Руководство по материалам для защелок: Сравнение нержавеющей стали, цинкового сплава и пластика

Почему выбор материала для лепестковых защелок имеет решающее значение

Эта статья представляет собой техническое руководство по закупкам, направленное на деконструкцию трех основных материалы для защелок: нержавеющая сталь, цинковый сплав и инженерный пластик (о том, почему выбор защелки имеет решающее значение, см. Руководство по промышленным корпусам). Анализ строго структурирован по четырем параметрам: безопасность, долговечность, гибкость конструкции и экономичность.

Оглавление

Основной состав лепестковых защелок и области применения материалов

Лепестковые защелки состоят из нескольких ключевых компонентов:

Ручка (рукоятка/рычаг): Деталь, с которой непосредственно соприкасается пользователь, с высокими требованиями к внешнему виду и износостойкости.
Панель (Escutcheon / Rose): Декоративная пластина, закрывающая дверное отверстие.
Корпус замка (Корпус замка / Корпус врезного замка): Основная механическая конструкция внутри двери, определяющая безопасность и долговечность.
Цилиндр (Цилиндр): Часть, в которую вставляется ключ, основа безопасности.

Ниже приводится карта применения материалов: Нержавеющая сталь обычно используется для изготовления ручек, панелей и корпусов замков, особенно в условиях повышенной секретности и коррозии. Цинковый сплав - основной выбор для изготовления ручек и панелей. Пластик используется для ручек в условиях низкой безопасности или бесшумных втулок внутри корпуса замка.

Материал является основой, определяющей характеристики замков, напрямую влияющей на то, сможет ли замок соответствовать уровню безопасности и долговечности в зависимости от условий его применения.

Определение четырех ключевых критериев для оценки материалов замков

Безопасность и сила

Способность материала противостоять физическим повреждениям (удар, растяжение). Обычно это измеряется на основе классов (Grade 1, 2, 3) ANSIСтандарты серии /BHMA A156.x или уровни безопасности (уровень A, уровень B) из GB 21556-2008. Различные субстандарты A156 (такие как дверные замки, засовы, петли) имеют различное содержание испытаний, при этом класс 1 обычно представляет собой самый высокий класс механической прочности и долговечности.

Долговечность и устойчивость к погодным условиям

Способность противостоять длительному износу и воздействию факторов окружающей среды (коррозия, ультрафиолет). Коррозионные характеристики обычно сравниваются по результатам испытаний в нейтральном соляном тумане (NSST) в течение нескольких часов. ISO 9227 для ускорения. ISO 12944-6 В ней приведены справочные данные по системам покрытий для различных классов коррозионной среды (C1-C5), однако часы работы в соляном тумане не являются прямым эквивалентом реальных лет службы и служат лишь относительными показателями для сравнения.

Внешний вид и гибкость дизайна

Способность материала к обработке и формованию (возможность изготовления сложных форм) и разнообразие способов обработки поверхности.

Стоимость и экономика

Делятся на: 1) стоимость закупки сырья; 2) стоимость обработки и производства. Нержавеющая сталь имеет "двойную высокую" стоимость сырья и обработки. Цинковый сплав литье под давлением Процесс значительно снижает стоимость изготовления сложных форм.

Нержавеющая сталь

Что такое нержавеющая сталь?

Нержавеющая сталь - это сплав на основе железа, содержащий не менее 10,5% хрома (Cr). Хром вступает в реакцию с кислородом на поверхности материала, образуя плотный пассивирующая пленка (оксид хрома), который может самовосстанавливаться и изолировать железо от контакта с окружающей средой, обеспечивая тем самым превосходную коррозионную стойкость.

Распространенные виды нержавеющей стали в замках

Нержавеющая сталь 304

Стандартное определение: ASTM A240 Тип 304; Соответствует 06Cr19Ni10 в китайском стандарте GB/T 3280-2015.
Состав: Примерно 18% хрома (Cr) и 8-10,5% никеля (Ni).
Характеристики: Наиболее широко используемая нержавеющая сталь "общего назначения", обладающая превосходной коррозионной стойкостью и механическими свойствами.
Применимо: Внутри помещений и в большинстве не прибрежных открытых пространств.

Нержавеющая сталь 316

Стандартное определение: ASTM A240 Тип 316.
Состав: Добавляет 2-3% молибдена (Mo) на основу 304.
Характеристики: "Нержавеющая сталь морского класса, обладающая чрезвычайно высокой устойчивостью к точечной коррозии, вызываемой хлоридами (соляной туман, морской бриз).
Применяется: Прибрежные, высокосолевые или химические среды.

Нержавеющая сталь 201

Стандартное определение: GB/T 4237-2015.
Состав: Низконикелевый, высокомарганцевый (Mn) тип, в котором марганец заменяет часть никеля для снижения стоимости.
Характеристики: Стоимость ниже, чем у 304, но хуже коррозионная стойкость и свариваемость, с повышенным магнетизмом после холодной обработки.
Применимо: Только в сухих помещениях, не рекомендуется для влажных или прибрежных районов.

Основные преимущества лепестковых защелок из нержавеющей стали

Высокая коррозионная стойкость: Нет необходимости в дополнительном покрытии, 316 класс может противостоять высокому солевому туману.
Высокая прочность и жесткость: Соответствует требованиям ANSI/BHMA Grade 1.
Широкий температурный допуск: Стабильная работа при высоких и низких температурах.
Легко чистится, не требует особого ухода: Плотная поверхность, нелегко загрязняемая.
Современный внешний вид, сильные гигиенические ощущения.

Ограничения лепестковых защелок из нержавеющей стали

Высокая стоимость: Вдвойне высокие затраты на сырье и обработку.
Высокая сложность обработки: Высокая твердость, сложность формовки, высокая стоимость при изготовлении сложных форм.
Ограниченные возможности отделки: В основном матовые, зеркальные или PVD цвета, с высокой стоимостью PVD.

Цинковый сплав

Что такое цинковый сплав?

Цинковый сплав - это в основном цинк с добавлением таких элементов, как алюминий (Al), медь (Cu), магний (Mg). Для формирования замков в основном используется процесс литья под давлением. Распространенные марки включают Замак 3 и Замак 5 (Спецификации: ASTM B86, GB/T 13818-2024).

Основные преимущества лепестковых защелок из цинкового сплава

Отличная пластичность и точность размеров: Литье под давлением позволяет добиться сложных форм.
Разнообразные возможности обработки поверхности:
Гальваническое покрытие (например, хром, никель, имитация цвета латуни), ссылка на ISO 2081 или ASTM B633;
Напыление (несколько цветов);
PVD-отделка (для придания первоклассного вида).
Хорошая экономическая эффективность: Дешевое сырье, высокая эффективность производства.
Умеренная прочность: Может использоваться в жилых и коммерческих помещениях (класс 2 или класс 3).

Ограничения лепестковых защелок из цинкового сплава

Коррозионная стойкость зависит от покрытия: Основной материал сам по себе подвержен окислению.
Покрытие легко повреждается: После царапины цинк окисляется, образуя белую ржавчину.
Недостаточная прочность: Склонны к хрупкому разрушению при сильном ударе, не подходят для высокого уровня безопасности Grade 1.
Высокая плотность, ощущение твердой руки: вес близок к весу нержавеющей стали, может быть оптимизирован за счет толщины стенок в конструкции.

Пластик (пластик)

Что за "пластик" используется в замках?

Под "пластиком" здесь подразумеваются инженерные пластмассы (Engineering Plastics), которые по своим механическим и термическим свойствам превосходят обычные пластмассы.

Материал	Стандартная ссылка	Основные свойства	Типичные преимущества / Примечания
ABS	ASTM D4673	Хорошая ударопрочность, гладкая поверхность	Сбалансированная прочность и эстетика; легко поддается формовке
Нейлон PA66	ASTM D4066	Износостойкие, самосмазывающиеся	Обычно используется для бесшумных или подвижных компонентов
Поликарбонат (PC)	ISO 7391	Чрезвычайно высокая ударная прочность	Отличная прозрачность и прочность; используется в деталях, важных для безопасности
ПВХ	ASTM D1784	Химическая стойкость, низкая стоимость	Экономичный выбор для сред, подверженных коррозии

Основные преимущества пластиковых защелок

Низкая стоимость, высокая эффективность: Литье под давлением подходит для массового производства.
Коррозионная стойкость к воде и большинству неорганических химических веществ.
Значительное облегчение.
Хорошая электроизоляция: Подходит для электрических шкафов и распределительных коробок.
Разнообразные цвета: Цвета присущи материалу, не требуется нанесения покрытия.

Ограничения пластиковых лепестковых защелок

Низкая прочность: Не соответствует требованиям ANSI/GB по уровню безопасности.
Ограниченная износостойкость и усталостная прочность.
Чувствительны к ультрафиолету и высоким температурам: Необходимо добавлять средства против ультрафиолета, чтобы замедлить старение.
Не устойчив к некоторым органическим растворителям (например, ацетону), легкий на ощупь.

Горизонтальное сравнение: Нержавеющая сталь против цинкового сплава против пластика

Сравнительное измерение	Нержавеющая сталь (SUS316)	Нержавеющая сталь (SUS304)	Цинковый сплав (высококачественное покрытие)	Пластик (инженерный пластик)	Основания для оценки / замечания
Прочность защиты	Чрезвычайно высокий	Высокий	Средний	Крайне низкий	ANSI/BHMA A156.xНержавеющая сталь может достигать 1 класса, цинковый сплав - 2-3 класса.
Устойчивость к коррозии	Чрезвычайно высокая (устойчивость к хлоридам)	Высокий	Низкий	Высокий (к воде / большинству химических веществ)	316 содержит молибден, устойчивый к воздействию соляного тумана; 304 не устойчив к воздействию хлорид-ионов.
Износостойкость	Высокий	Высокий	Средняя (зависит от покрытия)	Низкий	Гальваническое или PVD-покрытие может увеличить твердость поверхности.
Устойчивость к погодным условиям	Чрезвычайно высокий	Чрезвычайно высокий	Низкий	Средний (нуждается в антиультрафиолетовых агентах)	Покрытия из цинкового сплава подвержены старению и окислению.
Гибкость конструкции	Низкий	Низкий	Чрезвычайно высокий	Высокий	Литье под давлением и литье под давлением позволяют создавать сложные геометрические формы.
Внешнее разнообразие	Низкий	Низкий	Чрезвычайно высокий	Высокий	Цинковый сплав поддерживает хромирование, порошковое покрытие или покраску.
Стоимость изготовления	Высокий	Высокий	Средний	Низкий	На основе комбинированных расходов на материалы и переработку.
Вес	Высокий	Высокий	Средний и высокий	Низкий	Пластик обеспечивает значительное снижение веса.
Требования к обслуживанию	Низкий	Низкий	Высокий	Низкий	Работоспособность цинкового сплава зависит от целостности покрытия.

Ключевые показатели эффективности

Соревнования по безопасности: Нержавеющая сталь > Цинковый сплав > Пластик

Нержавеющая сталь обладает высокой прочностью и устойчивостью к повреждениям, цинковый сплав отвечает средним требованиям безопасности, пластик не обладает противоугонными свойствами.

Устойчивость к атмосферным воздействиям: Нержавеющая сталь 316 > Нержавеющая сталь 304 > Пластик > Цинковый сплав

316 подходит для прибрежных высокосолевых сред, 304 - для обычных наружных, цинковый сплав не рекомендуется для наружного использования.

Дизайн и эстетика: Цинковый сплав > Пластик > Нержавеющая сталь

Литье под давлением из цинкового сплава позволяет достичь чрезвычайно высокой свободы форм, и является первым выбором для декоративности. Нержавеющая сталь больше тяготеет к индустриальному стилю.

Сценарии применения и руководство по выбору

Входные двери в жилые помещения и места повышенной безопасности

Рекомендуется: Нержавеющая сталь 304/316.
Причина: Соответствует высокой прочности и коррозионной стойкости.

Межкомнатные двери для жилых помещений (спальни, кабинеты)

Рекомендуется: Цинковый сплав.
Причина: Разнообразные формы, высокая экономичность.

Ванные комнаты, кухни, прибрежные резиденции

Рекомендуется: Нержавеющая сталь 316 (прибрежная зона) или 304 (обычные влажные зоны).
Причина: В средах с высокой влажностью и соленостью предъявляются чрезвычайно высокие требования к коррозии.

Шкафы для хранения, ящики для инструментов, помещения с низким уровнем безопасности

Рекомендуется: Инженерный пластик или недорогой цинковый сплав.
Причины: Низкие требования к безопасности, ориентация на легкость и стоимость.

Специфические промышленные применения

Электрические шкафы: Пластик (изоляция)

Корабли: Нержавеющая сталь 316 (соответствует уровню ISO 3506 A4)

Риск электрохимической (гальванической) коррозии

Оценивая отдельный материал, мы концентрируемся на его собственной коррозионной стойкости. Но в реальных условиях применения защелки представляют собой "сборку", неизбежно контактирующую с различными металлами, такими как крепеж (винты), дверные панели (подложки). В этот момент более скрытый убийца - электрохимическая коррозия - становится главной угрозой.

Что такое электрохимическая коррозия?

Когда два металла со значительной разницей в электрохимическом потенциале ("активность металла") соприкасаются друг с другом в присутствии электролита (например, влаги, дождевой воды, солевого тумана), они образуют микробатарейку.

Металл с более высокой активностью (более низким потенциалом) становится анодом (Anode), ускоряя коррозию (будучи "принесенным в жертву").
Металл с меньшей активностью (более высоким потенциалом) становится катодом (Cathode), получая защиту.

Упрощенная последовательность потенциалов, применимая к замкам

Для рассматриваемых нами материалов упрощенный рейтинг активности (коррозионного риска) выглядит следующим образом:

Анод (наиболее подвержен коррозии)
Цинковый сплав (Zamak)
Алюминиевый сплав (алюминий)
Катод (наименее подвержен коррозии / благородные металлы)
Нержавеющая сталь (нержавеющая сталь - 304/316)
(Примечание: Инженерные пластики являются электроизоляторами и не участвуют в электрохимической коррозии.)

Самая большая ловушка в сфере закупок: Комбинации с высоким риском

Тяжесть электрохимической коррозии зависит от соотношения площадей поверхности анода (корродированного) и катода (защищенного). Наихудший случай - "маленький анод - большой катод": маленький кусок активного металла контактирует с большим куском инертного металла.

Случай повышенного риска (следует крайне избегать):

"Винты из нержавеющей стали + ручка из цинкового сплава + алюминиевая дверная панель"

Это очень плохая комбинация на открытом воздухе или во влажной среде.

Анализ: Цинковый сплав (анод) контактирует с нержавеющей сталью (катод) и алюминием (разные потенциалы). Во влажной среде цинковый сплав выступает в роли анода, "жертвуя" собой для защиты нержавеющей стали и алюминия.

Результат: На ручке из цинкового сплава быстро появится пузырение покрытия, белая ржавчина (оксид цинка), а вскоре и структурная коррозия, даже если винты из нержавеющей стали и алюминиевая дверная панель останутся неповрежденными.

Как предотвратить электрохимическую коррозию при закупках и проектировании?

Первый выбор: Подбор материалов

Как можно чаще используйте материалы с близкими потенциалами. Например: Корпус замка из нержавеющей стали + крепеж из нержавеющей стали.
Или используйте пластиковые компоненты, поскольку их естественная изоляция принципиально исключает гальваническую коррозию.

Ключ: Электрическая изоляция (изоляция)

Если необходимо использовать металлы с разным потенциалом (например, установить замок из нержавеющей стали на алюминиевую дверную панель), между ними должна быть выполнена электрическая изоляция.
Требование к закупке: Замок должен быть оснащен (или покупатель должен отдельно использовать) непроводящими шайбами, втулками или герметиками (такими как нейлоновые, резиновые, тефлоновые прокладки) для обеспечения отсутствия прямого электрического пути между различными металлами.

Вторичный выбор: Полное покрытие

Используйте порошковое покрытие или толстые слои краски, чтобы полностью изолировать весь компонент (особенно анодные части) от электролита (влаги).
Риск: Эта защита полностью зависит от целостности покрытия. Если покрытие поцарапано или повреждено, коррозия быстро сконцентрируется в месте повреждения, что приведет к ускоренному локальному разрушению.

Контрольный список закупок: 6 вопросов, которые необходимо задать перед покупкой

Среда использования - внутренняя или внешняя?
Имеется ли в помещении повышенная влажность или коррозия (например, в прибрежных зонах, ванных комнатах)?
Должен ли класс безопасности соответствовать стандартам ANSI/GB?
Должен ли он соответствовать определенному декоративному стилю?
Каков лимит бюджета?
(Новый) Совместимость при сборке: С какими материалами будет соприкасаться замок (крепеж, дверные панели)? Нужна ли электрическая изоляция (например, шайбы)?

Обслуживание и уход

Замки из нержавеющей стали

Очищайте мягкой тканью и нейтральным чистящим средством, избегайте хлорсодержащих растворов.

Замки из цинкового сплава

Избегайте царапин на покрытии, предотвращайте коррозию.

Пластиковые замки

Избегайте сильных растворителей, храните вдали от солнца.

Заключение: Правильный выбор на основе применения

Нержавеющая сталь: Долгосрочные инвестиции в прочность и долговечность.
Цинковый сплав: Практичное решение, балансирующее между дизайном и стоимостью.
Пластик: Экономичное решение для специфических задач с низкой нагрузкой или изоляцией.

Не существует абсолютного превосходства или неполноценности материалов, есть только наиболее подходящий вариант применения. При закупках следует учитывать условия использования, класс безопасности и совместимость при сборке, а также требовать от поставщиков предоставления отчетов о материалах, данных испытаний ANSI/BHMA и отчетов об испытаниях в соляном тумане ISO 9227, чтобы решения принимались на основе поддающихся проверке инженерных стандартов.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Q1: Ржавеет ли нержавеющая сталь 304 на морском побережье?

О: Да. 304 не содержит молибдена, хлорид-ионы могут разрушить пассивирующую пленку, что приведет к питтингу. Прибрежному следует выбрать 316.

Вопрос 2: Как отличить замки из нержавеющей стали от замков из цинкового сплава?

A: Нержавеющая сталь обычно имеет оригинальный цвет металла, со следами резки на краях; цинковый сплав в основном имеет гальванические или напыленные поверхности, обнаруживая серо-белую подложку после отслаивания. Можно потребовать от поставщика предоставить протокол испытания материала (MTR).

Q3: Почему замки из цинкового сплава пузырятся или отслаиваются?

A: Поскольку после повреждения покрытия цинковая подложка подвергается коррозии (или возникает гальваническая коррозия), окислы расширяются и поднимают покрытие. Особенно часто это происходит в условиях повышенной влажности.