CN112940612A - 一种垂向减震组件用弹簧及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及弹簧的领域，具体公开了一种垂向减震组件用弹簧及其生产工艺。垂向减震组件用弹簧包括弹簧本体，所述弹簧本体上涂有耐腐蚀层，耐腐蚀层浆料由如下重量份的原料混合制成：石墨烯20‑50份、聚碳酸酯1‑10份、碳酸丙烯酯10‑25份、有机硅15‑30份、稀释剂3‑10份；其生产工艺为：S1、卷簧工序：将材质为60Si2MnA的弹簧钢丝投入弹簧机中卷簧，得弹簧半成品；S2、经热处理、回火、喷丸、磷化清洗、喷涂耐腐蚀层60Si2MnA制得弹簧成品。本申请具有提高弹簧耐腐蚀性、耐磨性的效果。

Description

一种垂向减震组件用弹簧及其生产工艺
技术领域
本申请涉及弹簧的领域，更具体地说，它涉及一种垂向减震组件用弹簧及其生产工艺。
背景技术
目前，在各种车辆、船舶、航空、机电、工业装备等行业，不可避免的要用到垂向减震组件来进行减震。减震组件内通常都能用到弹簧，弹簧的主要功能是控制机构的运动或零件的位置，缓冲减震。弹簧综合性能的好坏是由其内因和外因共同决定的，弹簧的材质决定其内因，载荷、尺寸精度决定其外因。
由于弹簧是通过自身的往复运动实现减震的，在弹簧的往复运动中，弹簧自身承受较大冲击，弹簧本体之间易发生碰撞，常会造成弹簧的磨损。且由于垂向减震组件用弹簧主要用于户外设备，常受到雨水的侵蚀，雨水在弹簧表面形成水膜或水珠，易使弹簧被腐蚀，严重降低弹簧的使用寿命。针对上述相关技术，发明人认为：亟需生产一种耐腐蚀性较高的弹簧，以延长弹簧的使用寿命。
发明内容
为了提高弹簧的耐腐蚀性，本申请提供一种垂向减震组件用弹簧及其生产工艺。
第一方面，本申请提供一种垂向减震组件用弹簧，采用如下的技术方案：
一种垂向减震组件用弹簧，包括弹簧本体，所述弹簧本体上涂有耐腐蚀层，所述耐腐蚀层由耐腐蚀层浆料制得，耐腐蚀层浆料由如下重量份的原料混合制成：石墨烯20-50份、聚碳酸酯1-10份、碳酸丙烯酯10-25份、有机硅15-30份、稀释剂3-10份。
通过采用上述技术方案，石墨烯、聚碳酸酯、碳酸丙烯酯、有机硅协同作用，增加了耐腐蚀层的耐腐蚀性且提高了耐磨性，通过添加有机硅不但增加了耐腐蚀层原料之间的相容性，提高了耐腐蚀层与弹簧本体、钩环的粘合性，防止耐腐蚀层脱落，且有机硅促进了各原料之间的协同作用，进一步增强了耐腐蚀层的耐腐蚀性及耐磨性，从而能够保护弹簧，防止弹簧受到腐蚀及磨损，大大延长了弹簧的使用寿命。
优选的，所述石墨烯的粒径为80-100nm。
通过采用上述技术方案，通过控制石墨烯的粒径，能够进一步提高各原料之间的相容性，促进了石墨烯、聚碳酸酯、碳酸丙烯酯、有机硅之间的协同作用，从而提高了耐腐蚀层的耐腐蚀性、耐磨性及耐腐蚀层与60Si2MnA弹簧钢丝之间的粘合性。
优选的，所述聚碳酸酯为PC6557。
通过采用上述技术方案，PC6557粘度适中，与碳酸丙烯酯之间协同作用较强，提高了耐腐蚀层的耐腐蚀性、耐磨性及耐腐蚀层与60Si2MnA弹簧钢丝之间的粘合性。
优选的，所述有机硅为二甲基硅油。
通过采用上述技术方案，二甲基硅油适用于本申请耐腐蚀层原料。
优选的，所述二甲基硅油的型号为KF-9701。
通过采用上述技术方案，KF-9701与聚碳酸酯、碳酸丙烯酯之间的相容性较高，从而提高了耐腐蚀层的耐腐蚀性、耐磨性及耐腐蚀层与60Si2MnA弹簧钢丝之间的粘合性。
优选的，所述弹簧本体沿自身长度方向的两端均设有钩环，钩环呈圆弧状，钩环的外直径为255mm。
优选的，所述弹簧本体和钩环的直径均为35mm，弹簧本体的有效圈数为33圈。
优选的，所述弹簧本体沿自身宽度方向的外径与钩环的外直径相同。
优选的，所述弹簧的自由长度为1695-1705mm，弹簧的展开长度为23845mm。
第二方面，本申请提供一种垂向减震组件用弹簧的生产工艺，采用如下的技术方案：一种垂向减震组件用弹簧的生产工艺，包括以下步骤：
S1、卷簧工序：将材质为60Si2MnA的弹簧钢丝投入弹簧机中卷簧，得弹簧半成品；
S2、经热处理、回火、喷丸、磷化清洗、喷涂耐腐蚀层制得弹簧成品。
通过采用上述技术方案，采用石墨烯、聚碳酸酯、碳酸丙烯酯、有机硅复配，增加了耐腐蚀层的耐腐蚀性且提高了耐磨性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用采用石墨烯、聚碳酸酯、碳酸丙烯酯、有机硅复配，增加了耐腐蚀层的耐腐蚀性且提高了耐磨性，通过添加有机硅不但增加了耐腐蚀层原料之间的相容性，而且提高了耐腐蚀层与弹簧本体、钩环的粘合性，防止耐腐蚀层脱落，大大延长了弹簧的使用寿命。
2、本申请优选采用粘度适中的PC6557，从而进一步提高了耐腐蚀层的耐腐蚀性、耐磨性及耐腐蚀层与60Si2MnA弹簧钢丝之间的粘合性。
3、本申请的方法，石墨烯、聚碳酸酯、碳酸丙烯酯、有机硅复配，增加了耐腐蚀层的耐腐蚀性且提高了耐磨性，且耐腐蚀层涂覆简单，操作方便，与60Si2MnA弹簧钢丝之间的粘合性较高。
附图说明
图1是本申请实施例中一种垂向减震组件用弹簧的主视图。
图2是本申请实施例中一种垂向减震组件用弹簧的侧视图。
附图标记说明：1、弹簧本体；2、钩环；3、耐腐蚀层。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
耐腐蚀层浆料的制备例
制备例1
一种耐腐蚀层浆料，由50g石墨烯、8g型号为PC6555的聚碳酸酯、20g碳酸丙烯酯、20g型号为KF-96的二甲基硅油、5g型号为GTA007的稀释剂混合均匀制得，所述石墨烯的粒径为60nm；
所述粒径为60nm的石墨烯订购于青岛岩海碳材料有限公司；所述型号为PC6555的聚碳酸酯购买自东莞市展羽塑胶原料有限公司；所述碳酸丙烯酯的CAS号为108-32-7，购买自山东飞扬化工有限公司；所述型号为KF-96的二甲基硅油购买自日本信越精细化学有限公司；所述型号为GTA007的稀释剂购买自广州市兴缘贸易有限公司。
制备例2-5
制备例2-5均以制备例1为基础，与制备例1的区别仅在于：原料用量与种类不同，具体见表1。
表1.制备例1-5各原料种类与用量
Figure BDA0002923151970000031
所述粒径为110nm的石墨烯订购于青岛岩海碳材料有限公司；所述201型二甲基硅油购买自宁波道若有机硅有限公司。
制备例6-8
制备例6-8均以制备例1为基础，与制备例1的区别仅在于：所用石墨烯的粒径不同，具体见表2。
表2.制备例6-8石墨烯的粒径
制备例 制备例6 制备例7 制备例8
石墨烯粒径(nm) 100 80 95
所述粒径为80nm、90nm、100nm的石墨烯均订购于青岛岩海碳材料有限公司。
制备例9
制备例9以制备例8为基础，与制备例8的区别仅在于：所用聚碳酸酯的型号为PC6557，所述型号为PC6557的聚碳酸酯购买自东莞市展羽塑胶原料有限公司。
制备例10
制备例10以制备例9为基础，与制备例9的区别仅在于：所用二甲基硅油的型号为KF-9701，所述型号为KF-9701的二甲基硅油购买自日本信越精细化工。
实施例
实施例1
一种垂向减震组件用弹簧，参照图1和图2，包括弹簧本体1，弹簧本体1沿自身长度方向的两端均一体成型有钩环2，钩环2呈圆弧状，钩环2的内径为158mm，弹簧本体1沿自身宽度方向的外径与钩环2的外直径相同。弹簧本体1的有效圈数为33圈。弹簧的自由长度为1695-1705mm，展开长度为23845mm。
上述垂向减震组件用弹簧的生产工艺包括如下步骤：
S1、卷簧工序：将材质为60Si2MnA、直径为34mm的弹簧钢丝投入弹簧机中卷簧，设置弹簧的圈数为33圈，长度为1700mm、外径为255mm、钩环长度为185mm，启动弹簧机得弹簧半成品；
S2、热处理：将弹簧半成品在回火炉中270℃下回火40min；
喷丸处理：使用喷丸机，设定喷丸强度为0.6A，对回火后的弹簧半成品进行喷丸处理，喷丸时间为13min，喷丸后弹簧的硬化层为0.8mm，接着将喷丸处理后的弹簧半成品压紧5次；
清洗：将压紧后的弹簧半成品放入浓度为10wt％、温度为50℃的碳酸钠溶液中浸泡20min后，接着放入温度为40℃的水中清洗2次，每次清洗20min；
喷涂耐腐蚀层：将清洗后的弹簧在25℃下干燥3h，使用喷枪将耐腐蚀层浆料喷涂于干燥后的弹簧的表面形成耐腐蚀层，喷涂厚度为0.2mm，后干燥3d即制得垂向减震组件用弹簧成品；
所述耐腐蚀层浆料来源于制备例1；所述材质为60Si2MnA、直径为34mm的弹簧钢丝购自宁波嘉旺金达物资有限公司。
实施例2-10
实施例2-10均以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：耐腐蚀层浆料的来源不同，具体见表3。
表3.实施例1-14耐腐蚀层浆料来源
实施例 耐腐蚀层浆料来源 实施例 耐腐蚀层浆料来源
实施例1 制备例1 实施例6 制备例6
实施例2 制备例2 实施例7 制备例7
实施例3 制备例3 实施例8 制备例8
实施例4 制备例4 实施例9 制备例9
实施例5 制备例5 实施例10 制备例10
对比例
对比例1
对比例1以实施例1为基础，与实施例2的区别仅在于：制备耐腐蚀层浆料时以等质量的二氧化硅代替有机硅，所述二氧化硅的比表面积为200m2/g，购买自枫晴(上海)生物技术有限公司。
对比例2
对比例2以实施例1为基础，与实施例2的区别仅在于：制备耐腐蚀层浆料时以等质量的石墨烯代替聚碳酸酯。
对比例3
对比例3以实施例1为基础，与实施例2的区别仅在于：制备耐腐蚀层浆料时以等质量的石墨烯代替碳酸丙烯酯。
对比例4
对比例4以实施例2为基础，与实施例2的区别仅在于：所用耐腐蚀浆料由7g硅酸锂、3g硅酸钠、12g硅酸钾、13.5g硅溶胶、2g纳米氧化锆分散液、2.2g磷酸铝、6.5g三乙醇胺、0.8g硅氧烷和53g水混合制得。
所述硅酸锂的型号为LA-A03，购买自山东力昂新材料科技有限公司；所述硅酸钠为35-40℃的透明饱和硅酸钠，购买自宜兴市建东环保材料有限公司；所述硅酸钾的型号为DY-401，购买自邢台铂丰化工科技有限公司；所述硅溶胶的型号为
Figure BDA0002923151970000051
，购买自恒鑫化工原料有限公司；所述纳米氧化锆分散液的型号为GK-ZrO2-001，购买自北京高科新材料科技有限公司；所述磷酸铝的CAS号为17375-35-8，购买自苏州启航生物科技有限公司；所述三乙醇胺的牌号为T101440，购买自蒂凯姆化客商城；所述硅氧烷为PMX-200型的聚二甲基硅氧烷，购买自南京丹沛化工有限公司。
性能检测试验
对实施例1-10、对比例1-4制得的弹簧进行如下性能测试：
合格率测试：分别取实施例1-10、对比例1-4的试件400件，使用游标卡尺对弹簧的直径、自由长度进行测试，弹簧的直径为35±0.5mm的弹簧记为合格，弹簧自由长度1700±5mm的记为合格，使用游标卡尺对钩环的内径进行测试，钩环的内径为185mm的记为合格。钩环内径、弹簧直径、弹簧自由长度均合格的弹簧为合格弹簧，计算弹簧的合格率，测试结果见表5。
弹簧耐腐蚀性测试：分别对实施例1-10、对比例1-4制得的弹簧，按照GB/T 10125-1997《人造气氛腐蚀实验》进行中性盐雾试验、酸性盐雾试验，并记录开始出现腐蚀的时间，测试结果见表5。
弹簧耐磨性测试：分别对实施例1-10、对比例1-4制得的弹簧在500N力的作用下进行3000次拉伸测试，测试频率为60次/min，观察弹簧的磨损情况，测试结果见表5。
上述弹簧耐腐蚀性测试、弹簧耐磨性测试均设置未涂覆耐腐蚀层的空白样。
表5.实施例1-10、对比例1-4测试结果
Figure BDA0002923151970000061
分析上述数据可知：
对比实施例1-5的数据可知，本申请制得的弹簧具有较强的耐腐蚀性及耐磨性，其耐腐蚀层与弹簧本体和钩环的粘合性较强，且生产过程中能够保证较高的合格率。综合各项数据可知，实施例1为实施例1-5的最佳实施例。
对比实施例1与对比例1-4的数据可知，石墨烯、聚碳酸酯、碳酸丙烯酯、有机硅协同作用，增加了耐腐蚀层的耐腐蚀性且提高了耐磨性，通过添加有机硅不但增加了耐腐蚀层原料之间的相容性，提高了耐腐蚀层与弹簧本体、钩环的粘合性，防止耐腐蚀层脱落，且有机硅促进了各原料之间的协同作用，进一步增强了耐腐蚀层的耐腐蚀性及耐磨性，从而能够保护弹簧，防止弹簧受到腐蚀及磨损，大大延长了弹簧的使用寿命。发明人推测石墨烯、聚碳酸酯、碳酸丙烯酯、有机硅之间协同作用的原因是，聚碳酸酯与碳酸丙烯酯相互作用，提高了石墨烯与聚碳酸酯之间的相容性，是聚碳酸酯、碳酸丙烯酯、有机硅、石墨烯之间相互交联，从而提高了耐腐蚀层的耐腐蚀性、耐磨性及耐腐蚀层与60Si2MnA弹簧钢丝之间的粘合性。
对比实施例6-8与实施例1的数据可知，通过控制石墨烯的粒径，能够进一步提高各原料之间的相容性，促进了石墨烯、聚碳酸酯、碳酸丙烯酯、有机硅之间的协同作用，从而提高了耐腐蚀层的耐腐蚀性、耐磨性及耐腐蚀层与60Si2MnA弹簧钢丝之间的粘合性。
对比实施例9与实施例1、对比例2-3的数据可知，PC6557粘度适中，与碳酸丙烯酯之间协同作用较强，在碳酸丙烯酯的作用下与各原料之间的相容性较高，从而进一步提高了耐腐蚀层的耐腐蚀性、耐磨性及耐腐蚀层与60Si2MnA弹簧钢丝之间的粘合性。
对比实施例10与实施例1的数据可知，KF-9701与聚碳酸酯、碳酸丙烯酯之间的相容性较高，进一步提高了各原料之间的相容性，促进了石墨烯、聚碳酸酯、碳酸丙烯酯、有机硅之间的协同作用，从而提高了耐腐蚀层的耐腐蚀性、耐磨性及耐腐蚀层与60Si2MnA弹簧钢丝之间的粘合性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种垂向减震组件用弹簧，包括弹簧本体(1)，其特征在于，所述弹簧本体(1)上涂有耐腐蚀层(3)，所述耐腐蚀层（3）由耐腐蚀层浆料制得，耐腐蚀层浆料由如下重量份的原料混合制成：石墨烯20-50份、聚碳酸酯1-10份、碳酸丙烯酯10-25份、有机硅15-30份、稀释剂3-10份。
2.根据权利要求1所述的一种垂向减震组件用弹簧，其特征在于：所述石墨烯的粒径为80-100nm。
3.根据权利要求1所述的一种垂向减震组件用弹簧，其特征在于：所述聚碳酸酯为PC6557。
4.根据权利要求1所述的一种垂向减震组件用弹簧，其特征在于：所述有机硅为二甲基硅油。
5.根据权利要求4所述的一种垂向减震组件用弹簧，其特征在于：所述二甲基硅油的型号为KF-9701。
6.根据权利要求1所述的一种垂向减震组件用弹簧，其特征在于：所述弹簧本体(1)沿自身长度方向的两端均设有钩环(2)，钩环(2)呈圆弧状，钩环(2)的外直径为255mm。
7.根据权利要求5所述的一种垂向减震组件用弹簧，其特征在于：所述弹簧本体(1)和钩环(2)的直径均为35mm，弹簧本体(1)的有效圈数为33圈。
8.根据权利要求1所述的一种垂向减震组件用弹簧，其特征在于：所述弹簧本体(1)沿自身宽度方向的外径与钩环(2)的外直径相同。
9.根据权利要求1所述的一种垂向减震组件用弹簧，其特征在于：所述弹簧的自由长度为1695-1705mm，弹簧的展开长度为23845mm。
10.权利要求1-9任一项所述的一种垂向减震组件用弹簧的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、卷簧工序：将材质为60Si2MnA的弹簧钢丝投入弹簧机中卷簧，得弹簧半成品；
S2、经热处理、回火、喷丸、磷化清洗、喷涂耐腐蚀层浆料制得弹簧成品。
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