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弹簧表面的去油和去锈处理

作者:admin 文章来源: 日期:2014-02-26 11:16:32 人气: 标签:
 需进行表面处理的弹簧,如果表面有油污或锈斑,则会影响表面保护层与基体金属的结合力。特别是对电镀覆盖层影响更大,微量的油污也会造成镀层结合不牢,导致起皮、起泡等。同时,油污或锈斑还会污染电解液,影响镀层的结构。因此,在表面处理之前,必须进行去油或去锈。常用的方法有化学法和机械法。
    (1)弹簧表面的化学清洗法  表面处理前的化学清洗法,在实践中应用很广。它可以清除弹簧表面的油脂、氧化物及其他污垢。
    按照化学清洗的内容,它分为化学去油和化学去锈。前者是利用有机溶剂或碱性溶液将油污清洗干净;而后者则是通过酸的腐蚀作用,来清除铁锈及其他污垢。
    1)化学去油。工业上的油脂,按其来源,可分为动、植物油和矿物油。动、植物油在碱性条件下,产生皂化反应,所以又叫皂化油;矿物油无此作用又叫非皂化油,属于这类的矿物油有:凡士林、石蜡、矿物性润滑油等。
    这两类油脂,一般都不溶于水,只能用有机溶剂(煤油、汽油、酒精等)或碱性溶液将其清洗掉。
    有机溶剂除油,是利用有机溶剂溶解油脂的特点,将油污除去。由于汽油有价廉、毒性小及使用方便等优点,所以,大多数情况下,工厂都习惯于使用汽油。
    碱性溶液的去油原理有两方面:皂化作用和乳化作用。
    皂化作用是指,皂化油(动、植物油)在碱液作用下分解,生成易溶于水的肥皂和甘油,因而油污被去除。
    乳化作用是指,非皂化油在弹簧表面形成的油膜,当浸人碱液时,就破裂而成为不连续的油滴,粘附在弹簧表面。溶液中的乳化剂起着降低油、水界面张力的作用,减少了油滴对弹簧的亲合力,因而使油滴进入溶液中。同时,乳化剂在油滴进入溶液时,吸附在油质小滴表面,不使油滴重新聚集再粘污弹簧表面。加温和搅拌会加速上述过程,提高脱脂效果。
化学脱脂溶液的成分含量,允许变化范围较宽,一般无严格要求,各单位使用的配方出人较大。苛性钠的含量太低时,脱脂效率低,但也不能太高,太高使肥皂的溶解度减小,也会降低脱脂效果。对钢弹簧而言,一般都应控制在50—100g几的范围。铜及铜合金弹簧,考虑到腐蚀性,一般都控制在20g几以下,有的单位甚至不加。为了稳定溶液,控制苛性钠的含量变化,一般都加有磷酸钠和碳酸钠等盐类。它们水解生成碱可补充苛性钠的含量,其含量都比较高,大多在50g几以上。为了使油脂便于从弹簧表面掉下来,在脱脂溶液中得加表面活性物,即乳化剂。可用的乳化剂有水玻璃、肥皂、糊精、明胶、水胶等,常用的大多为水玻璃。但乳化剂的含量也不宜太高,否则,若清洗不净,会在酸液中形成不易除去的硅胶,影响镀层质量。
    表6—1是推荐的脱脂溶液成分。其中1号配方适用于钢弹簧,2号配方适用寸:铜及铜合余弹簧。
    如果弹簧表面,既有皂化油污,也有非皂化油污,则去油溶液可不加乳化剂,因为碱和动、植物油起皂化反应时,就生成了肥皂,其本身就是乳化剂。
    小型螺旋弹簧,如材料直径从0.2—1.5mm的脱脂处理,最好用汽油等有机溶剂。否则,如果有矿物油时,仅用碱性溶液就不大容易把油脂除干净。
    对于材料截面较大的螺旋弹簧,则在比例适当的热脱脂溶液中,就很容易地将油清除干净。
    脱脂后,应把残余的污染物、肥皂液和乳化剂彻底地从弹簧表面清洗掉。这时,可把弹簧先放在流动的热水中,然后放在流动的冷水中进行清洗。对于非皂化油,为了完全把脱脂后留下来的乳化剂等清洗干净,一定得用热水。因为这些薄层并不溶于冷水,且会变硬。从而影响表面保护层的粘着质量。
    2)化学去锈。由于表面预处理时,必须先把油污清洗干净,才能再进行酸洗去锈,因此,去锈往往在脱脂之后进行。
    酸洗法一般采用硫酸或盐酸。其原理是利用酸的腐蚀作用,将弹簧表面的锈皮溶解和剥离掉。但它们与所处理的金属表面的作用,却因浓度不同而不同。
    硫酸或盐酸在与所处理的金属表面起作用时,会同时发生两种化学溶解,即在氧化铁溶解时,所清洗的金属基体也会部分溶解。同时会产生氢,扩散到金属表面。
    一般来说,在相同的条件下,利用低浓度的酸进行酸洗时,氧化铁在硫酸中较易溶解,而氧化亚铁和金属本身,则在盐酸中较易溶解。但是,随着浓度的提高,氧化铁在盐酸中的溶解度又比在硫酸中高。相反,金属本身在盐酸中的溶解度又比在硫酸中低。因此,最好在盐酸中进行酸洗,以免金属在酸蚀后脆化。
    酸洗的时间,取决于酸性溶液的温度及酸洗的条件。随着酸性溶液温度的提高,酸洗时间相应减少。但切勿随意提高酸液温度,因为在高温之下,会使被酸洗的弹簧材料大量损耗,并产生大量氢气。一般,盐酸的温度不超过40℃,硫酸的温度为50—60℃。
    有时,为了清除金属氧化物,可使用硫酸氢钠溶液。它比起硫酸溶液,酸洗的速度要慢一些。但是,在实际中,使用硫酸氢盐是适宜的,它能很好地与氧化物起反应,并使之溶解。有资料介绍,在用硫酸氢盐来清除氧化物时,氢在金属中的扩散比起用纯酸清洗时,大大地减少了。从而,弹簧的氢脆现象也少得多。特别是对于用高强度钢丝卷制的小型弹簧(如截面直径1mm左右),上述情况更为显著。
    为了防止弹簧的过腐蚀和氢脆现象,往往在酸液中加入缓蚀剂。缓蚀剂具有在纯洁的金属表面吸附成膜的特性,可隔离酸液与金属的接触,防止发生过腐蚀和氢脆现象,而且缓蚀剂不在氧化皮上吸附,故不会妨碍去锈过程。
    缓蚀剂一般为有机化合物及其磺化产物。各工厂目前使用的有:若丁、食盐,乌洛托品、石油磺酸、磺化猪血粉等。
    缓蚀剂的加入量一般都很小,质量分数在2%左右就有显著的影响。使用缓蚀剂需注意其适用范围和使用温度等。
    用硫酸或者盐酸对弹簧进行酸洗时,应以金属氧化物被溶解,而且放出的氢最少为目的。为了避免弹簧渗氢,不论是否加缓蚀剂,都应避免弹簧在高浓度的酸中清洗。对截面较细的弹簧,一般只在所用酸的浓度不大及持续时间短暂时进行酸洗。
    3)弱酸洗。在弹簧表面预处理的工序之间,难免在空气中的氧气和其他氧化剂的作用下,又形成微薄的氧化层,因此,在表面处理之前,往往经过一道弱酸洗工序。
    与普通酸洗相比,弱酸洗的酸液浓度以及处理时间稍有不同。一般,弹簧的弱酸洗是用化学方法在弱酸性溶液中进行的,持续时间往往不到1min。
    弱酸洗后,先将弹簧放在微热的温水中清洗,而后放在流动的冷水中清洗。在这以后,应及时进行电镀处理或其他表面处理。
    4)化学处理程序。弹簧表面预处理的质量,不仅取决于清洗的仔细程度,并且在很大程度上还取决于清洗用水的纯度。在实际工作中,有时出现这样一种情况,即由于清洗用的水被少量油质或油小的有机物微粒所污染,结果镀层发生脱落,使弹簧报废。
    如果是脱脂后的弹簧,则最好把弹簧放在加热到80—100℃的干净热水中清洗,这将有利于溶解并清除油脂及溶剂。
    如果是酸洗去锈后的弹簧,则其后的清洗,可在流动的冷水中进行。因为在这种情况下,热水会使弹簧迅速氧化。
    一般来说,只有使用碱性溶液处理后,才可用热水进行清洗。
    用水清洗的次数,可根据具体情况确定,但不得少于三次。清洗的水,应可流动,并按规定时间予以更换。一般,冷水每小时换三次;热水每小时换两次。
    最后一个池中的水,应严格控制其纯度,并应抽样检查。检查时可用酚酞试验,这时不得出现杂色。
    表6—2是实际中常采用的三种弹簧表面的预处理程序,可根据实际情况选用。
    (2)弹簧表面的机械清除法  机械去污法,在弹簧厂中常用的有喷砂、滚光、刷光等。
    1)喷砂处理。喷砂处理用专门设备,在压缩空气的压力下,将硅以很大的速度从喷嘴中射向弹簧表面。所用的砂粒直径、空气压力视具体的弹簧材料和大小而定。当砂粒有力地撞击弹簧表面时,就把全部污物清除掉。这时,弹簧表面就成为很均匀的粗糙表面。这种均匀的粗糙表面,对喷漆和磷酸盐处理(磷化)很有帮助,因为它使保护层与基体金属结合得更牢。
    对于大多数弹簧(特别是小型弹簧),最好不用喷砂的方法进行清洗。因为使用这种方法时,会使弹簧表面的一些地方脱落,从而减少子弹簧材料的截面尺寸。此外,喷砂处理是在0.196—0.392MPa的气流压力作用下,将砂粒喷射到弹簧表面,它会引起弹簧形状的改变,并使砂粒嵌在弹簧圈的间隙处,从而难以获得高质量的保护层。
    喷砂处理对清除大型弹簧的铁锈、毛刺、尘土及粘附的其他颗粒等颇有效果。一般用于经过淬火处理的弹簧的除污处理。
    经过喷砂处理的弹簧,应及时进行表面处理。不能及时进行表面处理时,要采取临时性防护措施,可放在碳酸钠或亚硝酸钠溶液中保存。
    2)滚光处理。滚光处理是把弹簧放人盛有磨料和脱脂溶液的多边形滚筒内,利用滚筒转动时,弹簧与磨料之间的摩擦进行磨削、整平和去掉弹簧表面上的毛刺及锈垢。滚光处理特别适合于经过淬火处理的小型弹簧(如片弹簧等)。滚光有干法和湿法之分。干法滚光时,常使用砂子、金刚砂、木屑及皮革等。湿法滚光时,常使用锯末、硅、苏打水、肥皂水或煤油等。
    与其他机械零件不同,弹簧易于变形,故弹簧的滚光配料成分一般软状材料的比重大些。如有的弹簧厂对小弹簧的滚光料为棉籽60%-80%,锯末(或谷壳、皮革角料)15%—18%,油酸1%—2%及少量其他成分。
    滚筒的转速一般为15—50r/min。转速太高时,由于离心力大,弹簧随着滚筒转动,不能与磨料充分摩擦,起不到滚光效果;转速低了效率低。滚光时间,视弹簧类型、装料多少、滚筒转速及磨料成分而定,一般应以达到滚光要求为原则。
    3)刷光处理。刷光处理是在装有刷光轮子的抛光机上进行。利用弹性很好的金属丝的端面侧锋切刮弹簧表面的锈皮、污垢等。它适合于对片类弹簧的清理。常用的刷光轮一般由钢丝、黄铜丝、青铜丝等材料制成。刷光轮的转速一般在1200—800r/min之间。
    对于某些大型弹簧,也可由人工用钢丝刷子来进行污垢等的清除工作。