CN103062202B - 通过紧固件隔离的镁部件防腐 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过紧固件隔离的镁部件防腐。根据示例性实施例，提供了一种用于隔离镁部件与紧固件装置以防腐的系统。该系统包括除镁之外的金属的隔离构件，该构件被构造在形成于镁部件中的孔内以用于接纳紧固件。具有第一直径的可压缩密封垫圈定位在孔上，并且具有小于第一直径的第二直径且由与隔离构件类似的金属构成的隔离垫圈放置在可压缩密封垫圈上。紧固件穿过隔离垫圈、可压缩密封垫圈和孔内的隔离构件，并在孔内被紧固以将可压缩密封垫圈压缩在隔离构件和隔离垫圈之间，从而在孔周围形成不透水密封以阻止镁部件的腐蚀。

Description

通过紧固件隔离的镁部件防腐
技术领域
技术领域大体上涉及防腐蚀领域。更具体而言，本发明涉及一种用于隔离镁部件与紧固装置以防止腐蚀的系统。
背景技术
镁在许多应用中是铝、钢或其它结构材料的有效替代品。例如，镁可用于汽车应用中的结构零件。这至少部分地是由于镁相比铝的相对较高的强度重量比。在某些情况下，由镁制成的零件可与由另一种金属制成的零件接合和/或另一种金属可用来将两个镁零件接合到一起。在任一种情况下，当例如形成于镁和其它金属之间的界面暴露于腐蚀性环境时，镁零件在该界面处可易于受到腐蚀。
腐蚀可由于电化作用而发生在由相异金属制成的装置之间的界面处。通常，在相异金属之间的界面处，具有更大负电势的金属优先腐蚀。举例来说，当由镁形成的装置与由钢形成的装置或紧固件物理接触时，镁装置在界面附近腐蚀。如果腐蚀性环境为潮湿环境，例如，经常暴露于周围环境的车辆底架、发动机舱或封闭物(例如门)，这种腐蚀可能是复合的。
防止金属中电化腐蚀的常规方法是在两个装置之间提供电绝缘。但绝缘材料在某些应用中不易采用。其它常规方法涉及涂层。然而，涂层在一些应用中可能难以施加并且可能容易磨损掉。
因此，希望提供对车辆镁部件的腐蚀保护。另外，希望提供有利于在车辆的潮湿环境中使用镁部件的腐蚀保护。此外，结合附图以及上述技术领域和背景技术，本公开的其它期望特征和特性将从随后的描述变得显而易见。
发明内容
根据示例性实施例，提供了一种用于隔离镁部件与紧固件装置以防腐的系统。该系统包括除镁之外的金属的隔离构件，该构件被构造在形成于镁部件中的孔内以用于接纳紧固件。具有第一直径的可压缩密封垫圈定位在孔上，并且具有小于第一直径的第二直径且由与隔离构件类似的金属组成的隔离垫圈放置在可压缩密封垫圈上。紧固件穿过隔离垫圈、可压缩密封垫圈和孔内的隔离构件，并在孔内被紧固以将可压缩密封垫圈压缩在隔离构件和隔离垫圈之间，从而在孔周围形成不透水密封以阻止镁部件的腐蚀。
根据示例性实施例，提供了一种用于隔离镁部件与紧固件装置以防腐的方法。该方法包括将铝套管定位在形成于镁部件中的孔内，该孔将接纳紧固件。可压缩密封垫圈粘附到铝套管的一端。接着，将紧固件定位成穿过铝垫圈、可压缩密封垫圈和铝套管。最后，通过紧固紧固件并在铝垫圈和铝套管之间形成围绕孔的不透水密封而由铝套管压缩可压缩密封垫圈。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1.一种用于镁部件的防腐紧固系统，所述镁部件具有形成于其中用于接纳紧固件的孔，包括：
隔离构件，所述隔离构件由除了镁之外的金属构成且被构造在所述孔内；
可压缩密封垫圈，所述可压缩密封垫圈具有第一直径且定位在所述孔上方；
隔离垫圈，所述隔离垫圈具有小于所述第一直径的第二直径且由与所述隔离构件类似的金属构成，所述隔离垫圈被构造成在所述孔上方接触所述可压缩密封垫圈；以及
紧固件，所述紧固件的第一部分穿过所述隔离垫圈、所述可压缩密封垫圈和所述孔内的所述隔离构件；
其中，所述紧固件在被紧固时将所述可压缩密封垫圈压缩在所述隔离构件和隔离垫圈之间，从而在所述孔周围形成不透水密封以阻止对所述镁部件的腐蚀。
技术方案2.根据技术方案1所述的防腐紧固系统，其中，所述可压缩密封垫圈由硅构成。
技术方案3.根据技术方案1所述的防腐紧固系统，其中，所述隔离构件由铝或铝合金构成。
技术方案4.根据技术方案1所述的防腐紧固系统，其中，所述隔离构件在所述第一金属构件铸造期间被构造在所述孔内。
技术方案5.根据技术方案1所述的防腐紧固系统，其中，所述隔离构件被压配合到第一金属构件的所述孔中。
技术方案6.根据技术方案1所述的防腐紧固系统，其中，所述隔离垫圈由铝或铝合金构成。
技术方案7.根据技术方案6所述的防腐紧固系统，其中，所述可压缩密封垫圈包括粘合剂层，用于将所述可压缩密封垫圈定位在所述隔离构件附近。
技术方案8.根据技术方案1所述的防腐紧固系统，其中，所述紧固件由钢或钢合金构成。
技术方案9.根据技术方案8所述的防腐紧固系统，其中，所述紧固件包括下列紧固件中的一种：螺栓、螺钉或铆钉。
技术方案10.一种防腐紧固系统，包括：
镁构件，所述镁构件具有形成于其中的孔；
铝构件，所述铝构件被构造在所述孔内；
可压缩密封垫圈，所述可压缩密封垫圈具有第一直径且定位在所述孔上方；
铝垫圈，所述铝垫圈具有小于所述第一直径的第二直径且被构造成在所述孔上方接触所述可压缩密封垫圈；以及
紧固件，所述紧固件的第一部分穿过所述铝垫圈、所述可压缩密封垫圈和所述铝构件；
其中，所述紧固件在被紧固时将所述可压缩密封垫圈压缩在所述铝垫圈和所述铝构件之间，从而在所述孔周围形成不透水密封以阻止对所述镁部件的腐蚀。
技术方案11.根据技术方案10所述的防腐紧固系统，其中，所述铝构件在所述镁构件铸造期间被构造在所述孔内。
技术方案12.根据技术方案10所述的防腐紧固系统，其中，所述铝构件被压配合到所述镁构件的所述孔内。
技术方案13.根据技术方案10所述的防腐紧固系统，其中，所述可压缩密封垫圈包括粘合剂层用于将所述可压缩密封垫圈定位在所述铝构件附近和所述孔上方。
技术方案14.根据技术方案10所述的防腐紧固系统，其中，所述紧固件由钢或钢合金构成。
技术方案15.根据技术方案14所述的防腐紧固系统，其中，所述紧固件包括下列紧固件中的一种：螺栓、螺钉或铆钉。
技术方案16.一种方法，包括：
在镁构件中形成孔；
将铝套管定位在所述孔内；
将可压缩密封垫圈粘附到所述铝套管的一端；
将紧固件定位成穿过铝垫圈、所述可压缩密封垫圈和所述铝套管；以及
通过紧固所述紧固件而将所述可压缩密封垫圈压缩到所述铝套管以在所述铝垫圈和所述铝套管之间形成围绕所述孔的不透水密封。
技术方案17.根据技术方案16所述的方法，其中，在所述镁部件中形成所述孔和将所述铝套管定位在所述孔中包括在所述铝套管定位在所述孔中的情况下浇铸所述镁部件。
技术方案18.根据技术方案16所述的方法，其中：
在所述镁部件中形成所述孔还包括钻出或镗出所述孔；并且
将所述铝套管定位在所述孔中包括将所述铝套管压配合到所述孔中。
技术方案19.根据技术方案16所述的方法，其中，紧固所述紧固件以在所述孔周围形成不透水密封包括紧固所述紧固件以将所述可压缩密封垫圈压缩大约0.5毫米。
技术方案20.根据技术方案16所述的方法，其中，定位所述紧固件包括将下列紧固件中的一种定位通过所述铝垫圈至所述铝套管：螺栓、螺钉或铆钉。
附图说明
下文将结合以下附图描述本主题，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的紧固件隔离系统的预组装分解图；以及
图2是根据本公开的示例性实施例的组装后的紧固件隔离系统的图示。
具体实施方式
以下详细描述在本质上仅为示例性的，而并非意图限制本公开的主题或其用途。此外，并非意图受限于此前的技术领域、背景技术、发明内容或以下的具体实施方式中提供的任何明示的或隐含的理论。
在本文档中，诸如“第一”和“第二”等的关系术语可仅用来将一个实体或动作与另一个实体或动作区别开来，而未必要求或暗示此类实体或动作之间的任何实际的此类关系或顺序。诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数词仅表示多个中的不同的个体，而不暗示任何顺序或次序，除非通过权利要求语言明确限定。
另外，以下描述涉及“连接”或“联接”到一起的元件或特征。如本文所用，“连接”可以指一个元件/特征直接接合到另一元件/特征(或直接与其连通)，并且不一定通过机械方式。同样，“联接”可以指一个元件/特征直接或间接地接合到另一元件/特征(或直接或间接地与其连通)，并且不一定通过机械方式。然而，应当理解，虽然两个元件在下文中可以在一个实施例中描述为“连接的”，但在备选实施例中，类似的元件可以是“联接的”，反之亦然。因此，虽然本文所示示意图示出了元件的布置，但附加的居间元件、装置、特征或部件可存在于实际实施例中。
最后，为简明起见，本文可能不详细描述与车辆机械零件和系统的其它功能方面(以及系统的单独的操作部件)有关的常规技术和部件。还应当理解，图1-2仅为示例性的，并且可能未按比例绘制。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的紧固件隔离系统10的预组装分解图。紧固件隔离系统10意图通过紧固件14(例如，螺栓、螺钉或铆钉)联接镁(或镁合金)部件12。在图示实施例中，紧固件14包括具有螺纹部分16和紧固部分18的螺栓。紧固部分18可具有大体六边形的形状以用常规扳手或套筒扳手紧固。通常，紧固件14包含与镁部件12相异的金属。典型地，常规紧固件由钢(或钢合金)制成，钢将与镁部件反应并对镁造成腐蚀。
当形成于相异金属之间的界面暴露于腐蚀性环境时，电化腐蚀常常发生在该界面处。如本文所用，“腐蚀性环境”是指包括腐蚀性要素的任何环境。作为示例而非限制，腐蚀性要素包括水、盐、酸、含氧水溶液、含氯水溶液等。在腐蚀性环境为水环境(例如，水或水溶液)的情况下，电化腐蚀可能更迅速且在更大区域内发生，因为镁部件12和紧固件14之间的导电变得容易。也就是说，当相异金属电连接到彼此时，发生电化腐蚀。相异金属呈现不同的电势，这往往会导致伽伐尼电流在金属之间流动。在多数情况下，次贵金属将充当阳极，较贵金属将充当阴极。伽伐尼电流从阳极流到阴极，从而导致阳极金属(即镁部件12)的电化学溶解。
根据本公开的示例性实施例，镁(或镁合金)部件12在接纳紧固件14的位置(例如孔22)处配有隔离构件20。优选地，隔离构件20包含不太可能导致与镁部件12的电化腐蚀的金属，例如铝(或铝合金)。如在剖视图中可见的，隔离构件20包围形成于镁部件12中的孔22且包括在镁部件12的紧固件连接表面处围绕孔22周围的延伸部分24。隔离构件20通过压缩(压力)配合操作定位在孔22中或者可以在镁部件12的铸造期间形成于孔22中。在一些实施例中，隔离构件20的延伸部分24与镁部件12的表面齐平。任选地，隔离构件20的延伸部分24可略微伸出镁部件12的表面上方，如附图标记26所示。在该实施例中，实现了紧固件14的紧固部分18与镁部件的表面之间的更大分离，而不必采用厚垫圈。
为了限制水汇聚在孔22周围或进入孔22，采用了可压缩密封垫圈28。当紧固件14被紧固时，可压缩密封垫圈28被隔离垫圈30压缩。在一些实施例中，隔离垫圈30包含与隔离构件20相同或类似的材料(例如，铝或铝合金)。可压缩密封垫圈28可具有任何防水材料，例如硅、橡胶、丁基橡胶、泡沫或粘合剂浸渍网片。在一些实施例中，可压缩密封垫圈28包括粘合剂层32，用于围绕孔22固定以便于组装。在示例性实施例中，可压缩密封垫圈28具有略大于隔离垫圈30的直径36的直径34。这确保了孔22周围的不透水密封，同时在紧固件14的紧固部分18和镁部件12的表面之间提供了高度隔离。也就是说，可压缩密封垫圈28(在被压缩时)的厚度和隔离垫圈30的厚度提供了用于防腐的高度分离。在一些实施例中，最小高度分离距离为大约三毫米。
为了组装，各种部件和构件同轴对齐(如附图标记38所示)，并且紧固件14的螺纹部分16穿过隔离垫圈30、可压缩密封垫圈28和隔离构件20。为了紧固，紧固件14的螺纹部分16抵靠保持器(例如螺母)40转动(旋转)。在一些实施例中，紧固件14的螺纹部分16可被另一个部件(未示出)接纳，该部件具有形成在其中的配合螺纹以有利于联接到镁部件12。
图2是根据本公开的示例性实施例的组装后的紧固件隔离系统10的图示，并且其中相同的附图标记表示相同的部件。在图2的图示实施例中，紧固件14为螺钉，并且保持器40’包括在车身构件42(例如，车门闩锁的框架)内的攻丝挤压部。当然，其它类型的紧固件和保持器也是可能的。如上文所指，可压缩密封垫圈28和隔离构件20提供了至少3毫米的足够的间距48。因此，在该实施例中，隔离垫圈30具有2毫米的厚度42，并且可压缩密封垫圈28具有1.5毫米的厚度44，当紧固件14拧紧时，厚度44被压缩(如在46处所示)0.5毫米。因此，实现了3毫米的间距48。另外，隔离构件20通过孔22而提供了紧固件与镁的隔离并经由隔离构件20的突出部24而提供了紧固件与保持器40’的隔离。这样，通过本公开的紧固件隔离系统10而减小或消除了镁部件12的腐蚀。
因此，提供了用于在车辆中使用的紧固件隔离系统，该系统可以在车辆的潮湿环境例如发动机舱、乘客车门区域和车辆底架应用中使用。
虽然已经在上述概述和详细描述中提出至少一个示例性实施例，但应当理解，存在大量的变型。还应当理解，一个或多个示例性实施例仅为示例，而并非意图以任何方式限制本公开的范围、应用或构型。相反，上述概述和详细描述将为本领域的技术人员提供用于实现一个或多个示例性实施例的常规路线。应当理解，在不脱离所附权利要求及其合法等同物所阐述的本公开的范围的前提下，可在元件的功能和布置上做出各种改变。

Claims (20)

1.一种用于镁部件的防腐紧固系统，所述镁部件具有形成于其中用于接纳紧固件的孔，包括：
隔离构件，所述隔离构件由不会导致与所述镁部件的电化腐蚀的金属构成且被构造在所述孔内，包围所述孔并接触所述镁部件且包括在所述镁部件的紧固件连接表面处围绕所述孔两端周围的延伸部分；
可压缩密封垫圈，所述可压缩密封垫圈具有第一直径且定位在所述孔上方；
隔离垫圈，所述隔离垫圈具有小于所述第一直径的第二直径且由与所述隔离构件类似的金属构成，所述隔离垫圈被构造成在所述孔上方接触所述可压缩密封垫圈；以及
紧固件，所述紧固件的第一部分穿过所述隔离垫圈、所述可压缩密封垫圈和所述孔内的所述隔离构件；
其中，所述紧固件在被紧固时将所述可压缩密封垫圈压缩在所述隔离构件和隔离垫圈之间，从而在所述孔周围形成不透水密封以阻止对所述镁部件的腐蚀。
2.根据权利要求1所述的防腐紧固系统，其中，所述可压缩密封垫圈由硅构成。
3.根据权利要求1所述的防腐紧固系统，其中，所述隔离构件由铝或铝合金构成。
4.根据权利要求1所述的防腐紧固系统，其中，所述隔离构件在所述镁部件铸造期间被构造在所述孔内。
5.根据权利要求1所述的防腐紧固系统，其中，所述隔离构件被压配合到所述镁部件的所述孔中。
6.根据权利要求1所述的防腐紧固系统，其中，所述隔离垫圈由铝或铝合金构成。
7.根据权利要求6所述的防腐紧固系统，其中，所述可压缩密封垫圈包括粘合剂层，用于将所述可压缩密封垫圈定位在所述隔离构件附近。
8.根据权利要求1所述的防腐紧固系统，其中，所述紧固件由钢或钢合金构成。
9.根据权利要求8所述的防腐紧固系统，其中，所述紧固件包括下列紧固件中的一种：螺栓、螺钉或铆钉。
10.一种防腐紧固系统，包括：
镁部件，所述镁部件具有形成于其中的孔；
铝构件，所述铝构件被构造在所述孔内，包围所述孔并接触所述镁部件且包括在所述镁部件的紧固件连接表面处围绕所述孔两端周围的延伸部分；
可压缩密封垫圈，所述可压缩密封垫圈具有第一直径且定位在所述孔上方；
铝垫圈，所述铝垫圈具有小于所述第一直径的第二直径且被构造成在所述孔上方接触所述可压缩密封垫圈；以及
紧固件，所述紧固件的第一部分穿过所述铝垫圈、所述可压缩密封垫圈和所述铝构件；
其中，所述紧固件在被紧固时将所述可压缩密封垫圈压缩在所述铝垫圈和所述铝构件之间，从而在所述孔周围形成不透水密封以阻止对所述镁部件的腐蚀。
11.根据权利要求10所述的防腐紧固系统，其中，所述铝构件在所述镁部件铸造期间被构造在所述孔内。
12.根据权利要求10所述的防腐紧固系统，其中，所述铝构件被压配合到所述镁部件的所述孔内。
13.根据权利要求10所述的防腐紧固系统，其中，所述可压缩密封垫圈包括粘合剂层用于将所述可压缩密封垫圈定位在所述铝构件附近和所述孔上方。
14.根据权利要求10所述的防腐紧固系统，其中，所述紧固件由钢或钢合金构成。
15.根据权利要求14所述的防腐紧固系统，其中，所述紧固件包括下列紧固件中的一种：螺栓、螺钉或铆钉。
16.一种镁部件的防腐方法，包括：
在镁部件中形成孔；
将铝套管定位在所述孔内，包围所述孔并接触所述镁部件，且该铝套管包括在所述镁部件的紧固件连接表面处围绕所述孔两端周围的延伸部分；
将可压缩密封垫圈粘附到所述铝套管的一端；
将紧固件定位成穿过铝垫圈、所述可压缩密封垫圈和所述铝套管；以及
通过紧固所述紧固件而将所述可压缩密封垫圈压缩到所述铝套管以在所述铝垫圈和所述铝套管之间形成围绕所述孔的不透水密封。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述镁部件中形成所述孔和将所述铝套管定位在所述孔中包括在所述铝套管定位在所述孔中的情况下浇铸所述镁部件。
18.根据权利要求16所述的方法，其中：
在所述镁部件中形成所述孔还包括钻出或镗出所述孔；并且
将所述铝套管定位在所述孔中包括将所述铝套管压配合到所述孔中。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，紧固所述紧固件以在所述孔周围形成不透水密封包括紧固所述紧固件以将所述可压缩密封垫圈压缩0.5毫米。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，定位所述紧固件包括将下列紧固件中的一种定位通过所述铝垫圈至所述铝套管：螺栓、螺钉或铆钉。
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