压缩限制件34的表面相对于第二部件16 的镁导电变为对电化电流导电。因此，镁的第二部件16电化腐蚀率将明显增加。如图2所示，组件12还可包括可挠套筒40。套筒40设置在紧固件本体M上，且被构造为当组件12被紧固时移位并由此填充头部22和螺母20之间的空间。套筒40开始时具有具体选定的长度，其大于头部22和螺母20之间的空间的高度。因为套筒40由可挠材料形成，所以尽管套筒开始时具有大于头部22和螺母20之间空间高度的具体选定的长度，但是当组件12被紧固时，套筒将变形并填充本体M和螺纹沈周围的空闲空间。通过占据螺栓18的本体M和螺纹沈周围的其他空闲空间，套筒40由此被构造为当组件被紧固时防止湿气在组件12中聚集。套筒40可由聚合材料形成，诸如可注射模制的塑料或橡胶。套筒40可与涂层30的使用相结合，其中密封件被用于占据组件空隙和提供内部的湿气密封。总之，镁的第二部件16、钢的第一部件14、螺栓18和具有涂层30的螺母20，铝的垫片32和压缩限制件34，以及可选使用的可挠聚合套筒40的组合，提供了腐蚀有限或减少的组件12。 尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
权利要求
1.一种腐蚀减少的组件，包括 第一部件；第二部件；紧固件，由第一材料形成，紧固件具有紧固件头部和紧固件本体，该紧固件本体包括带螺纹的第一部分；涂层，覆盖第一部分的一部分； 垫片，由第二材料形成；螺母，设置在第一部件上并适于接合本体的第一部分，以由此紧固组件；和压缩限制件，适于在组件紧固时传递来自紧固件的载荷； 其中，当组件紧固时压缩限制件在紧固件本体上被设置在第一部件和第二部件之间； 第二部件在紧固件本体上被设置在压缩限制件和垫片之间； 垫片在紧固件本体上被设置在紧固件头部和第二部件之间；和涂层覆盖第一部分的基本直到螺母接合第一部分之处，从而组件的腐蚀被限制。
2.如权利要求1所述的组件，还包括套筒，其设置在紧固件本体上，其中套筒被构造为在组件被紧固时移位且由此填充头部和螺母之间的空间。
3.如权利要求2所述的组件，其中套筒由聚合物材料形成。
4.如权利要求1所述的组件，其中螺母固定在第一部件上。
5.如权利要求1所述的组件，其中紧固件本体包括不带螺纹的第二部分，该第二部分布置在头部和第一部分之间。
6.如权利要求5所述的组件，其中涂层覆盖紧固件的第二部分。
7.如权利要求1所述的组件，其中第一材料是钢，且第二材料是铝。
8.如权利要求1所述的组件，其中第一部件由钢形成，且第二部件由镁形成。
9.如权利要求1所述的组件，其中压缩限制件嵌入在第三部件中，且适于保护第三部件在组件紧固时不被损坏。
10.如权利要求9所述的组件，其中第三部件由塑料形成。
全文摘要
一种腐蚀减少的组件，包括第一部件和第二部件，它们通过具有头部和本体的紧固件连结。涂层覆盖第一部分的一部分。组件还包括由垫片、压缩限制件和螺母，该螺母设置在第一部件上并适于接合紧固件本体，以由此紧固组件。当组件紧固时，压缩限制件在紧固件本体上被设置在第一部件和第二部件之间，而第二部件在紧固件本体上被设置在压缩限制件和垫片之间。此外，垫片在紧固件本体上被设置在紧固件头部和第二部件之间，而涂层覆盖本体基本直到螺母接合本体之处，从而组件的腐蚀被限制或减少。还提供了一种车辆，其使用腐蚀减少的紧固系统。
文档编号F16B41/00GK102537010SQ20111041944
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者B.J.沙克梅尔, D.B.德克勒克, L.梅里, M.S.甘地, S.G.奎恩, W.A.舒马克 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司