彈簧的金屬保護(hù)層

金屬保護(hù)層種類很多,就彈簧而言,一般是用電鍍方法以獲得金屬保護(hù)層。電鍍保護(hù)層不但可以保護(hù)不受腐蝕,同時(shí)能改善彈簧的外觀。有些電鍍金屬還能改善彈簧的工作功能,例如提高表面硬度,增加抗磨損力,提高熱穩(wěn)定,防止射線腐蝕等。但如果單純?yōu)榱朔栏g,一般應(yīng)選用電鍍鋅層與電鍍鎘層。
鋅在干燥的空氣中較安定,幾乎不發(fā)生變化,不易變色。在潮濕的空氣中會(huì)生成一層氧化鋅或碳式碳酸鋅的白色薄膜。這層致密的薄膜可阻止繼續(xù)遭受腐蝕。因此鍍鋅層用于彈簧在般大氣條件下防腐蝕保護(hù)層。凡與硫酸、鹽酸、苛型鈉等溶液相接觸,以及在三氧化硫等氣氛的潮濕空氣中工作的彈簧均不宜用鋅鍍層。
一般鍍鋅層后經(jīng)鈍化處理,鈍化可提高鍍層的保護(hù)功能和增加表面美觀。
在海洋型或高溫的大氣中,以及與海水接觸的彈簧,在70°C熱水中使用的彈簧,鎘比較安定,耐腐蝕功能較強(qiáng)。鎘鍍層比鋅鍍層光亮美觀、質(zhì)軟、可塑型比鋅好,鍍層氫脆型小,最適宜于彈簧作保護(hù)層。但鎘稀少、價(jià)昂貴、且鎘鹽毒大,對(duì)環(huán)境污染很厲害。因此,在使用上受到限制。故大多數(shù)只在航空、航海及電子工業(yè)所用的彈簧才使用鎘鍍層作保護(hù)層。
為了提高鎘鍍層的防蝕功能,可在鍍后進(jìn)行鈍化處理。
鋅與鎘鍍層的厚度決定著保護(hù)能力的高低。厚度的大小一般應(yīng)根據(jù)使用時(shí)工作環(huán)境來選擇,鍍鋅層硬度推薦在6~24μm范圍內(nèi)選取;鍍鎘層厚度推薦在6~12μm范圍內(nèi)選取。

彈簧的鍍鋅和鍍鎘是在氰化電解液中進(jìn)行的。在電鍍過程中,除鍍上鋅或鎘外,還有一部分還原的氫滲透到鍍層和基體金屬的晶格中去,造成內(nèi)應(yīng)力,使彈簧上的鍍層和彈簧變脆,也叫氫脆。由于彈簧材料的強(qiáng)度很高,再加上彈簧成形時(shí)的變形很大,因此,對(duì)氫脆特別敏感,如不及時(shí)去氫,往往會(huì)造成彈簧的斷裂。為了消除電鍍過程中產(chǎn)生的一些缺陷,改善彈簧的物理化學(xué)功能,延長(zhǎng)彈簧的使用壽命,提高鍍層的抗蝕能力,必須進(jìn)行鍍后處理,即除氫處理。除氫處理是在電鍍后,立即或者在幾小時(shí)之內(nèi)進(jìn)行。將電鍍后的彈簧在200~215°C的溫度中,加熱1~2h(或2h以上,如果時(shí)間過長(zhǎng)容易產(chǎn)生鉻脆),即可達(dá)到除氫的目的。
除氫一般在烘箱中進(jìn)行。除氫效果與溫度、時(shí)間、電鍍后的停留時(shí)間等有關(guān)。一般來說,溫度高、加熱時(shí)間長(zhǎng),鍍后停頓時(shí)間短,其除氫效果就好。故對(duì)彈簧除氫溫度選擇可高一些。
金屬保護(hù)層,除上述的鍍鋅和鍍鎘外,還有鍍銅、鍍鉻、鍍鎳、鍍錫、鍍銀、鍍鋅鈦合金等,彈簧設(shè)計(jì)者可根據(jù)彈簧工作的場(chǎng)合選擇鍍層。