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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Feder hoher Haltbarkeit, die eine
hervorragende Korrosionsbeständigkeit
und Absplitterungsbeständigkeit
hat, und ein Verfahren zu deren Beschichtung.
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STAND DER
TECHNIK
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In
Motorfahrzeugen, Zügen
usw. kommen verschiedene Arten von Tragfedern zum Einsatz. Viele
diese Tragfedern bestehen aus Stahl, auf dessen Oberflächen normalerweise
eine Beschichtung aufgebracht ist, um ihm Korrosionsbeständigkeit
zu verleihen. Wenn die Motorfahrzeuge usw. fahren, werden von ihren
Rädern Steine
und Schotter aufgeschleudert, die auf die Tragfedern treffen, sodass
es aufgrund des Auftreffstoßes
zu einem Abschälen
von Beschichtungsfilmen, dem sogenannten Absplittern, kommt. Wenn
aufgrund des Absplittern unbeschichtete Oberflächen der Tragfedern freigelegt
werden, bildet sich darauf Rost. Dementsprechend wird von der Beschichtung
der Tragfedern eine hohe Absplitterungsbeständigkeit sowie eine hohe Korrosionsbeständigkeit
verlangt.
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Andererseits
finden bei den Karosserien von Motorfahrzeugen in Anbetracht der
Korrosionsbeständigkeit,
der Absplitterungsbeständigkeit,
des Erscheinungsbildes der Karosserien usw. Beschichtungen Anwendung,
die sich aus einer Vielzahl von Lagen zusammensetzen. Allerdings
unterscheiden sich die Karosserien der Motorfahrzeuge und die Tragfedern
hinsichtlich Zusammensetzung, Festigkeit usw. Außerdem treten in den Tragfeder
aufgrund ihrer Verformungen größere Verwindungen
auf. Folglich benötigen
Tragfedern eine spezielle Beschichtung mit Korrosionsbeständigkeit
und Absplitterungsbeständigkeit.
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Angesichts
dessen offenbart zum Beispiel das US-Patent Nr. 5,981,086 eine Technik,
mit der einem höherfesten
Stahl Korrosionsbeständigkeit
und Absplitterungsbeständigkeit
verliehen wird, indem eine doppellagige Beschichtung mit einer ersten
Lage, die sich aus einem duroplastischen Epoxid, das einen vorbestimmen
Zinkanteil enthält,
zusammensetzt, und mit einer zweiten Lage, die sich aus einem Ethylen-Acryl-Copolymer
zusammensetzt, aufgebracht wird.
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Mit
dem in dem US-Patent Nr. 5,981,086 offenbarten Beschichtungsverfahren
lässt sich
jedoch keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit und Absplitterungsbeständigkeit
erreichen. Demnach besteht bei der Beschichtung der Tragfedern Bedarf
für eine
weitere Verbesserung beider Eigenschaften.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung
dieser Umstände
und hat die Aufgabe, eine Feder hoher Haltbarkeit zur Verfügung zu
stellen, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Absplitterungsbeständigkeit
hat. Darüber
hinaus hat die Erfindung die Aufgabe, ein Beschichtungsverfahren
zur Verfügung
zu stellen, mit dem sich eine solche Feder realisieren lässt.
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Und
zwar ist die Feder hoher Haltbarkeit erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, dass auf sie eine zweilagige Beschichtung aus einer
Unterlage, die sich aus einer 75 Gew.-% oder mehr Zink enthaltenden
Epoxidharz-Pulverbeschichtung zusammensetzt, und einer Decklage,
die auf der Unterlage ausgebildet ist und sich aus einer Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
zusammensetzt, aufgebracht ist.
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Die
erfindungsgemäße Feder
hoher Haltbarkeit ist also mit einem doppellagigen Beschichtungsfilm beschichtet,
der sich aus der Unterlage und der Decklage zusammensetzt. Wenn
Steine und Schotter auf die Feder treffen, löst sich der Beschichtungsfilm
daher nur schwer von der Feder, sodass das Freilegen einer Oberfläche der
Feder verhindert wird. Und zwar ist die Absplitterungsbeständigkeit
des Beschichtungsfilms hoch, so dass die Korrosion der Feder unterdrückt wird,
was die Haltbarkeit der Feder verbessert. Außerdem setzt sich die Unterlage
aus einer Epoxidharz-Pulverbeschichtung
und die Decklage aus einer Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
zusammen. Da beide Lagen Harze derselben Art enthalten, ist die
Haftung zwischen den zwei Lagen hoch. Wenn daher eine federtypische
große
Verwindung auftritt, lassen sich die beiden Lagen nur schwer voneinander
ablösen
und sind demnach die daraus ableitbaren Eigenschaften gegenüber der
Verformung der Feder hervorragend. Darüber hinaus liegt der Zinkanteil
in der Unterlage bei hohen 75 Gew.-% oder mehr. Daher ist die Rostschutzwirkung
durch das Zink hoch. Deswegen hat die erfindungsgemäße Feder
hoher Haltbarkeit eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit.
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Darüber hinaus
ist das Verfahren zum Beschichten einer Feder hoher Haltbarkeit
erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, dass es einen Unterlagenaufbringungsschritt, bei
dem auf einer Oberfläche
der Feder eine Epoxidharz-Pulverbeschichtung aufgebracht wird, die
75 Gew.-% oder mehr Zink enthält,
einen Decklagenaufbringungsschritt, bei dem eine Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
dazu gebracht wird, an einem sich aus der Epoxidharz-Pulverbeschichtung
zusammensetzenden Unterlagenfilm anzuhaften, und einen Wärmebehandlungsschritt
enthält,
bei dem der Unterlagenfilm und die anhaftende Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
wärmebehandelt
werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren
lässt sich
leicht die erfindungsgemäße Feder hoher
Haltbarkeit erstellen. Und zwar wird bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren
in dem Unterlagenaufbringungsschritt eine Epoxidharz-Pulverbeschichtung
dazu gebracht anzuhaften, die die Unterlage ausbilden soll, und
wird in dem Aufbringungsschritt eine Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
dazu gebracht anzuhaften, die die Decklage ausbilden soll. Durch
Erhitzen werden die in den jeweiligen Schritten aufgebrachten Beschichtungen
geschmolzen und ausgehärtet,
sodass sie die jeweiligen Lagen bilden.
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Das
erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren
enthält
nach dem Aufbringungsschritt einen Wärmebehandlungsschritt. Die
Aushärtungsbedingungen
für die
Beschichtungen unterliegen jedoch keinem besonderen Beschränkungen.
Es kann also frei zwischen den Aushärtungsbedingungen gewählt werden,
etwa zwischen 2 mal Beschichten und 2 mal Wärmebehandeln, wobei die anhaftenden
Beschichtungen sowohl nach dem Unterlagenaufbringungsschritt als
auch dem Aufbringungsschritt zum Aushärten erhitzt werden, und 2 mal
Beschichten und 1 mal Wärmebehandeln,
wobei die anhaftenden Beschichtungen nur nach dem Aufbringungsschritt
zum Aushärten
erhitzt werden. Der „Unterlagenfilm" kann daher im Unterlagenaufbringungsschritt und
Wärmebehandlungsschritt
dieses Beschichtungsverfahrens abhängig von den Heizbedingungen
nach dem Unterlagenaufbringungsschritt jeweils verschiedene Zustände einnehmen.
Und zwar kann der „Unterlagenfilm", wie später ausführlich erläutert wird,
einen beliebigen Zustand einnehmen, in dem die Epoxidharz-Pulverbeschichtung
weiter daran anhaftet, gerade ausgehärtet wird, oder bereits ausgehärtet ist.
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Außerdem wird
bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren
eine Pulverbeschichtung verwendet, die kein Lösungsmittel enthält, sodass
es zu keinen Umweltproblemen aufgrund von Lösungsmittelverflüchtigung,
Lösungsmittel
enthaltendem Abwasser usw. kommt. Da die Beschichtung kein organisches
Lösungsmittel
enthält,
ist außerdem
die Beschichtungsarbeit sehr sicher.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
grafisch den Zusammenhang zwischen der Dicke eines Beschichtungsfilms
und seiner Schälfestigkeit.
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2 zeigt
grafisch den Zusammenhang zwischen der Dicke eines Beschichtungsfilms
und seiner Abscherfestigkeit.
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3 zeigt
grafisch die Schälfestigkeit
und die Abscherfestigkeit pro Einheitsdicke des Beschichtungsfilms.
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BESTE ART
DER ERFINDUNGSUMSETZUNG
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Im
folgenden werden die erfindungsgemäße Feder hoher Haltbarkeit
und das erfindungsgemäße Verfahren
zu deren Beschichtung ausführlicher
erläutert.
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– Feder
hoher Haltbarkeit –
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Erfindungsgemäß ist auf
der Feder hoher Haltbarkeit eine doppellagige Beschichtung aufgebracht,
die aus einer Unterlage, die aus einer 75 Gew.-% oder mehr Zink
enthaltenden Epoxidharz-Pulverbeschichtung gebildet ist, und einer
Decklage besteht, die auf der Unterlage ausgebildet ist und sich
aus einer Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
zusammensetzt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Feder
hoher Haltbarkeit unterliegt die Gestaltung der zu beschichtenden Feder
keinen besonderen Beschränkungen.
Es können
Federn mit verschiedenen Gestaltungen, etwa Spiralfedern, Blattfedern,
Drehstäbe
usw. verwendet werden. Das Material für die Feder unterliegt ebenfalls
keinen besonderen Beschränkungen,
solange es sich aus einem Metall zusammensetzt, wobei bevorzugte
Beispiele des Materials Federstahl, der normalerweise für Federn
verwendet wird, usw, einschließen.
Der Federstahl kann in diesem Fall nach der Warmumformung oder Kaltumformung
einem Kugelstrahlen usw. unterzogen werden, um die Oberflächenrauheit
einzustellen.
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Darüber hinaus
ist es wünschenswert,
auf der Oberfläche
der zu beschichtenden Feder vorher einen Film auszubilden, der sich
aus einem Phosphat wie Zinkphosphat, Eisenphosphat usw. zusammensetzt.
Wenn die doppellagigen Beschichtungsfilme auf dem Phosphatfilm ausgebildet
werden, werden die Korrosionsbeständigkeit und die Haftung der
Beschichtungsfilme weiter verbessert. In diesem Fall reicht es,
wenn der Phosphatfilm 80% oder mehr der Oberfläche (100%) der zu beschichtenden
Feder bedeckt. Insbesondere dann, wenn das Phosphat Zinkphosphat
ist, wird die Korrosionsbeständigkeit
weiter verbessert.
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Das
Filmgewicht des ausgebildeten Phosphatfilms unterliegt keinen besonderen
Beschränkungen. Um
dem Phosphatfilm Korrosionsbeständigkeit
zu verleihen, ist normalerweise ein Filmgewicht von etwa 1,8 bis
2,3 g/m2 nötig gewesen. Andererseits nimmt
die Haftung des Beschichtungsfilms mit abnehmendem Filmgewicht zu.
Bei der erfindungemäßen Feder
hoher Haltbarkeit wird dank des ausgebildeten doppellagigen Beschichtungsfilms
eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit
erzielt. Wenn der Phosphatfilm ausgebildet wird, kann das Filmgewicht
daher in Anbetracht seiner Haftung auf 2,2 g/m2 oder
weniger festgelegt werden. Das Filmgewicht wird ermittelt, indem
das Gewicht des ausgebildeten Films gemessen wird oder, wenn der
Film durch Aufsprühen
ausgebildet wird, indem das Filmgewicht anhand der aus der Sprühkanone
gelassenen Menge ermittelt wird.
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Die
Kristalle in dem Phosphatfilm können
zum Beispiel Zinkphosphatkristalle aus Zn3(PO4)2·4H2O (orthorhombisch) und Zn2Fe(PO4)2·4H2O (monoklin) sein. Der Aufbau und die Abmessungen
dieser Phosphatkristalle beeinflussen die Korrosionsbeständigkeit
und die Haftung des Beschichtungsfilms. Um die Korrosionsbeständigkeit
und Haftung des Beschichtungsfilms weiter zu verbessern, ist es
wünschenswert,
dass der Kristallaufbau des Phosphats einer Kugelgestalt ähnelt, wobei
es vorzuziehen ist, dass der mittlere Durchmesser jedes Kristalls
3 μm oder
weniger beträgt.
Der mittlere Durchmesser der Phosphatkristalle lässt sich in diesem Fall messen,
indem der Phosphatfilm mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM)
usw. untersucht wird. In der vorliegenden Beschreibung wird als
mittlerer Durchmesser der mittlere Durchmesser der Hauptachse jedes
mit dem REM untersuchten Kristalls genommen.
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Zusammengefasst
ist es vorzuziehen, dass bei der erfindungsgemäßen Feder hoher Haltbarkeit
unter der Unter lage ein Phosphatfilm mit einem Filmgewicht von 2,2
g/m2 oder weniger und einem mittleren Phosphatkristalldurchmesser
von 3 μm
oder weniger ausgebildet ist.
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Die
Unterlage in der erfindungsgemäßen Feder
hoher Haltbarkeit wird von einer Epoxidharz-Pulverbeschichtung gebildet,
die Zink und ein Epoxidharz enthält.
Der Zinkanteil in der Epoxidharz-Pulverbeschichtung beträgt 75 Gew.-%
oder mehr von 100 Gew.-% des Beschichtungsgesamtgewichts.
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Beispiele
für das
in der Erfindung verwendete Epoxidharz sind Bisphenol-A-Epoxidharz,
Bisphenol-F-Epoxidharz, kristallines Epoxidharz usw. Diese Epoxidharze
können
entweder allein oder als ein Gemisch von zwei oder mehr Epoxidharzen
verwendet werden. Es ist wünschenswert,
dass das Epoxidäquivalentgewicht
des Epoxidharzes in der Epoxidharz-Pulverbeschichtung 500 oder mehr
und 2500 oder weniger beträgt.
Wenn das Epoxidäquivalentgewicht
weniger als 500 beträgt,
befindet sich das Epoxidharz in einem flüssigen Zustand, sodass es sich
nicht für
die Bereitstellung dieser Epoxidharz-Pulverbeschichtung eignet. Wenn
das Epoxidäquivalentgewicht
mehr als 2500 beträgt,
nimmt andererseits die Schmelzviskosität zu stark zu, als dass es
für die
Bereitstellung dieser Epoxidharz-Pulverbeschichtung geeignet wäre.
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Die
Epoxidharz-Pulverbeschichtung enthält neben den oben beschriebenen
Epoxidharzen und dem Zink ein Aushärtungsmittel, wie es normalerweise
in einer Pulverbeschichtung als den Beschichtungsfilm bildender
Bestandteil verwendet wird, Beispiele für das Aushärtungsmittel sind aromatisches
Amin, Säureanhydrid,
Dicyandiamid, Derivate aus organischem Säuredihydrazid, Phenolharz usw.
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Darüber hinaus
ist wünschenswert,
dass die Epoxidharz- Pulverbeschichtung
Block-Isocyanat enthält, das
bei Hitze dissoziiert. Es ist wünschenswert,
dass der Anteil an Block-Isocyanat 0,2 Gew.-% oder mehr und 5 Gew.-%
oder weniger von 100 Gew.-% des Beschichtungsgesamtgewichts beträgt.
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Typische
Beispiele für
die Block-Isocyanat bildende Polyisocyanatverbindung sind Diisocyanate
wie Isophorondiisocyanat, Hexanmethylendiisocyanat (HDI), einem
Hydrofiningverfahren unterzogenes Dipheylmethan-Diisocyanat, Tolylen-Diisocyanat
(TDI) usw., aus diesen Diisocyanaten abgeleitetes Isocyanurat und mit
Polyol modifiziertes Polyisocyanat. In Anbetracht der Wetterbeständigkeit
und Sperrwirkung (engl.: blocking resistance) ist insbesondere die
Verwendung von Isophorondiisocyanat-Derivaten vorzuziehen.
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Beispiele
für den
Blocker sind verschiede Phenole wie Phenol, Cresol usw., Caprolactame,
Oxime, Acetylaceton oder aliphatische Alkohole usw. Angesichts der
Dissoziationstemperatur und der Lagereigenschaften ist die Verwendung
von ε-Caprolactam,
Methylethylketoxim, Acetylaceton zu bevorzugen. Die Verwendung von ε-Caprolactam
ist besonders zu bevorzugen.
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Die
Epoxidharz-Pulverbeschichtung kann bei Bedarf neben den obigen Stoffen
verschiedene Additive enthalten. Beispiele für die Additive sind ein Oberflächeneinstellmittel,
das die Oberflächenspannung
der Beschichtung einstellen soll, ein Oxidationshemmer für das Harz,
ein Antistatikmittel, ein Feuerschutzmittel usw.
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Die
Dicke der Unterlage unterliegt bei der erfindungsgemäßen Feder
hoher Haltbarkeit keinen besonderen Beschränkungen. Unter dem Gesichtspunkt,
der Feder ausreichende Korrosionsbeständigkeit zu verleihen, ist
es jedoch wünschenswert,
dass die Dicke der Unterlage 50 μm
oder mehr beträgt.
Die Dicke beträgt besser
noch 60 μm
oder mehr. Das Verfahren zum Ausbilden der Unterlage wird in der
folgenden Erläuterung des
Beschichtungsverfahrens beschrieben.
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Die
Decklage der erfindungsgemäßen Feder
hoher Haltbarkeit wird von einer Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
gebildet, die ein Epoxidharz und ein Polyesterharz enthält. Als
Epoxidharz können bei
dieser Beschichtung ein oder mehr der oben beschriebenen Epoxidharze
frei verwendet werden. Für
das die Unterlage bildende Epoxidharz kann in diesem Fall die gleiche
Art an Harz verwendet werden, oder es kann alternativ eine andere
Art an Harz verwendet werden. Bei dieser Beschichtung ist es wünschenswert,
ein Epoxidharz zu verwenden, dessen Epoxidäquivalentgewicht 500 oder mehr
und 2000 oder weniger beträgt. Wenn
das Epoxidäquivalentgewicht
weniger als 500 beträgt,
kann es zu Problemen wie zu einer Verblockung der Pulverbeschichtung,
einer geringeren Flexibilität
des Beschichtungsfilms usw. kommen. Und wenn das Epoxidäquivalentgewicht
mehr als 2000 beträgt,
können
sich die Schmelz- und Fließeigenschaften
der Pulverbeschichtung verschlechtern, was zu Problemen wie einem
fehlerhaften Finish des Beschichtungsfilms, einer Verschlechterung
seiner Feuchtigkeitsbeständigkeit
und Wärmebeständigkeit
usw. führt.
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Beispiele
für die
Polyesterharze in dieser Beschichtung sind Harze, die durch eine
Austausch- und Polykondensationsreaktion von Alkoholen wie Ethylenglykol,
Diethylenglykol, Triethylenglykol, Propandiol, Butandiol, Pentandiol,
Hexandiol usw. und Karbonsäuren
wie Terephthalsäure,
Maleinsäure,
Isophthalsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure usw.
erzielt werden. Diesen Säuren können entweder
allein oder als ein Gemisch von zwei oder mehr dieser Säuren verwendet
werden.
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Die
Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung wird mit der Reaktion des
Epoxidharzes und des Polyesterharzes ausgehärtet. Und zwar stellt das Epoxidharz
das Hauptharz dar, wohingegen das Polyesterharz als Aushärtungsmittel
wirkt. Das Zusammensetzungsverhältnis
des Epoxidharzes und des Polyesterharzes unterliegt keinen besonderen
Beschränkungen,
doch ist es wünschenswert,
es als Äquivalentgewichtverhältnis ausgedrückt auf
1 : 1 einzustellen.
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Darüber hinaus
ist es wünschenswert,
dass die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung verschiedene Pigmente
wie ein Farbpigment, ein Streckpigment usw. enthält. Beispiele für das Farbpigment
sind anorganische Pigmente wie Ruß, Titandioxid, Colcothar bzw.
Eisenrot, Ocker usw., organische Pigmente wie Quinacridonrot, Phthalocyaninblau,
Benzidingelb usw. Beispiele für
das Streckpigment sind Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Talk,
Siliziumoxid, Bariumsulfat usw. Insbesondere das Streckpigment ist
wichtig, da es die mechanischen Eigenschaften des Beschichtungsfilms
beeinflusst. Wenn zum Beispiel der Durchmesser der das Streckpigment
bildenden Teilchen klein ist, verbessern sich die mechanischen Eigenschaften
wie die Biegeeigenschaften des Beschichtungsfilms und verbessert
sich demnach die Absplitterungsbeständigkeit. Wenn zum Beispiel
Calciumcarbonat als Streckpigment verwendet wird, ist es wünschenswert,
seinen mittleren Teilchendurchmesser auf etwa 0,5 μm festzulegen.
Außerdem ändert sich
die Schlagfestigkeit usw. des Beschichtungsfilms mit der Teilchengestalt,
etwa mit einer Lamellengestalt, einer unregelmäßigen Gestalt, einer nadelförmigen Gestalt
usw. Unter dem Gesichtspunkt einer besseren Absplitterungsbeständigkeit
ist es wünschenswert,
das Streckpigment in einer nadelförmigen oder unregelmäßigen Gestalt
zu verwenden.
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Der
Pigmentanteil unterliegt keinen besonderen Beschränkungen,
doch ist es zum Beispiel unter dem Gesichtspunkt der Deckeigenschaften
wünschenswert,
dass der Pigmentanteil 2 Gew.-% oder mehr von 100 Gew.-% des Beschichtungsgesamtgewichts
beträgt,
Unter Berücksichtigung
der Dispergiereigenschaften des Pigments ist es andererseits wünschenswert,
dass der Pigmentanteil 60 Gew.-% oder weniger von 100 Gew.-% des
Beschichtungsgesamtgewichts beträgt.
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Die
Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung kann bei Bedarf neben den
oben beschriebenen Stoffen verschiedene Additive enthalten. Beispiele
für die
Additive sind ein Oberflächeneinstellmittel,
ein UV-Absorber, ein Oxidationshemmer, ein Antistatikmittel, ein
Feuerschutzmittel usw.
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Die
Dicke der Decklage unterliegt bei der erfindungsgemäßen Feder
hoher Haltbarkeit keinen besonderen Beschränkungen. Unter dem Gesichtspunkt
einer besseren Absplitterungsbeständigkeit ist es jedoch wünschenswert,
dass die Dicke der Decklage 200 μm
oder mehr beträgt.
Die Dicke der Decklage beträgt
besser noch 400 μm
oder mehr. Unter Berücksichtigung
der daraus ableitbaren Eigenschaften auf die Verformung der Feder
ist es andererseits wünschenswert,
dass die Dicke der Decklage 1200 μm
oder weniger beträgt.
Das Verfahren zum Bilden der Decklage wird in der folgenden Erläuterung
des Beschichtungsverfahrens beschrieben.
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– Beschichtungsverfahren
für Feder
hoher Haltbarkeit –
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Das
erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren
für die
Feder hoher Haltbarkeit enthält
einen Unterlagenaufbringungsschritt, einen Aufbringungsschritt und
einen Wärme behandlungsschritt.
Im Folgenden wird nacheinander jeder Schritt erläutert.
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(1) Unterlagenaufbringungsschritt
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Dieser
Schritt ist ein Schritt, bei dem eine 75 Gew.-% oder mehr Zink enthaltende
Epoxidharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht wird, an einer Oberfläche einer
Feder anzuhaften. Die Gestaltung, das Material usw. der zu beschichtenden
Feder unterliegen keinen besonderen Beschränkungen und entsprechen denen der
oben beschriebenen erfindungsgemäßen Feder
hoher Haltbarkeit. Des Weiteren bezeichnet der Ausdruck „einer
Oberfläche
einer Feder" nicht
nur eine unbeschichtete Oberfläche
einer Feder, sondern auch eine Oberfläche eines Films aus einem Phosphat
wie Zinkphosphat, Eisenphosphat usw., wenn dieser auf der unbeschichteten
Oberfläche
der Feder ausgebildet ist. Um die Korrosionsbeständigkeit und die Haftung des
Beschichtungsfilms weiter zu verbessern, ist es wünschenswert,
vorher den Phosphatfilm auszubilden. In diesem Fall kann das Beschichtungsverfahren
der Erfindung einen Vorbehandlungsschritt enthalten, bei dem vor
diesem Schritt auf der unbeschichteten Oberfläche der Feder der Phosphatfilm
ausgebildet wird.
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Das
Ausbilden des Phosphatfilms kann in dem Vorbehandlungsschritt nach
einem weithin bekannten Verfahren erfolgen. Es kommen zum Beispiel
das Eintauchverfahren, bei dem die Feder in ein Bad aus einer Phosphatlösung eingetaucht
wird, das Sprühverfahren,
bei dem mit einer Sprühkanone
eine Phosphatlösung auf
die Feder gesprüht
wird, oder andere Verfahren in Frage. Außerdem entspricht das Filmgewicht
des ausgebildeten Phosphatfilms und die Art, die Kristallgestalt
usw. des Phosphats denen der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Feder
hoher Haltbarkeit.
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Die
in diesem Schritt verwendete Epoxidharz-Pulverbeschichtung ist die
gleiche wie bei der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Feder
hoher Haltbarkeit. Und zwar ist es wünschenswert, dass die Epoxidharz-Pulverbeschichtung
75 Gew.-% oder mehr Zink, ein Epoxidharz und mindestens einen Stoff
enthält,
der aus vorbestimmten Aushärtungsmitteln
und Block-Isocyanat ausgewählt
wird. Die Epoxidharz-Pulverbeschichtung kann in diesem Schritt mit
einem normal verfügbaren
Verfahren zur Pulverbeschichtung, etwa mit dem elektrostatischen
Beschichtungsverfahren, dem elektrostatischen Fließbetteintauchverfahren,
dem Fließbetteintauchverfahren
usw. dazu gebracht werden, an der Oberfläche der Feder anzuhaften.
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(2) Decklagenaufbringungsschritt
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Dieser
Schritt ist ein Schritt, bei dem eine Epoxid/olyesterharz-Pulverbeschichtung
dazu gebracht wird, an dem sich aus der Epoxidharz-Pulverbeschichtung
zusammensetzenden Unterlagenfilm anzuhaften. Wie oben beschrieben
wurde, kann der „Unterlagenfilm", an dem in diesem
Schritt die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung anhaften soll,
abhängig
davon, ob nach dem Unterlagenaufbringungsschritt eine Erhitzung
stattfindet oder nicht, sowie abhängig vom Erhitzungsgrad verschiedene
Zustände
einnehmen. Wenn nämlich
zwischen dem Unterlagenaufbringungsschritt und diesem Schritt ein
Schritt vorhanden ist, bei dem die anhaftende Epoxidharz-Pulverbeschichtung
bis zur Beendigung des Aushärtens
erhitzt wird (2 mal Beschichten, 2 mal Wärmebehandeln), wird der „Unterlagenfilm" zu einem Film, in
dem die Epoxidharz-Pulverbeschichtung ausgehärtet ist. Und wenn zwischen
dem Unterlagenaufbringungsschritt und diesem Schritt ein Zwischenheizschritt
vorhanden ist, bei dem die anhaftende Epoxidharz-Pulverbeschichtung
bei einer verhältnismäßig geringen
Temperatur unter Voranschreiten des Aushärtens erhitzt wird (2 mal Beschichten,
1,5 mal Wärmebehandeln),
wird der „Unterlagenfilm" zu einem (im halb
ausgehärteten
Zustand befindlichen) Film, bei dem die Epoxidharz-Pulverbeschichtung
im Begriff ist, ausgehärtet
zu werden. Wenn dieser Schritt andererseits ohne ein Erhitzen nach
dem Unterlagenaufbringungsschritt durchgeführt wird, (2 mal Beschichten,
1 mal Wärmebehandeln),
wird der „Unterlagenfilm" zu einem Film, in
dem die Epoxidharz-Pulverbeschichtung
weiter daran anhaftet.
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Die
Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung ist für diesen Schritt die gleiche
wie bei der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Feder hoher Haltbarkeit.
Und zwar ist es wünschenswert,
dass die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung neben einem Epoxidharz
und einem Polyesterharz ein vorbestimmtes Pigment enthält. Die
Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung kann in diesem Schritt ähnlich wie
im Unterlagenaufbringungsschritt mit dem elektrostatischen Beschichtungsverfahren,
dem elektrostatischen Fließbetteintauchverfahren,
dem Fließbetteintauchverfahren
usw. dazu gebracht werden, an dem Unterlagenfilm anzuhaften.
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(3) Wärmebehandlungsschritt
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Dieser
Schritt ist ein Schritt, bei dem der Unterlagenfilm und die daran
anhaftende Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung wärmebehandelt
werden. Der „Unterlagenfilm" kann in diesem Schritt
ebenfalls verschiedene Zustände
einnehmen, wie sie beim oben beschriebenen Decklagenaufbringungsschritt
erläutert wurden.
Beim Durchführen
dieses Schritts werden die Unterlage und die Decklage gebildet.
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Die
Wärmebehandlungstemperatur
unterliegt zwar keinen besonderen Beschränkungen, doch passt eine Temperatur
von 160°C
oder mehr und 220°C
oder weniger. Es genügt
eine Wärmebehandlungszeit
von etwa 20 Minuten. Die Wärmebehandlung
kann außerdem
mit normal verfügbaren
Elektroöfen,
Winkelöfen usw.
erfolgen.
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Unter
dem Gesichtspunkt einer noch besseren Haftung der Beschichtungsfilme
kann dieses Beschichtungsverfahren mittels eines Verfahrens ausgeführt werden,
das vor dem Unterlagenaufbringungsschritt einen Vorheizschritt,
bei dem eine Feder auf 70°C
oder mehr und 180°C
oder weniger vorgeheizt wird, und zwischen dem Unterlagenaufbringungsschritt
und dem Decklagenaufbringungsschritt einen Zwischenheizschritt enthält, bei
dem die anhaftende Epoxidharz-Pulverbeschichtung bei einer Temperatur
von 90°C
oder mehr und 180°C oder
weniger erhitzt wird, und bei dem der Wärmebehandlungsschritt bei einer
Temperatur von 160°C
oder mehr und 220°C
oder weniger erfolgt (2 mal Beschichten, 1,5 mal Wärmebehandeln).
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Bei
diesem Verfahren wird die Epoxidharz-Pulverbeschichtung, nachdem
sie auf die vorgeheizte Oberfläche
der Feder aufgebracht wurde, durch Erhitzung oder mittels Nachwärme dazu
gebracht, um ein gewisses Maß weiter
auszuhärten.
Als nächstens
wird die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
dazu gebracht anzuhaften und wärmebehandelt.
Und zwar werden die beiden Beschichtungsarten in diesem Wärmebehandlungsschicht
nicht auf einmal ausgehärtet,
sondern erfolgt die Wärmebehandlung
erst, nachdem das Aushärten
der Epoxidharz-Pulverbeschichtung zuvor ein gewisses Maß vorangeschritten
ist. Mit diesem Verfahren lässt
sich eine ausreichende Haftung zwischen den Lagen erzielen, wenn
die ausgebildete Unterlage und Decklage dick sind. Wenn vor dem
Unterlagenaufbringungsschritt der oben beschriebenen Vorbehandlungsschritt
durchgeführt
wird, kann der Vorheizschritt nach dem Vorbehandlungs schritt erfolgen.
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Die
jeweilige Dicke der Unterlage und der Decklage, die mit diesem Beschichtungsverfahren
gebildet werden, unterliegt keinen besonderen Beschränkungen.
Wie oben beschrieben wurde, ist es jedoch unter dem Gesichtspunkt
einer ausreichenden Korrosionsbeständigkeit wünschenswert, dass die Dicke
der Unterlage 50 μm
oder mehr beträgt.
Und um die Absplitterungsbeständigkeit
weiter zu verbessern, ist es wünschenswert, dass
die Dicke der Decklage 200 μm
oder mehr beträgt.
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Zusammengefasst
enthält
das bevorzugte Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens
einen Vorbehandlungsschritt, bei dem auf einer unbeschichteten Oberfläche einer
Feder vorher ein Phosphatfilm ausgebildet wird, einen Vorheizschritt,
bei dem die Feder, auf der der Phosphatfilm ausgebildet worden ist,
auf 70°C
oder mehr und 180°C
oder weniger vorgeheizt wird, einen Unterlagenaufbringungsschritt,
bei dem eine 75 Gew.-% oder mehr Zink enthaltende Epoxidharz-Pulverbeschichtung
dazu gebracht wird, an der Oberfläche der Feder anzuhaften, einen
Zwischenheizschritt, bei dem die anhaftende Epoxidharz-Pulverbeschichtung
bei einer Temperatur von 90°C
oder mehr und 180°C
oder weniger erhitzt wird, einen Decklagenaufbringungsschritt, bei
dem eine Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
dazu gebracht wird, an dem sich aus der Epoxidharz-Pulverbeschichtung
zusammensetzenden Unterlagenfilm anzuhaften, und einen Wärmebehandlungsschritt,
bei dem sowohl der Unterlagenfilm als auch die daran anhaftende
Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung bei einer Temperatur von
160°C oder
mehr und 220°C
oder weniger wärmebehandelt
werden.
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Bislang
wurde ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
für die
Feder hoher Haltbarkeit und ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für das Verfahren
zu deren Beschichtung beschrieben. Allerdings sind die erfindungsgemäße Feder
hoher Haltbarkeit und das Verfahren zu deren Beschichtung nicht
auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern können
in Form von verschiedenen Ausführungsbeispielen
umgesetzt werden, die, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen,
Abwandlungen und Verbesserungen enthalten, zu denen ein Fachmann
fähig ist.
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– Versuche –
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Es
wurden unter verschiedenen Beschichtungsbedingungen Spiralfedern
beschichtet. Mit den erzielten Spiralfedern wurden verschiedene
Versuche durchgeführt,
wobei die Korrosionsbeständigkeit
usw. ausgewertet wurde. Die Versuche werden nun nacheinander erläutert.
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(1) Auswirkung der Phosphatart
im Vorbehandlungsschritt und unterschiedlicher Aushärtungsbedingungen
auf die Korrosionsbeständigkeit
-
Auf
die Oberflächen
von zwei Arten Spiralfedern, auf denen zuvor verschiedene Phosphatfilme
ausgebildet worden waren, wurde eine doppellagige Beschichtung aufgebracht,
die sich aus einer Unterlage und einer Decklage zusammensetzte.
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Zunächst wurde
auf einer unbeschichteten Oberfläche
einer aus SUP7 bestehenden Spiralfeder (Drahtdurchmesser Φ 13,9 mm,
Federdurchmesser Φ 136
mm, Traglast 1,0 bis 2,9 (kN)) mit dem Sprühverfahren ein Eisenphosphatfilm
ausgebildet. Außerdem
wurde mit dem gleichen Verfahren auf einer unbeschichteten Oberfläche einer
vergleichbaren Spiralfeder ein Zinkphosphatfilm ausgebildet. Das
Filmgewicht der Phosphatfilme betrug jeweils etwa 2,2 g/m2 und der mittlere Durchmesser der Phosphatkristalle
jeweils etwa 3 μm.
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Als
nächstes
wurden beide Spiralfedern in eine Lackierstraße gesetzt und jeweils auf
80°C erhitzt. Dann
wurde mittels einer Koronaentladung-Beschichtungskanone eine Epoxidharz-Pulverbeschichtung
dazu gebracht, an der Oberfläche
jeder Spiralfeder anzuhaften. Die Epoxidharz-Pulverbeschichtung
enthielt hauptsächlich „EpikoteTM 1002" (hergestellt
von Japan Epoxy Resins Co., Ltd.) als Epoxidharz, Zink, „ARADURTM 2844" (hergestellt
von Vantico Co.) als Aushärtungsmittel
und „VESTAGONTM B1530" (hergestellt
von Degussa Corp.) als Block-Isocyanat. Der Anteil jedes Stoffs
in der Epoxidharz-Pulverbeschichtung war wie folgt. Zink: 80 Gew.-%,
Aushärtungsmittel:
0,8 Gew.-%, Block-Isocyanat: 1,0 Gew.-%. Außerdem betrug das Epoxidäquivalentgewicht
von „Epikote
1002" etwa 650.
Dann wurde jede Spiralfeder, an der die Epoxidharz-Pulverbeschichtung
anhaftete, 15 Minuten lang bei 115°C erhitzt.
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Als
nächstes
wurde jede Spiralfeder auf Normaltemperatur abgekühlt, um
dann mittels einer Koronaentladung-Beschichtungskanone eine Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
dazu zu bringen, an dem sich aus der Epoxidharz-Pulverbeschichtung
zusammensetzenden Unterlagenfilm anzuhaften. Die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
enthielt hauptsächlich
aus „Epikote
1003" (hergestellt
von Japan Epoxy Resins Co., Ltd.) als Epoxidharz, „U-PiCA
coatGV-250" (hergestellt
von Japan U-PiCA Company, Ltd.) als Polyesterharz, Ruß und Calciumcarbonat
(Markenname „Sun
Light" (mittlerer
Teilchendurchmesser: 0,51 μm),
hergestellt von Takehara Kagaku Kogyo Co., Ltd.). Der Anteil jedes
Stoffs in der Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung war wie folgt.
Epoxidharz: 33 Gew.-%, Polyesterharz: 33 Gew.-%, Ruß: 1,5 Gew.-%,
Calciumcarbonat: 26 Gew.-%. Außerdem
betrug das Epoxidäquivalentgewicht
von „Epikote
1003" etwa 720.
Dann wurden beide Spiralfedern 20 Minuten lang bei 185°C wärmebehandelt.
Dieses Beschichtungsverfahren wird aufgrund der Aushärtungsbedingungen
als ein Verfahren mit 2 mal Beschichten, 1,5 mal Wärmebehandeln
(2C1,5B) bezeichnet.
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Ähnlich wie
bei dem vorstehenden Verfahren wurde auf den Oberflächen von
zwei Arten Spiralfedern eine doppellagige Beschichtung aufgebracht,
wobei die Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
jedoch ohne eine Erhitzung nach dem Anhaften der Epoxidharz-Pulverbeschichtung
dazu gebracht wurde anzuhaften. Dieses Beschichtungsverfahren wird
als Verfahren mit 2 mal Beschichten, 1 mal Wärmebehandeln (2C1B) bezeichnet.
Die Dicke der ausgebildeten Unterlage betrug bei jedem Verfahren
60 μm und
die Dicke der Decklage 240 μm.
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Die
beschichteten Spiralfedern wurden einen Korrosionsbeständigkeitsversuch
unterzogen. Die Vorgehensweise bei dem Korrosionsbeständigkeitsversuch
war wie folgt. Zunächst
wurde auf jede Spiralfeder 21 Stunden lang bei 35°C Salzwasser
(NaCl-Konzentration 5%) aufgesprüht.
Als nächstes
wurden die Spiralfedern 3 Stunden lang natürlich in Luft trocknen gelassen.
Der Zyklus aus Aufsprühen
von Salzwasser und natürlicher
Trocknung wurde insgesamt 5 mal durchgeführt. Dann wurden die sich ergebenden
Spiralfedern 3000 mal unter zwei Arten von Bedingungen, nämlich Normaltemperatur
und einer niedrigen Temperatur von –10°C gerüttelt. Die Korrosionsbeständigkeit
wurde anhand von Werten ermittelt, die aus der Formel [(Anzahl Fehler – Anzahl
Rost)/Anzahl Fehler·100]
berechnet wurden. Mit Zunahme der berechneten Werte nimmt die Anzahl an
Roststellen ab, was zeigt, das die Korrosionsbeständigkeit
hoch ist. Die Auswertungsergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
In Tabelle 1 sind auch die Auswertungsergebnisse von Spiralfedern
angegeben, auf die eine einlagige Beschichtung aus nur der Decklage
ohne jegliche Unterlage aufgebracht worden war.
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Wie
aus Tabelle 1 hervorgeht, zeigt die doppellagige Beschichtung unabhängig vom
Beschichtungsverfahren und der Versuchstemperatur eine höhere Korrosionsbeständigkeit
als die einlagige Beschichtung. So zeigen insbesondere die Spiralfedern,
auf denen die Zinkphosphatfilme ausgebildet wurden, eine hohe Korrosionsbeständigkeit.
Bei den Spiralfedern, auf denen die Zinkphosphatfilme ausgebildet
wurden, ließ sich kaum
ein Unterschied der Korrosionsbeständigkeit als Folge des Beschichtungsverfahrens
beobachten. Im Fall der Eisenphosphatfilme war die Korrosionsbeständigkeit
dagegen bei dem Verfahren 2 mal Beschichten, 1 mal Wärmebehandeln
etwas höher.
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(2) Wirkung eines unterschiedlichen
Zinkanteils in der Unterlage auf die Korrosionsbeständigkeit
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Es
wurde eine doppellagige Beschichtung auf Spiralfedern aufgebracht,
wobei der Zinkanteil in der die Unterlage bildenden Epoxidharz-Pulverbeschichtung
geändert
wurde. Vorher wurden auf Oberflächen
der Spiralfedern Zinkphosphatfilme ausgebildet. Das Beschichtungsverfahren
entsprach dem unter Punkt (1) beschriebenen Verfahren mit 2 mal
Beschichten, 1,5 mal Wärmebehandeln.
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Mit
den beschichteten Spiralfedern wurde ein Korrosionsbeständigkeitsversuch
durchgeführt.
Der Korrosionsbeständigkeitsversuch
entsprach einem Salzsprühversuch
nach JIS Z 2371, bei dem die auf den Spiralfedern ausgebildeten
beschichteten Oberflächen
durchtrennt wurden und 2000 Stunden lang Salzwasser aufgesprüht wurde.
Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
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Wie
sich aus Tabelle 2 ergibt, bildete sich Rost, als der Zinkanteil
64 Gew.-% oder weniger betrug. Als der Zinkanteil jedoch 75 Gew.-%
oder mehr betrug, bildete sich kein Rost. Anhand dieser Versuchsergebnisse konnte
bestätigt
werden, dass der Zinkanteil in der Unterlage auf 75 Gew.-% oder
mehr festgelegt werden muss, um eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit
zu erzielen.
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(3) Wirkung einer unterschiedlichen
Unterlagendicke auf die Korrosionsbeständigkeit
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Es
wurde eine doppellagige Beschichtung auf Spiralfedern aufgebracht,
wobei die Dicke der Unterlage geändert
wurde. Vorher wurden auf Oberflächen
der Spiralfedern Zinkphosphatfilme ausgebildet. Das Beschichtungsverfahren
entsprach dem unter Punkt (1) beschriebenen Verfahren mit 2 mal
Beschichten, 1,5 mal Wärmebehandeln.
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Mit
den beschichteten Spiralfedern wurde ein Korrosionsbeständigkeitsversuch
durchgeführt.
Der Korrosionsbeständigkeitsversuch
entsprach wie bei dem obigen Versuch einem Salzsprühversuch
nach JIS Z 2371, bei dem die auf den Spiralfedern ausgebildeten
beschichteten Oberflächen
durchtrennt wurden und 2000 Stunden lang Salzwasser aufgesprüht wurde.
Die Versuchergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.
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Wie
aus Tabelle 3 hervorgeht, gab es keine Änderung des Erscheinungsbildes,
als die Dicke der Unterlage 40 μm
oder mehr betrug. Allerdings bildete sich bei 40 μm in den
durchtrennten Teilen Rost und wurde ein Abschälen um etwa 0 bis 2 mm beobachtet.
Bei 20 μm
zeigt das Erscheinungsbild Rostsprenkel, bildete sich in den durchtrennten
Teilen Rost und wurde ein Abschälen
um etwa 2 mm beobachtet. Aus diesen Versuchergebnissen ergibt sich,
dass die Dicke der Unter lage vorzugsweise auf 50 μm oder mehr
festgelegt werden sollte.
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(4) Wirkung unterschiedlicher
die Decklage bildender Harzbestandteile auf die Abrasionsbeständigkeit
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Ähnlich wie
bei dem unter Punkt (1) beschriebenen Verfahren mit 2 mal Beschichten,
1,5 mal Wärmebehandeln
(Vorbehandlung: Zinkphosphatfilm) wurde auf eine Spiralfeder eine
Beschichtung aufgebracht. Bei dieser Beschichtung betrug die Dicke
der Unterlage 79 μm
und die Dicke der Decklage 400 μm.
Die beschichte Spiralfeder wurde als Feder nach Ausführungsbeispiel
1 in Teile geschnitten.
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Andererseits
wurde beim Beschichten mit dem Verfahren 2 mal Beschichten und 1,5
mal Wärmebehandeln
eine zweilagige Beschichtung auf eine Spiralfeder aufgebracht, bei
der es Änderungen
bei der Beschichtung der Decklage und der Dicke jeder Lage gab.
Und zwar wurde die oben beschriebene Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
durch eine Beschichtung ersetzt, die ein Ethylen-Acryl-Copolymer
als Harzbestandteil enthielt. Die Dicke der Unterlage betrug 70 μm und die
Dicke der Decklage 380 μm.
Die beschichtete Spiralfeder wurde als eine Feder nach Vergleichsbeispiel
1 in Teile geschnitten.
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Der
Abrasionsbeständigkeitsversuch
erfolgte mit den Federn des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels
1 und des Vergleichsbeispiels 1 mittels einer HEIDON Reibabrasionstestmaschine
(hergestellt von Shinto Scientific Co., Ltd.). Beide Federn wurden
zunächst
auf einem Bett der Testmaschine platziert, um dann einen zylinderförmigen Stift
(Φ 2,2
mm) darauf zu setzen. Die Oberflächenrauheit
(Ra) des Stifts betrug 0,45 μm
und die Kontaktfläche
mit der Feder 3,80 mm2. Das Bett, auf dem
sich die beiden Federn befanden, wurde in eine Hubbewegung versetzt,
sodass sich die Feder beim Vollausschlag ausdehnte, während von
der Oberseite des Stifts aus eine Last von 500 g aufgebracht wurde.
Die Hubgeschwindigkeit betrug 600 mm/Minute und die Hubweite 12
mm. Die Abrasionsmenge ergab sich jeweils aus der Filmdickendifferenz
der Feder vor und nach dem Versuch. Der Ergebnisse des Abrasionsbeständigkeitsversuchs
sind in Tabelle 4 angegeben.
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Wie
aus Tabelle 4 hervorgeht, betrug die Abrasionsmenge bei der Feder
des Vergleichsbeispiels 1 nach 25.000 Hüben 180 μm, wohingegen die Abrasionsmenge
der Feder des Ausführungsbeispiels
1 nach 50.000 Hüben,
dem Doppelten des Vergleichsbeispiels 1, 90 μm betrug, also die Hälfte wie
bei der Feder des Vergleichsbeispiels 1. Anhand dieser Versuchsergebnisse
bestätigte
sich, dass die Feder des Ausführungsbeispiels
1 eine hervorragende Abrasionsbeständigkeit hat.
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(5) Auswertung der Absplitterungsbeständigkeit
mit SAICAS Gerät
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Ähnlich wie
bei dem unter Punkt (1) beschriebenen Verfahren mit 2 mal Beschichten,
1,5 mal Wärmebehandeln
(Vorbehandlung: Zinkphosphatfilm) wurde auf Spiralfedern eine Beschichtung
aufgebracht. Es wurden zwei Beschichtungsarten durchgeführt, wobei
die Dicke jeder Lage geändert
wurde. Bei der einen Beschichtung betrug die Dicke der Unterlage
72 μm und
die Dicke der Decklage 358 μm.
Bei der anderen Beschichtung betrug die Dicke der Unterlage 85 μm und die
Dicke der Decklage 552 μm.
Die beschichteten Spiralfedern wurden in Teile geschnitten und den
später
beschriebenen Versuchen unterzogen (Ausführungsbeispiele 2 und 3).
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Andererseits
wurden mit dem gleichen Verfahren mit 2 mal Beschichtung, 1,5 mal
Wärmebehandeln eine
Beschichtung auf Spiralfedern aufgebracht, bei der die für die Decklage
verwendete Beschichtung geändert
wurde. Und zwar wurde die oben beschriebne Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
durch eine Beschichtung ersetzt, die ein Ethylen-Acryl-Copolymer als Harzbestandteil
enthielt. Dabei wurden zwei Beschichtungsarten durchgeführt, wobei
die Dicke jeder Lage geändert
wurde. Bei der einen Beschichtung betrug die Dicke der Unterlage
70 μm und
die Dicke der Decklage 400 μm.
Bei der anderen Beschichtung betrug die Dicke der Unterlage 30 μm und die
Dicke der Decklage 470 μm.
Es wurden Teile der beschichteten Spiralfedern herausgeschnitten
und den später
beschriebenen Versuchen unterzogen (Vergleichsbeispiele 2 und 3).
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Die
vier oben beschriebenen Prüfkörperarten
wurden mittels eines SAICAS Geräts
(„SAICAS
BN-1", hergestellt
von Daipla Wintes Co., Ltd.) einem Schneidversuch unterzogen, um
die Schälfestigkeit
und die Abscherfestigkeit der Filme zu messen. Es kann davon ausgegangen
werden, dass die Absplitterungsbeständigkeit mit zunehmender Schälfestigkeit
und Abscherfestigkeit der Filme zunimmt. Die Ergebnisse des Schneidversuchs
sind in den 1 bis 3 gezeigt. 1 zeigt
den Zusammenhang zwischen der Filmdicke und der Schälfestigkeit, 2 den
Zusammenhang zwischen der Filmdicke und der Abscherfestigkeit und 3 die
Schälfestigkeit
und die Abscherfestigkeit pro Einheitsfilmdicke beim Ausführungsbeispiel
2 und beim Vergleichsbeispiel 2.
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Wie
aus 1 hervorgeht, waren die Schälfestigkeiten der Beschichtungsfilme
bei den Ausführungsbeispielen
2 und 3 höher
als bei den Vergleichsbeispielen 2 und 3. Daraus ergibt sich, dass
die Haftung der Beschichtungsfilme bei den Ausführungsbeispielen 2 und 3 hoch
ist. Wie sich aus
-
2 ergibt,
war bei den Ausführungsbeispielen
2 und 3 auch die Abscherfestigkeit der Beschichtungsfilme höher als
bei den Vergleichsbeispielen 2 und 3. Daraus ergibt sich, dass die
Festigkeit der Beschichtungsfilme bei den Ausführungsbeispielen 2 und 3 hoch
ist. Des Weiteren ergibt sich aus 3, dass die
Schälfestigkeit
und die Abscherfestigkeit beim Ausführungsbeispiel 2 pro Einheitsfilmdicke
höher ist.
Anhand dieser Ergebnisse bestätigte
sich, dass die mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren
beschichteten Beschichtungsfilme eine hohe Haftung und eine hohe
Festigkeit zeigen und eine hervorragende Absplitterungsbeständigkeit
haben.
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GEWERBLICHE
ANWENDBARKEIT
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Die
erfindungsgemäßen Federn
hoher Haltbarkeit sind in Motorfahrzeugen, gleisgebundenen Zügen usw.
verwendbar und insbesondere als Tragfedern für Motorfahrzeuge geeignet.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
wird eine Feder hoher Haltbarkeit, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit
und Absplitterbeständigkeit
hat, und ein Beschichtungsverfahren zum Ausbilden einer solchen
Feder beschrieben. Auf einer Oberfläche der Feder wird ein doppellagiger
Beschichtungsfilm ausgebildet, der sich aus einer Unterlage und einer
Decklage zusammensetzt, um diese Feder hoher Haltbarkeit zu erzielen.
Das Beschichtungsverfahren enthält
einen Unterlagenaufbringungsschritt, bei dem eine 75 Gew.-% oder
mehr Zink enthaltende Epoxidharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht
wird, an der Oberfläche
der Feder anzuhaften, einen Decklagenaufbringungsschritt, bei dem
eine Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung dazu gebracht wird,
an einem sich aus der Epoxidharz-Pulverbeschichtung
zusammensetzenden Unterlagenfilm anzuhaften, und einen Wärmebehandlungsschritt,
bei dem der Unterlagenfilm und die daran anhaftende Epoxid/Polyesterharz-Pulverbeschichtung
wärmebehandelt
werden.