Для защиты пружинных элементов от коррозии, обеспечения их работоспособности в агрессивных средах, и придания декоративных качеств, на пружины наносят защитные покрытия.
Выбранный тип покрытия должен быть устойчив к воздействию среды, в которой пружина будет эксплуатироваться, и не влиять на ее механические свойства.
Фосфатирование пружин.
Фосфатирование - это химическая обработка пружин для повышения их стойкости к образованию коррозии и электроизоляционных свойств, улучшения твердости и износостойкости. После процедуры на поверхности пружин образуется тонкая нерастворимая в воде мелкокристаллическая пленка, которая выполняет защитную функцию от разрушений коррозийного характера.
Пластинчатые кристаллы фосфата создают развитую микропористую структуру фосфатной пленки. Поэтому фосфатная пленка хорошо впитывает и удерживает различные лаки, краски и смазки. Фосфатное покрытие обладает высокими электроизоляционными свойствами, может выдержать напряжение до 500 В.
После нанесения фосфатной пленки пружины покрывают маслом, получая фосфатирование с промасливанием (Хим.фос.прм), покрытие имеет высокую маслоемкость. В таком виде пружины можно хранить на складе, а также использовать в узлах, где пружина будет в контакте с маслом/ смазкой, или подвергаться относительно слабому коррозионному воздействию среды. Это один из вариантов. Цвет фосфатного покрытия колеблется от светло-серого до темно серого (почти черного).
Второй вариант – нанесение под эмаль или грунт. Фосфатная пленка очень хорошо связана с металлом пружины на молекулярном уровне, обладает отличной адгезией лакокрасочных и других покрытий и замедляет коррозию под покрытием в случае повреждения краски.
Достоинства:
• нет риска охрупчивания пружины;
• невысокая стоимость;
• покрытие устойчиво к воздействию высоких температур (до 300°);
• устойчиво к воздействию: органических масел, смазок, керосина, толуола, бензола, всех газов, кроме сероводорода;
• нет ограничений по d проволоки;
• не меняет размер пружин;
• может служить коррозионностойким грунтом.
Недостатки:
• разрушается под воздействием: щелочей, кислот, пресной и морской воды, аммиака, водяного пара.
• подходит не для всех марок пружинной проволоки (нет смысла применять с высоколегированными сталями);
Применяемость:
Как и любой тип покрытия пружин, может встречаться в узлах и агрегатах многих отраслей, но основными являются:
• машиностроение
• электроэнергетика.
Полимерно-порошковое покрытие пружин.
На пружины наносят слой мелкодисперсного порошка, в состав которого входят полимерные смолы, отвердители, а также пигменты, определяющие его цвет. Перед нанесением порошок электризуется, для того чтобы удерживаться на поверхности пружин силой электростатического притяжения.
После нанесения, пружины подвергаются температурной обработке в печи полимеризации. В это время микрочастицы красящего материала расплавляются, преобразуются в вязкую массу, которая сливается в непрерывную пленку, из которой вытесняется воздух, присутствовавший в порошковой краске.
Покрытие глубоко проникает в поверхность пружин и отвердевает. В это время полимерное покрытие приобретает свои защитные и декоративные характеристики.
Рабочая температура пружин с полимерно-порошковым покрытием от -60 до +150 °C. Толщина покрытия пружин составляет 100 микрон. Есть ограничения по d проволоки. Пружины из проволоки, dменее 3 мм не подвергают данному типу окрашивания, более точно проконсультирует специалист при оформлении заявки.
Достоинства:
• нет риска охрупчивания пружины;
• обладает хорошей ударопрочностью и коррозионной стойкостью;
• повышенная стойкость к химическому и механическому воздействию;
• не реагируют на резкие изменения температур и факторы окружающей среды;
• порошковые краски не содержат органических или других летучих веществ, следовательно, является экологически чистым производством;
• обеспечивают изделиям электроизоляцию;
• обладает декоративными качествами;
• широкая цветовая палитра по классификатору RAL.
Недостатки:
• не наносится на пружины сплошной навивки;
• есть ограничения по d проволоки, наносят не на все.
Применяемость:
Наиболее часто применяется на крупных пружинах, работающих в воздушной среде, на улице. Также благодаря высоким декоративным качествам применяется на пружинных рабочих органах, или в открытых функциональных узлах.
Основные направления применения:
• сельскохозяйственное машиностроение;
• оборудование горно-шахтной отрасли;
• производство МАФ и детских площадок.
Покрытие пружин составом грунт-эмаль 3 в 1.
Антикоррозионное покрытие, сочетает в себе свойства ингибитора ржавчины, антикоррозионного грунта и декоративной эмали. Жидкий состав, наносится путем распыления. Обладает высокой степенью укрывистости, что позволяет использовать покрытие на пружинах в 1 слой.
Не рекомендуется окрашивать нагревающиеся поверхности, которые эксплуатируются внутри помещений, из-за возможного появления специфического запаха. Ограничения по dпружин, на которые наносится данный тип покрытия определяются индивидуально для каждого заказа. В зависимости от марки стали и кол-ва пружин в партии.
Выдерживает эксплуатацию в интервале температур от -45 °С до +100 °С.
Достоинства:
• устойчивое к действию соленой воды, минерального масла;
• атмосферостойкое, устойчиво к резким перепадам температур;
• содержит в своем составе ингибитор ржавчины, благодаря чему прекращает развитие коррозии на пружине;
• обладает декоративными свойствами.
Недостатки:
• небольшой выбор цветов.
Применяемость:
Зачастую используется на пружинах, подверженных атмосферным воздействиям, либо работающих в воздушной среде, но не подвергаются воздействию высоких температур.
Основные направления применения:
• сельскохозяйственное машиностроение;
• оборудование горно-шахтной отрасли;
• машиностроение.
Гальваническое цинкование пружин.
Процесс происходит в электролитическом растворе, когда ионы цинка, обладающие положительным зарядом, оседают на поверхности пружины. При этом образуется устойчивый слой цинка толщиной 6-9 мкм. Поскольку электрический потенциал цинка гораздо ниже, чем у пружинной стали, то даже такой тонкий слой цинкового покрытия способен защищать металл от коррозии при соприкосновении с водой.
Один из наиболее востребованных способов защиты от коррозии крепежных элементов, которые мало подвергаются механическому износу. Пружины к таким элементам относится редко, чаще всего пружина в узлах работает, испытывая нагрузку. Важно учитывать возможность воздействия гальванического покрытия на механические свойства пружин.
В каждом гальваническом растворе присутствуют ионы водорода, образующиеся в результате диссоциации молекул воды. В процессе нанесения покрытия на пружины, когда осаждаются ионы цинка (основная реакция), также осаждается водород (побочная реакция). Водородное охрупчивание обычно проявляется в виде замедленного разрушения пружинных элементов. Оно обусловлено диффузией и накоплением водорода в материале пружин. Во избежание охрупчивания пружин, проводят обработку для удаления водорода. Данный процесс называется дегидрогенизация.
Для процесса дегидрогенизации важно учитывать размер, форму и твердость пружинных изделий. Пружины, твердость которых выше, более подвержены водородному охрупчиванию.
Данный метод покрытия очень требователен к соблюдению технологии обработки пружинных элементов перед его нанесением и после. При малейших нарушениях технологии пружины станут хрупкими.
Привычный внешний вид гальванического покрытия достигается путем его пассивации. При покрытии пружин используется такой способ как хроматирование. Представляет собой образование на поверхности металла тонкой пленки из оксидов. Цель — придать дополнительные антикоррозионные характеристики покрытию. Производится путем погружения в раствор хромовой кислоты и ее солей.
Радужная пассивная пленка является одной из наиболее часто применяемой на цинковых покрытиях пружин, наряду с бесцветной. Радужная пассивация лучше защищает цинк от коррозии, чем бесцветная. Ее стойкость в камере солевого тумана составляет 200-300 часов. За счет наличия в радужной хроматной пленке водорастворимых соединений шестивалентного хрома она обладает важным свойством "самозалечивания" - при повреждении она способна восстанавливаться. Хроматная пленка механически непрочная, теряет свой декоративный вид при регулярном механическом воздействии.
Гальваническое покрытие защищает пружины от коррозии электрохимически при температурах до 70℃, механически до 250℃. Разрушается при воздействии синтетических смол, олиф и хлоридсодержащих углеводородов.
Достоинства:
• декоративный внешний вид;
• устойчиво к воздействию пресной и морской воды, слабых кислот;
• равномерное нанесение покрытия;
Недостатки:
• производство покрытия является опасным источником загрязнения окружающей среды;
• трудоемкий процесс, значительно увеличивающий срок изготовления пружин;
• повышает % бракованных пружинных изделий при их сложной геометрии;
• риск охрупчивания пружин вследствие наводороживания;
Применяемость:
Пружины с гальваническим покрытием встречаются в каждой отрасли промышленности. Пружины покрывают цинком, когда они будут подвержены воздействию воды/пара или атмосферных явлений.
Чаще запрос на пружины с гальваническим покрытием приходит на пружины, которые работают в открытых узлах, например, в качестве подвеса садовых качелей. В таких случаях важна их декоративная привлекательность.
Основные направления применения:
• производство мебели;
• производство спортивного снаряжения;
• производство подъемных ворот.
Никелирование пружин.
Никелирование позволяет добиться повышенной коррозионной стойкости, защиты от изнашивания, влагостойкости и устойчивости к воздействию агрессивных химических сред. Толщина никелевого покрытия, нанесенного данным способом не превышает 40 мкм, как правило, на пружины наносится слой 6-9 мкм.
Для покрытия пружинных изделий используется нечасто, и выполняется только для серийных заказов. Никелевые покрытия легко пассивируются на воздухе и под действием сильных окислителей. Благодаря этому покрытие обладает высокой коррозионной стойкостью, устойчиво к воздействию растворов щелочей и солей, а также слабых органических кислот.
Суть гальванического метода покрытия никелем заключается в осаждении его на поверхности пружин под воздействием электрического тока. Никель, нанесенный непосредственно на пружинную сталь, носит характер катодного покрытия, защищая пружины только механическим путем. В случае нанесения покрытия не сплошным слоем, образуются коррозионные пары, в которых сталь является растворимым электродом. В результате этого возникает коррозия под покрытием, которая разрушает стальную подложку и приводит к отслаиванию никелевого покрытия от поверхности пружин.
Достоинства:
• устойчиво к воздействию:растворов щелочей и солей, а также слабых органических кислот;
• противостоит коррозии атмосферы;
• декоративный внешний вид;
Недостатки:
• производство покрытия является опасным источником загрязнения окружающей среды;
Применяемость:
Оправдано нанесение покрытия при использовании пружин, которые работают в химически агрессивной среде.
Основные направления применения:
• производство пищевого оборудования;
• оборудование химической промышленности.
Химическое никелирование пружин.
В качестве защитного покрытия пружинных элементов применяется крайне редко, имеет те же характеристики, что и никелирование гальваническим методом. По сравнению с гальваническим, химический метод никелирования является более трудоемким и дорогим. Основным преимуществом никелевых покрытий, нанесенных химическим путем, является однородная толщина независимо от формы изделия.
Химическое оксидирование пружин.
Иначе данный тип покрытия называется воронением. Главной реакцией процесса химического оксидирования пружинной стали является ее взаимодействие со щелочью и окислителями. Растворяясь в концентрированном щелочном растворе, и под воздействием окислителей, железо пружинной стали, вступая в химический контакт, образует оксидную пленку на поверхности пружины.
Формирование пленки начинается с появления на поверхности пружины кристаллических зародышей. Кристаллы смыкаются, образуя тонкую сплошную пленку. По мере того как оксид покрывает пружину, изолируя его от взаимодействия с раствором, уменьшается скорость растворения железа и формирования оксидной пленки.
Пружины оксидируют для умеренной защиты от коррозии (в этом случае пленку дополнительно пропитывают маслом), и придания декоративного черного цвета. Воронение без промасливания применяется редко ввиду значительной пористости, малой толщины и, следовательно, низкой коррозионной стойкости покрытия. Масло, впитываясь в поры, обеспечивает улучшение антикоррозионных характеристик, повышенную износостойкость и более глубокий черный цвет. В редких случаях оксидирование производят в качестве грунта под покраску.
Достоинства:
• нет риска охрупчивания пружины;
• невысокая стоимость;
• нет ограничений по d проволоки;
• не меняет размер пружин;
• обладает электроизоляционными свойствами;
• может служить коррозионностойким грунтом.
Недостатки:
• имеет высокую пористость, без пропитки маслом имеет низкие антикоррозионные свойства.
Применяемость:
Для покрытия пружин применяется нечасто, потому как уступает по защитным способностям тому же фосфатированию. Иногда встречается в технической документации пружин машиностроительной отрасли.
Покрытие пружин составом олово-висмут.
Покрытие сплавом олово-висмут — тип гальванической обработки, с помощью которой поверхностям, подвергающимся пайке, придаются уникальные износостойкие и антикоррозийные характеристики.
Соответственно, в качестве покрытия пружин применяется тогда, когда пружина будет подвергаться пайке (пружинные стали пайке не поддаются). Также данный тип покрытия обеспечивает качественный электрический контакт между разнородными металлами, и когда пружина является элементом электрической цепи, покрытие олово-висмут наносить целесообразно.
Достоинства:
• значительная выносливость в отношении коррозии;
• пластичность;
• нейтральность к агрессивным средам;
• рабочая температура до +250 С;
• обладает свойствами, необходимыми для сварки;
• устойчиво к воздействию веществ, содержащих сероводородные соединения;
Недостатки:
• производство покрытия является опасным источником загрязнения окружающей среды;
Применяемость:
В качестве защитного покрытия пружин используется в электротехническом машиностроении.
Электрохимическая полировка пружин из нержавеющей стали.
Сама по себе нержавеющая сталь не обладает зеркальным блеском. Для придания декоративного вида пружины из нержавеющей стали подвергают электрохимической полировке. Данный способ обработки также улучшает антикоррозионные свойства нержавеющей пружинной стали.
В результате обработки пружина приобретает характерный зеркальный блеск и приятный внешний вид, что позволяет не наносить на нее декоративные покрытия. Эффект возникает благодаря взаимодействию содержащего кислоту раствора и электрических зарядов. Поверхность пружины становится однородной и гладкой, повышается отражательная способность.
Что касается улучшения антикоррозионных свойств, явление пассивации при данном способе обработки не до конца изучено, факты показывают, что свободное железо удаляется из тонкого поверхностного слоя, в результате чего образуется поверхность с более высоким содержанием никеля и хрома, чем исходный материал. Кроме того, хром и никель на поверхности быстрее окисляются, чем это происходит естественным путем.
Данный способ обработки практически не приводит к наводораживанию.
Достоинства:
• декоративный внешний вид;
• улучшение свойства устойчивости к коррозии.
Промасливание пружин.
Средство временной защиты от коррозии на период транспортировки и хранения. Применяется как технологическое покрытие для дальнейшего использования деталей в производственном цикле. Данный способ консервации пружин временно защищает их от атмосферной коррозии.