Анодирование тормозных суппортов

На данный момент доля алюминиевых деталей автомобильных тормозных систем на рынке и требования к качеству сопутствующих элементов повышаются. Такие факторы, как коррозионная защита, обеспечивающая надежность тормозной системы, и декоративные свойства, особенно важны как для краткосрочной, так и для длительной эксплуатации.

Алюминиевые сплавы сейчас составляют большую долю материалов компонентов тормозных систем, и анодирование таких материалов требует соблюдения особых процедур специалистами и поставщиками. Рассмотрим требования и технические характеристики тормозных суппортов из анодированного алюминия, которые используются в автомобильной промышленности, принимая во внимание сопутствующие процессы и алюминиевые сплавы.

РЫНОК

Современные автомобильные тормозные системы, как правило, изготавливают из чугуна или же они состоят из комбинации чугунного кронштейна и алюминиевого корпуса тормозного суппорта. Для достижения такой же прочности как у сопоставимых чугунных суппортов алюминиевые суппорты обычно имеют большие размеры, тем не менее они все равно обеспечивают относительное облегчение конструкции. В связи с ограничением пространства и использованием меньшей силы алюминиевые тормозные суппорты в автомобилях малого и среднего размера обычно устанавливаются только на заднем мосту. В более крупных транспортных средствах достаточно свободного пространства для их установки на передний мост.

Для защиты от коррозии чугунных деталей тормозов и улучшения их внешнего вида на корпуса суппортов обычно наносят гальванические покрытия, такие как цинк, цинк/никель, и/или окрашивают их. Алюминиевые корпуса тормозных суппортов для серийных автомобилей, которые обычно не требуют особой защиты от коррозии, поставляются без поверхностной обработки или проходят только пассивацию.

Для автомобилей более высокого уровня тормозные суппорты могут быть анодированы. Такая дополнительная обработка обеспечивает более качественную защиту от коррозии, улучшает износостойкость и внешний вид. Кроме того, поверхности могут быть окрашены в декоративных целях в процессе анодирования или после него. В основе многих технических требований лежит стандарт VDA 237-300, охватывающий защиту поверхности тормозных суппортов.

ТРЕБОВАНИЯ

Степень защиты и соответствующая обработка зависят от области применения. Различают поверхности необработанные, окрашенные, стандартно анодированные и твердоанодированные. Обычно используются алюминиевые сплавы с общим максимальным содержанием легирующих элементов 10% и максимальным содержанием меди 2% (максимум 5% для твердоанодированных поверхностей). Известно, что для деталей тормозных систем хорошо подходят такие сплавы как AlSi7Mg и AlSi5Cu4.

ТРЕБОВАНИЯ К НАЗВАННЫМ ВЫШЕ ТИПАМ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ:

Необработанные поверхности. Алюминиевые суппорты с минимальными требованиями к коррозионной защите и внешнему виду обычно не проходят обработку поверхности после отливки и механической обработки.

Окрашенные поверхности. Окраска корпусов тормозных суппортов выполняется не только в декоративных целях, но и для обеспечения долговременной защиты от коррозии. Зачастую краску наносят на поверхность тормозного седла в прямом поле зрения. Такие детали сначала проходят подготовку к пассивации, не содержащей шестивалентный хром, окрашиваются, затем механически обрабатываются и анодируются. Поверхности корпусов тормозных суппортов должны иметь однородный цвет и структуру, подобно поверхностям сопряженных деталей, таких как скоба тормозного суппорта. К этим деталям предъявляются такие же функциональные требования, как и к неокрашенным суппортам.

Анодированные поверхности. Для анодированных поверхностей требование к толщине оксидного слоя обычно предусматривает 5-25 микрон (0,6-1 мил). При таких жестких ограничениях необходимо учитывать, что в процессе анодирования материал удаляется. Эти требования не всегда распространяются на всю деталь, зачастую они применяются к основным поверхностям.

Требования и стандарты для анодированных поверхностей включают:

  • внешний вид и цвет (однородный);
  • толщина оксидного слоя (UNI EN ISO 2360 или UNI EN ISO 1463);
  • размеры / допуски (согласно чертежу);
  • шероховатость (согласно чертежу);
  • коррозионная стойкость (UNI EN ISO 9227 или ASTM B117);
  • функциональность (согласно требованиям компании);
  • светостойкость (ISO 2135);
  • стойкость к воздействию жидкостей (бензин, чистящие средства, UNI EN  ISO 2812-1), используемых для окрашенных поверхностей;
  • стойкость к очистке под высоким давлением (согласно требованиям компании), часто применяемой для окрашенных поверхностей.

Жесткие требования к алюминиевым компонентам тормозной системы делают анодирование предпочтительным методом обработки.

В зависимости от области применения стандартно анодированные покрытия обычно используются для корпусов тормозных суппортов, а твердоанодированные – для поршней и других деталей, которым требуется высокая степень износостойкости и средняя коррозионная стойкость.

Анодные пленки могут быть бесцветными или окрашенными.  Окрашивание выполняется путем крашения оксидного слоя органическим красителем. Заключительная стадия процесса анодирования — уплотнение с использованием горячей воды, солей никеля или хрома.

Некоторые спецификации требуют применения модификатора трения, например, политетрафторэтилена (ПТФЭ). Минимальное требование состоит в том, чтобы поверхность после анодирования была гладкой и без пятен.

Требования к высокой степени коррозионной защиты предписывают, чтобы толщина оксидного слоя была 15-25 микрон (0,6-1 мил), до 30 микрон (1,2 мил) — при твердом анодировании, для автомобильных тормозных суппортов и других деталей тормозной системы. Чтобы обеспечить достаточную точность, измерение толщины следует выполнять на механически обработанной поверхности. Рекомендуется использовать метод вихревых токов в соответствии со стандартом UNI EN ISO 2360 или микроскопический метод в соответствии со стандартом UNI EN ISO 1463.

Коррозионная стойкость определяется по результатам испытаний в нейтральном солевом тумане (NSS) в соответствии со стандартом UNI EN ISO 9227 или ASTM B117. Требования к коррозионной стойкости в нейтральном солевом тумане зависят от толщины и типа уплотнения, но, как правило, требуемый диапазон составляет 120 — 480 часов с появлением белой ржавчины менее 1%. Также может быть выставлено требование к коррозионной стойкости не менее 720 часов с появлением менее 5% белой ржавчины.

Оценка качества уплотнения также должна выполняться как минимум через 48 часов после анодирования. Обычно используется испытание с применением капли красителя после предварительного травления кислотой в соответствии со стандартом ISO 2143:2010 (максимальное значение 1).

Средняя твердость твердоанодированных слоев составляет примерно 400 HV (твердость по Виккерсу). При использовании алюминиевых сплавов с содержанием меди более 1% средняя твердость покрытия будет немного меньше, около 300 HV.

ПРОЦЕСС АНОДИРОВАНИЯ

Следование требованиям, описанных в данной статье, для анодирования автомобильных тормозных суппортов соответствует общим параметрам, указанным в таблицах 1 и 2.

Как и в случае с предварительной обработкой перед анодированием, тормозные суппорты должны быть обезжирены, раскислены и иногда осветлены. В зависимости от требований заказчика детали также могут быть сначала пескоструйно обработаны, механически отшлифованы или отполированы.

Ванны электролитического полирования, в частности, можно использовать для мелких деталей, чтобы обеспечить однородность оксидного слоя и улучшить их внешний вид Анодные оксидные слои, обладающие свойствами коррозионной защиты, требуют уплотнения. Это может быть гидротермическое уплотнение с использованием деминерализованной воды при температуре не менее 96°C в течение 3 минут на микрон толщины слоя.

В качестве альтернативы можно использовать сочетание предварительного уплотнения при температуре не менее 60°C с последующим холодным уплотнением. Самым распространенным считается сочетание никельсодержащего уплотнения с последующим уплотнением в горячей воде. В зависимости от спецификации также применяется уплотнение на основе трехвалентного хрома (с последующим горячим уплотнением или без него).

Таблица 1. Пример процесса стандартного анодирования.

В таблице 1 представлен пример стандартного анодирования корпусов тормозных суппортов с получением толщины 20 микрон (0,8 мил) с последующим холодным уплотнением для достижения высокой степени коррозионной защиты (480 часов в нейтральном солевом тумане) для сплава AlSi7Mg.

Таблица 2. Пример процесса твердого анодирования.

В таблице 2 представлен пример твердого анодирования корпусов тормозных суппортов с получением толщины 25 микрон (1 мил) с последующей пассивацией для достижения высокой степени коррозионной защиты (120 часов с появлением белой ржавчины менее 1% и 720 часов с появлением белой ржавчины менее 5% в нейтральном солевом тумане) для сплава AlSi7Mg.

ДАЛЬНЕЙШИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РЫНКА

В связи с ужесточением требований, касающихся воздействия химической продукции на окружающую среду и безопасность, в настоящий момент возрастает потребность в безникелевых процессах уплотнения, которые протекают при низких температурах и при этом соответствуют высоким стандартам коррозионной защиты и внешнего вида. Ведущие поставщики уже инвестируют в развитие таких методов, однако существующие на сегодняшний день процессы все еще не отвечают всем потребностям рынка.

Еще одна тенденция — это стремление унифицировать внешний вид деталей тормозной системы. Внешний вид чугунных скоб с цинк-никелевым покрытием и тормозных суппортов из анодированного алюминия принципиально отличается, и на рынке еще не появилось общеприемлемое решение по этому вопросу.

Жесткие требования к алюминиевым деталям тормозной системы делают анодирование предпочтительным методом окончательной обработки, однако специалисты по нанесению покрытий и поставщики по-прежнему должны тесно сотрудничать для разработки оптимальных процессов, соответствующих требованиям производителей оборудования.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Разработка и оптимизация технологических схем
Разработка и оптимизация технологических схем
Статья является одной из завершающих в цикле работ автора, посвящённых разработке и путям создания действительно…
Алексеев А.Н.
15.10.2020
446
Инновации в области химического никелирования
Инновации в области химического никелирования
Эксперименты в основе развития технологии химического никелирования
Скотт Френсис
06.09.2022
114
Полублестящее электролитическое покрытие чистым оловом
Полублестящее электролитическое покрытие чистым оловом
Ceramistan 1031 от компании Technic — это ванна для нанесения электролитического покрытия из чистого олова,…
10.08.2022
80
Практические рекомендации по  очистке сточных вод и отработанных растворов гальванических производств
Практические рекомендации по очистке сточных вод и отработанных растворов гальванических производств
В последние годы существенно обострились проблемы, связанные с загрязнениями воды. Кардинальное решение проблемы охраны окружающей…
Перелыгин Ю.П., Пензенский ГУ
21.06.2018
1556
Покрытия PTFE для анодированного алюминия
Покрытия PTFE для анодированного алюминия
Анализируем различные способы обработки анодных оксидов
Ансельм Кун
17.07.2018
2664
Влияние выпрямления тока с точки зрения гальваников
Влияние выпрямления тока с точки зрения гальваников
Целью настоящей статьи является освещение важнейших эксплуатационных параметров, которые зависят от выбора выпрямителя и обусловливают…
Вадим Патраков, Felipe Atti Dos Santos
23.03.2021
400
Процесс нанесения покрытий на пластмассы впервые в Европе соответствует требованиям REACH
Процесс нанесения покрытий на пластмассы впервые в Европе соответствует требованиям REACH
Несколько лет назад компания Coventya запустила долгосрочный научно-исследовательский проект, направленный на удаление продуктов, содержащих Cr…
Coventya
02.08.2021
168
Минеральные кислоты в сравнении с кислой солью для активации
Минеральные кислоты в сравнении с кислой солью для активации
Преимущества замены минеральной кислоты на кислую соль при травлении.
Андре Депью, компания HUBBARD-HALL
22.08.2022
137
Применение метода анодного растворения металлов для электролитов серебрения и золочения
Применение метода анодного растворения металлов для электролитов серебрения и золочения
В основу приведенной методики легли эксперименты наших специалистов на одном из предприятий Украины. Простая, с…
В.М. Данилюк, А.И. Агеев
21.08.2018
1124