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弹簧涂层和表面处理

弹簧涂层和表面处理

许多涂层和表面处理可用于金属。一些主要负责防腐,而另一些则旨在提高表面硬度或耐磨性。涂层也用于改变尺寸(轻微)和改变一些物理特性,如反射比和颜色。下表显示了金属的各种涂层和处理方法。

电解抛光

电解抛光用于金属零件的抛光。原理与电镀正好相反。工件在电解液中做为阳极,外加一个阴极来完成电路。在由此产生的脱镀过程中,材料从凸起的粗糙斑点中快速去除,产生非常光滑的抛光表面。  这个过程主要用于从高度光滑的初始表面获得镜面。小于0.05的最终光洁度 µ如果初始表面粗糙度(均方根)不超过0.18至0.20,则可获得m µm。电解抛光用于抛光不锈钢板和零件。

滚筒去毛刺

滚压(振动抛光)机是一种安装在弹簧上的开顶桶或碗,通常内衬聚氨酯。振动作用是由安装在容器底部的振动电机、由标准电机驱动的轴或带有偏心负载的轴或由电磁铁系统产生的。翻滚有助于去除金属毛刺,清洁零件,或有助于使弹簧光洁度更高。

碗振动器是圆形碗状的,有一个安装在弹簧上的容器。振动作用通过安装在滤杯中心立轴上的偏心配重传递给滤杯。当被激活时,螺旋运动被传递给大量的部件和介质。碗振动器的主要优点是,一个完整的分离系统可以合并。为了将部件和介质分开,在通道中放置一个水坝,以便部件和介质被推上推下。在大坝的顶部是一个屏幕,部件和媒体通过屏幕。介质通过屏幕落回振动器杯中。零件从筛网上转移到收集料斗或输送机中。

喷丸处理

喷丸是一种冷加工方法,在受控条件下,喷丸流以高速指向金属表面,在金属零件的暴露表面层中产生压缩应力。它不同于喷砂清理的主要目的和程度,它是控制产生准确和可重复的结果。虽然喷丸清理表面被喷丸,喷丸的主要目的是增加疲劳强度。

于喷丸的介质可以是铁、钢、玻璃丸、切割钢或不锈钢丝。金属弹丸按大小用数字表示。根据MIL-S-13165标准化的炮号范围为S70至S780。弹丸数量与单个弹丸的标称直径(单位:万分之一英寸)大致相同。喷丸作业的有效性通过阿尔门试片测量。这是一块薄而平的钢片,夹在一个实心块上,暴露在喷丸中,产生弯曲。标准样品的弯曲程度可作为测量喷丸强度的一种手段。

电镀

电镀涉及到创建一个原电池,其中要电镀的部分是阴极,电镀材料是阳极。将这两种金属置于电解液槽中,从阳极到阴极施加直流电。电镀材料的离子通过电解液被驱动到电镀基底上,并用电镀材料的薄涂层覆盖零件。

钢、镍和铜基合金以及其他金属都易于电镀。两种方法是可能的。如果在基底上镀上一种更贵(活性较低)的金属,只要镀层保持完整以保护基底免受环境影响,就可以减少氧化的倾向。锡、镍和铬通常用于电镀钢以防腐蚀。镀铬还可使表面硬度提高到HRC 70,这高于许多硬化合金钢的硬度。不幸的是,如果存在导电介质(如雨水),镀层中的任何中断或凹坑都可能为电流作用提供节点。因为基板不如镀层贵,它就变成了牺牲阳极,很快就会被腐蚀。用比基体贵的金属电镀很少用于将浸入水或其他电解液中的零件。

或者,可以在基板上镀一种不太贵的金属,作为牺牲阳极,代替基板进行腐蚀。最常见的例子是钢的镀锌层,也称为镀锌。锌或镉涂层将逐渐腐蚀和保护更贵的钢基体,直到涂层耗尽,之后钢将氧化。锌涂层可以通过一种称为“热浸”的工艺而不是通过电镀来施涂,这将产生一种更厚、更具保护性的涂层,这种涂层可以通过其“珍珠母”的外观来识别。有关电镀涂层的一个警告是,基体可能发生氢脆,导致强度显著损失。电镀饰面不应用于疲劳负荷的零件。经验表明,电镀严重降低了金属的疲劳强度,并可能导致早期失效。

氢脆-每当碳钢在准备电镀或某些电镀过程中被酸洗时,氢就会被材料吸收。虽然在酸洗或电镀槽中会产生裂纹,但在使用电镀弹簧时更经常出现裂纹。当存在(1)高应力集中、(2)高洛氏硬度或(3)高碳含量时,氢脆危害变得更为严重。回火材料特别易受影响。为了减轻脆化,弹簧必须在电镀后立即烘烤,以将氢从材料中排出。

化学镀

化学镀在基底上镀上一层镍而不需要任何电流。在这种情况下,基板“阴极”(没有阳极)起到催化剂的作用,启动化学反应,使电解质溶液中的镍离子还原并沉积在基板上。镍涂层还起到催化剂的作用,并保持反应进行,直到零件从镀液中取出。因此,可以形成相对较厚的涂层。涂层厚度通常在0.001英寸到0.002英寸之间。不同于电镀,化学镀镍板是完全均匀的,会进入孔和裂缝。镀层致密,硬度在43 HRC左右。其他金属也可以化学镀,但镍是最常用的。

化学涂料

对金属最常见的化学处理包括对钢进行磷酸清洗,以提供有限的短期氧化剂­抗离子性,对各种类型的油漆设计,以提供更持久的腐蚀防护­保护。黑色氧化物是一种成本较低的选择,可在各种类型的钢、不锈钢或铜基底上形成防腐蚀屏障。黑色氧化物也会使不需要光反射的表面变暗。

 

Platings
Process Commercial Specifications Classes Available Finishes/Grades Available Chromate Conversion Colors Available Primary Purpose
Cadmium
Plating
QQ-P-416

AMS-QQ-P-416

Class I - 0.0005" minimum
thickness
Class II - 0.0003" minimum
thickness
Class III - 0.0002" minimum
thickness
Type I - As plated
Type II - With chromate treatment
Type III - With phosphate treatment
Colorless
Irridescent
Bronze
Brown
Olive Drab
Yellow
Forrest Green
Primarily used to protect steel and cast iron against corrosion.
Chrome
Plating
QQ-C-320

AMS-QQ-C-320

Class I - Corrosion protective plating
Class II - Engineering plating
Type I - Bright Finish
Type II - Satin Finish
- The metal so produced is extremely hard and corrosion resistant. The process is used for applications where excellent wear and/or corrosion resistance is required.
Copper
Plating

MIL-C-14550B

AMS 2418
Class 0 - 0.001" - 0.005"
Thickness
Class 1 - 0.001" minimum
thickness
Class 2 - 0.0005" minimum
thickness
Class 3 - 0.0002" minimum
thickness
Class 4 - 0.0001" minimum
thickness
- - Good corrosion resistance and conductivity.
Gold
Plating

MIL-G-45204C

Class 00 - 0.00002" minimum thickness
Class 0 - 0.00003" minimum thickness
Class 1 - 0.00005" minimum thickness
Class 2 - 0.0001" minimum thickness
Class 3 - 0.0002" minimum thickness
Class 4 - 0.0003" minimum thickness
Class 5 - 0.0005" minimum thickness
Class 6 - 0.0015" minimum thickness
Type I - 99.7% gold minimum
Type II - 99.0% gold minimum
Grade A - 90 Knoop maximum
Grade B - 91 - 129 Knoop
Grade C - 130 - 200 Knoop
Grade D - 201 Knoop and over
- Good corrosion resistance and high tarnish resistance. Solderability and conductivity are excellent.
Nickel
Plating
QQ-N-290

AMS-QQ-N-290

Class I - Corrosion protective plating
Class II - Engineering plating
Class I - Grade A through
G (0.0016" - 0.0002" Thickness)
- Used extensively for decorative, engineering, and electroforming purposes.
Silver
Plating

QQ-S-365D

ASTM B700
Grade A - Chromate
post-treatment
Grade B - No supplementary
treatment
Type I - Matte
finish
Type II - Semi-bright
finish
Type III - Bright
finish
- Good corrosion resistance and will tarnish easily. Solderability and conductivity are excellent.
Tin
Plating
ASTM B545

MIL-T-10727C

Type I - Electroplated
Type II - Hot dipped
- - Good corrosion resistance and excellent solderability.
Vacuum
Cadmium

MIL-C-8837B

AMS-C-8837
Class I - 0.0005" minimum
thickness
Class II - 0.0003" minimum
thickness
Class III - 0.0002" minimum
thickness
Type I - As plated
Type II - With chromate
treatment
Type III - With phosphate
treatment
Colorless
Irridescent
Bronze
Brown
Olive Drab
Yellow
Forrest Green
Primarily used to provide corrosion resistance to parts free from hydrogen contamination and possible embrittlement.
Zinc
Plating

ASTM B633

Service Condition 1 (Fe/Zn 5) -
mild conditions, 5mm
thickness
Service Condition 2 (Fe/Zn 8) -
moderate conditions, 8mm
thickness
Service Condition 3 (Fe/Zn 12) -
severe conditions, 12mm
thickness
Service Condition 4 (Fe/Zn 25)-
very severe conditions, 25mm
thickness
Type I - As plated
Type II - Colored chromate conversion coatings
Type III - Colorless chromate conversion coatings
Type IV - Phosphate conversion coating
Colorless
Blue
Olive Drab
Yellow
Good corrosion resistance.

 

Chemical Conversion Coatings
Process Commercial Specifications Classes Available Finishes/Grades Available Chromate Conversion Colors Available Primary Purpose
Black
Oxide

MIL-C-13924

Class 1 - Alkaline oxidizing process
Class 2 - Alkaline chromate oxidizing
Class 3 - Fused salt oxidizing process
Class 4 - Alkaline oxidizing process
Supplementary oil treatment per

MIL-C-16173

- A uniform, mostly decorative black coating. Limited corrosion resistance.
Phosphate
Coating
(Light)
TT-C-490E - Type I - Zinc phosphate spray application Zinc phosphate immersion or dip application
Type II - Aqueous iron phosphate
Type III - Organic pretreatment coating

(MIL-C-8514)

Type IV - Discontinued
Type V - Zinc phosphate
- Type I - All-purpose pretreatment prior to painting
Type II and IV - For parts to be formed after painting
Type III - Size and shape preclude Type I, II, IV
Type V - Zinc phosphate
Phosphate
Coating
(Heavy)

MIL-DTL-16232G

Class 1 (Type M/Z) -
Supplementary preservative treatment or coating
Class 2 (Type M) -
Supplementary treatment with lubricating oil
Class 2 (Type Z) -
Supplementary treatment with preservative
Class 3 (Type M/Z) -
No supplementary treatment
Class 4 (Type M/Z) -
Chemically converted (may be dyed to color as specified)
Type M - Manganese
Phosphate Base
Type Z - Zinc
Phosphate Base
- Coating for medium and low alloy steels. Intended as a base for supplemental coatings which provide the major portion of corrosion resistance.

 

Electroless Plating
Process Commercial Specifications Classes Available Finishes/Grades Available Chromate Conversion Colors Available Primary Purpose
Electroless
Nickel

MIL-C-26074F

AMS 2404C
AMS 2405B
Class 1 - As plated
Class 2 - Heat treated
Grade A - 0.001" minimum
thickness
Grade B - 0.0005" minimum
thickness
Grade C - 0.0015" minimum
thickness
- Used to deposit nickel without the use of an electric current.

 

Lubrication
Process Commercial Specifications Classes Available Finishes/Grades Available Chromate Conversion Colors Available Primary Purpose
Solid
Film
Lubrication

MIL-L-46010

- Color 1 - Natural product color
Color 2 - Black
- Used to reduce wear and prevent galling, corrosion, and seizure of metals.

 

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