Stämpel/Etikett Security stamp/lable KONSTRUKTIONSANVISNINGAR DESIGN INSTRUCTIONS Granskad av Reviewed by Lars Åke Nilsson Tjst Dept. GUM2 tb_tvåspråkig 2006-05-09 1 (33)
ÄNDRINGSFRTECKNING RECORD OF CHANGES Ändring nummer Revision No. ÄB-nr Rev. requision No. Äo-nr Rev order No. 1 02853614 39084838 Berörda paragrafer + kort beskrivning Relevant paragraph + brief description Punkt 1 och 2: Text uppdaterad. Figurer och tabeller har placerats sist i dokumentet. Tidigare bilaga 1 utgår och tillhörande tabell infogas i huvuddokumentet. 2 02873074 39088761 Tekniska förändringar : Pkt 2.1: TB 00816974 Blästring införd (ref i pkt 6.2), samt titel ändrad på -71 och -72. Pkt 3.2: skikttjocklekskrav för gängade artiklar infört. Pkt 5.2.1: Förtydligande att texten avser fästelement i aluminium Pkt 5.2.4: Förtydligande att texten avser fästelement i stål Pkt 6.2: Krav på kompatibilitet infört. Pkt 6.3: tillägg att kromatering även utförs på zink och hårdkrom. Komplettering att värmebeständighet upp till 60 C avser oskyddade skikt. Pkt 6.4: skikttjocklekskrav kompletterade. Pkt 6.8: rekommendation om spärrskikt infört. Tabell 5: Tenn struket från grupp 2. Redaktionella förändringar : Pkt 1, 3.3, 3.3.1, 3.5, 3.6.7, 4.1.1, 4.2.1, 6.6, 6.8: nedan efter tabell/figur X har ersatts med referens i innehållsförteckning. Pkt 3.6.1, 3.6.4, 4.2.1, 6.2, 6.4, 6.5: text omskriven. Pkt 3.6.3, 3.6.5: Väder och vind har ersatt med utomhusklimat Pkt 3.7.1: löslighet ersatt av vidhäftningsbenägenhet. Pkt 5.2.3: Ytbehandling ersätter förbehandling. Tillåten ersätter rekommenderad. Figur 1: el-förzinkad ersatt av elektrolytiskt utfällt skikt på. tb_tvåspråkig 2006-05-09 2 (33)
Innehållsförteckning 1 Omfattning... 5 2 Referenser... 5 2.1 Tillhörande dokument... 5 3 Allmänna krav... 5 3.1 Material... 5 3.2 Allmänt... 5 3.3 Elektrolytisk ytbehandling... 6 3.3.1 Hål... 6 3.4 Kemisk ytomvandling... 6 3.5 Varmdoppning... 6 3.6 Målning... 7 3.6.1 Allmänt... 7 3.6.2 Val av färg... 7 3.6.3 Ytor som ska målas... 7 3.6.4 Ytor som inte ska målas... 7 3.6.5 Brutna kanter... 8 3.6.6 Ytdefekter... 8 3.6.7 Målning av hål... 8 3.7 Nötning... 8 3.7.1 Adhesiv nötning... 8 3.7.2 Abrasiv nötning... 8 4 Korrosion... 8 4.1 Atmosfärisk korrosion... 8 4.1.1 Allmänt... 8 4.2 Galvanisk korrosion... 9 4.2.1 Allmänt... 9 4.2.2 Val av fästelement... 9 5 Specifika krav... 9 5.1 Allmänt... 9 5.2 Ytbehandling... 9 5.2.1 Hål för fästelement... 9 5.2.2 Ytor med måttolerans... 9 5.2.3 O-ringsspår... 9 5.2.4 Roterande axlar med tätningsringar... 10 5.2.5 Fjädrar... 10 5.2.6 Bussningar... 10 5.2.7 Splines... 10 5.2.8 Detaljer med kuggar... 10 5.2.9 Lådkonstruktioner och fickor... 10 5.2.10 Ytor utsatta för mekaniskt slitage i samband med tätningar... 10 5.2.11 Glidytor... 10 tb_tvåspråkig 2006-05-09 3 (33)
6 Ytbehandlingsmetoder... 11 6.1 Allmänt... 11 6.2 Fosfatering... 11 6.3 Kromatering... 11 6.4 Elförzinkning... 12 6.5 Elektropolering... 12 6.6 Anodisering... 12 6.7 Blästring... 13 6.8 Hårdförkromning... 13 6.9 Varmförzinkning... 14 Bilder och tabeller... 28 tb_tvåspråkig 2006-05-09 4 (33)
1 Omfattning Denna bestämmelse är en konstruktionsanvisning som anger de material och metoder som ska användas vid ytbehandling och målning. Tabell 1 är en guide för val av ytbehandling och målning beroende på material och driftsmiljö. 2 Referenser Följande dokument utgör, i tillämplig omfattning, en del av denna bestämmelse. Såvida inte en särskild utgåva anges, avses den senaste utgåvan. 2.1 Tillhörande dokument TB 00816971 Kvalificering och applicering av grundfärger TB 00816972 TB 00816974 Kvalificering och applicering av täckfärger Blästring SS-EN 1403 Oorganiska ytbeläggningar - Galvaniska beläggningar - Metod att specificera allmänna krav SS-EN 12500 SS-EN ISO 4042 SS-EN ISO 12944-2 Korrosionsskydd av metalliska material - Korrosionsrisk i atmosfärisk miljö - Klassificering, bestämning och skattning av korrosivitet hos atmosfäriska miljöer Fästelement - Elektrolytiska beläggningar på fästelement Färg och lack - Korrosionsskydd av stålstrukturer genom målning - Del 2: Miljöklassificering 3 Allmänna krav 3.1 Material Materialval ska ske från material godkända av BAE Systems Bofors AB. 3.2 Allmänt Ytbehandling och målning ska, där så är möjligt, utföras i detaljstadiet för att öka sammanbyggnadens miljötålighet. Skarpa hörn och kanter ska generellt gradas/brytas för att öka förutsättningarna för en god ytbehandling. Ytor med krav på elektrisk ledningsförmåga ska ha elektriskt ledande ytbehandlingar alternativt ytbehandlingar med låg kontaktresistans på metalliska material. Metallpigmenterade packningar, lacker och lim kan orsaka galvanisk korrosion. Varje sådan konstruktion ska därför bedömas och skyddas på lämpligt sätt. tb_tvåspråkig 2006-05-09 5 (33)
Vid metallisk ytbeläggning av gängade artiklar ska skikttjockleken vara lägst 10 µm. 3.3 Elektrolytisk ytbehandling Vid elektrolytisk utfällning av metaller erhålls mer eller mindre jämna skikttjocklekar beroende på detaljens utformning och badens spridningsförmåga. Ytor som ligger långt från anoden samt ytor som ligger skymda av utstående delar får ett tunnar skikt än medeltjockleken. Hörn, kanter och utstående delar får ett tjockare skikt än medeltjockleken (s.k. kanteffekter, se figur 1). Vid elektrolytisk ytbehandling av höghållfasta stål måste hänsyn tas till risk för väteförsprödning. 3.3.1 Hål Vid elektrolytisk ytbehandling av hål erhålls metallutfällning till ett djup approximativt motsvarande hålets diameter, se figur 2. Elektrolytiskt ytbehandlade gängade hål blir generellt sett belagda i samma utsträckning som ogängade hål. Lämplig skikttjocklek för elektrolytiskt utfällda skikt i gängade hål anges i SS-EN ISO 4042. Om monteringssvårigheter uppstår ska gängade hål rensas. 3.4 Kemisk ytomvandling Samtliga ytor som kommer i kontakt med badet blir belagda. Ett krav är att ytorna är väl rengjorda, ingen olja, fett eller andra föroreningar får finnas på ytan. I de fall en ytoxid bildats (vid värmebehandling eller lagring) måste ytan aktiveras genom blästring eller betning för att en kemisk reaktion ska ske. Vid betning av höghållfasta material måste hänsyn tas till risk för väteförsprödning. Kemisk ytomvandling medför inga kanteffekter. 3.5 Varmdoppning Vid varmdoppning erhålls en metallbeläggning genom att artikeln doppas i smält metall. Under doppningen bildas ett legeringsskikt, med en eller flera faser, i gränsytan mellan basmetall och beläggningen. Beläggningens vidhäftning är mycket god tack vare legeringsskiktet. För artiklar som ska varmdoppas ska: metallsmältan kunna komma i kontakt med samliga ytor som ska beläggas metallsmältan fritt kunna rinna av från alla ytor vid upptagning ur badet, för att undvika droppar och rinningar inga slutna utrymmen finnas, då dessa kan medföra risk för söndersprängning av materialet pga tryckökning. Ihåliga konstruktioner som rör, behållare och svetsade förstärkningar måste förses med hål för luftning och dränering. Hålen ska placeras så att utluftningen blir god och så att betlösningar och metallsmälta lätt kan rinna ut. Rekommenderad minsta håldiameter ges i tabell 2. tb_tvåspråkig 2006-05-09 6 (33)
En sammanbyggnad bör företrädesvis utformas som mindre delar, som efter varmdoppningen monteras ihop. Artiklar bör förses med lyfthål eller lyftöglor där varmdoppningssverktyg kan kopplas. Material med stora skillnader i godstjocklek bör inte kombineras. Ojämn uppvärmning kan resultera i att någon del slår sig. Långa slanka artiklar, liksom stora plana plåtytor i tunnare plåt utan förstyvning, kan slå sig. Olika yttillstånd och materialtyper bör ej kombineras. Skillnader i reaktivitet gör att både utseende och skikttjocklek kan komma att variera. Konstruktioner ska utformas så att trånga spalter undviks. Har en spalt en anliggningsyta större än ca 70 cm 2 ska luftningshål tas upp pga explosionsrisk. Förekomst av spalter kan medföra att vätska från förbehandlingsbad innesluts. Innesluten vätska kan sedan inverka på konstruktionens utseende och korrosionshärdighet. Vid tveksamheter om konstruktionsutformning bör varmdoppare konsulteras för granskning av konstruktionen. 3.6 Målning 3.6.1 Allmänt Lackskikt är inte helt täta varför materialet före målning ofta ges en förbehandling i form av kemisk ytomvandling eller elektrolytisk ytbehandling. Syftet med förbehandlingen är att förbättra ytans korrosionshärdighet och erhålla ett gott lackeringsunderlag. 3.6.2 Val av färg Grund- och täckfärg ska väljas enligt TB 00816971 och TB 00816972. 3.6.3 Ytor som ska målas Alla ytor som utsätts för utomhusklimat ska målas. Ytor som normalt inte utsätts för utomhusklimat men som kan blottläggas vid underhållsarbeten (dörrar eller presenning öppnas/tas bort) ska också målas. 3.6.4 Ytor som inte ska målas Ytor på vilka färg kan påverka artikelns funktion negativt, ska inte målas. Nedan följer några exempel: elektriska kontaktytor glidytor gängor tb_tvåspråkig 2006-05-09 7 (33)
Artiklar som inte målas ska skyddas på annat sätt, t.ex. genom temporärt korrosionsskydd med olja eller fett. Artiklar som skyddas på detta vis ska ha en fastställd inspektions- och underhållsplan. Se även pkt. 5. 3.6.5 Brutna kanter Om inte annat föreskrivs ska alla kanter på artiklar som utsätts för utomhusklimat vara brutna till en radie/fas på minst 2,4 mm. 3.6.6 Ytdefekter Där mindre ytdefekter finns, som t.ex. svets- eller gjut-porositeter, ska ytan målas med grundfärg och fyllas med grundfärg. 3.6.7 Målning av hål Vid sprutmålning av hål med diameter ø och djup d gäller generellt att inslag enligt tabell 3 ska erhållas. Avvikelser från detta ska anges i konstruktionsunderlaget. 3.7 Nötning 3.7.1 Adhesiv nötning Vid adhesiv nötning svetsas de mötande ytorna samman lokalt. Adhesiv nötning motverkas genom att välja material med låg vidhäftningsbenägenhet. Silver är ett bra torrsmörjmedel på stål, men dyrt. Det är ofta billigare och enklare att använda smörjmedel som grafit eller molybdendisulfid eller s.k. glidlack där flera olika smörjmedel ingår. I korrosiv miljö kan vissa smörjmedel, som t ex innehåller grafit, påskynda korrosion på material som aluminium och låglegerat stål. 3.7.2 Abrasiv nötning Vid abrasiv nötning förslits ytorna p.g.a. hårda partiklar. Abrasiv nötning motverkas genom att välja ytor som är hårdare än partiklarna. Det är lämpligt att ha olika hårdhet i ytorna så den artikel som är lättast att byta kan ersättas vid nötningsskador. Aluminium kan hårdanodiseras för att ge ett bra skydd mot nötning. 4 Korrosion 4.1 Atmosfärisk korrosion 4.1.1 Allmänt För att underlätta valet av ytbehandling, med avseende på atmosfärisk korrosion, har indelning i två korrosivitetskategorier utförts enligt tabell 4. tb_tvåspråkig 2006-05-09 8 (33)
4.2 Galvanisk korrosion 4.2.1 Allmänt I närvaro av elektrolyt föreligger risk för galvanisk korrosion vid direkt kontakt mellan material från olika grupper i tabell 5. Korrosionsrisken är särskilt stor i utomhusmiljö med hög luftfuktighet och/eller salthalt, men risk kan föreligga även i inomhusmiljö. Ytbeläggning och/eller tätning med icke elektrisk ledande material krävs alltid mellan material från olika grupper enligt tabell 5. 4.2.2 Val av fästelement Vid val av fästelement ska hänsyn tas till risken för galvanisk korrosion. Därför ska kontakt mellan material från olika grupper i tabell 5 undvikas. Kan kontakt mellan de olika materialen inte undvikas ska dessa skyddas. Fästelement av låglegerat stål ska vara förzinkade. För att minimera risken för galvanisk korrosion mellan fästelement av rosthärdiga stål och aluminiumstruktur i korrosiv miljö ska fästelementen vara ytbehandlade på samma sätt som för låglegerat stål. 5 Specifika krav 5.1 Allmänt Under denna punkt definieras krav för ytbehandling och målning av artiklar och ytor där specifika krav föreligger. 5.2 Ytbehandling 5.2.1 Hål för fästelement I hål för fästelement med presspassning och i försänkningar krävs ej ytbehandling. I hål för fästelement i aluminium där bussning ska monteras och anodisering ej går att använda ska kromatering utföras. 5.2.2 Ytor med måttolerans Vid ytbehandling av ytor med måttolerans ska hänsyn tas till de dimensionsförändringar som ytbehandlingen medför. 5.2.3 O-ringsspår Ur funktionssynpunkt har en O-ring i regel bättre egenskaper i kontakt med ytor utan ytbehandling. Härdade och finslipade spår ska vara obehandlade. tb_tvåspråkig 2006-05-09 9 (33)
Under förutsättning att konstruktionsdata, t.ex. hastighet och tryck, ej är för stora tillåts vissa ytbehandlingar. För stål är tillåten ytbehandling zinkfosfatering och för aluminium är gulkromatering eller anodisering tillåten ytbehandling. 5.2.4 Roterande axlar med tätningsringar Roterande axlar i stål som har vätsketätande funktion mot tätningsringar bör hårdförkromas. Vid tätning mot fett och smuts i driftsmiljöer med låg miljöpåkänning rekommenderas zinkfosfatering för stål och gulkromatering för aluminium. 5.2.5 Fjädrar Stålfjädrar med påkänning < 600 MPa ska fosfateras och infettas med rostskyddsmedel 78005396. Stålfjädrar med påkänning > 600 MPa fosfateras ej p.g.a. risk för väteförsprödning utan infettas endast med rostskyddsmedel 78005396. 5.2.6 Bussningar Bussningar av koppar och kopparlegeringar ska i regel ej ytbehandlas. 5.2.7 Splines Splines tillverkade av stål ska zinkfosfateras. 5.2.8 Detaljer med kuggar Glidytorna på detaljer med kuggar av stål såsom snäckskruvar, snäckhjul, kugghjul och kuggsegment ska vara zink- eller manganfosfaterade. Manganfosfatering rekommenderas vid höga yttryck. 5.2.9 Lådkonstruktioner och fickor Lådkonstruktioner och konstruktioner med svåråtkomliga fickor korrosionsskyddas genom inoljning med rostskyddsmedel 78005399. Vid inoljning bör konstruktionen ha minst 2 hål med min. 8 mm på lämpligt avstånd från varandra, så att alla ytor blir inoljade och överflödig olja kan rinna ut. 5.2.10 Ytor utsatta för mekaniskt slitage i samband med tätningar Ytor utsatta för mekaniskt slitage i samband med tätningar ska målas med nötningsbeständig färg enligt TB 00816972. 5.2.11 Glidytor Glidytor ytbehandlas med självsmörjande teflonbeläggning till en tjocklek av 25 till 45 µm. tb_tvåspråkig 2006-05-09 10 (33)
6 Ytbehandlingsmetoder 6.1 Allmänt Ytbehandling ska väljas enligt tabell 1. Generell beskrivning av de olika ytbehandlingsmetoderna ges nedan. 6.2 Fosfatering Fosfatering används som underlag för målning (organisk ytbeläggning) eller som bärare av olja eller fett. Fosfatskiktet ska vara kompatibelt med organiska ytbeläggningar och ska i kombination med organiska ytbeläggningar medverka till att optimala egenskaper beträffande slagtålighet uppnås. Fosfatering används primärt på låglegerat stål. Legeringar med över 5 % koppar, kisel, krom, vanadin, molybden eller volfram kan vara svåra eller omöjliga att fosfatera om inte en mekanisk behandling (blästring, trumling) utförs före fosfateringen. Härdade detaljer, liksom svetsade konstruktioner ska alltid genomgå en lätt blästring före fosfateringen. Utan kompletterande ytbehandling ger fosfatering endast en obetydlig förbättring av korrosionsskyddet. För ytor som ska slitas in mot varandra vid förhöjda yttryck t ex kugghjul används manganfosfatering med inoljning. Fosfatering kan utföras antingen genom doppning eller genom sprutning. Detaljer fosfaterade genom sprutning används som underlag för målning av ståldetaljer i serieproduktion av t.ex. granatkroppar. Fosfatering ska inte användas för artiklar, vars ytor ska vara elektriskt ledande. Fosfatskikt ska ej upphettas långvarigt över 100 C. Där fosfatering ej är möjligt att utföra (exempelvis p.g.a. artikelns storlek) ska istället blästring utföras enligt TB 00816974. Fosfatering kan användas på detaljer av legerat järn och stål. Vid fosfatering på material med brottgräns över 1000 MPa (hårdhet 30 HRC, 300 HV, 285 HB) ska väteutdrivning utföras efter fosfateringen. 6.3 Kromatering Kromatering används för att ge ett förbättrat korrosionsskydd samt som underlag för målning. Då det föreligger krav på låg kontaktresistans ska färglös kromatering användas. tb_tvåspråkig 2006-05-09 11 (33)
Kromatering används på aluminium, magnesium och deras legeringar samt som kompletterande korrosionsskydd på zink och hårdkrom. Kromateringsskikt är ömtåliga och repas lätt. Ytan är kärv och har dåliga glidegenskaper. Oskyddade kromateringsskikt (t ex skikt som inte är lackerade) är värmebeständiga upp till 60 C. Korrosionsskyddet hos oskyddade kromateringsskikt minskar vid högre temperatur. Kromateringsskikt och kromateringslösningar innehåller sexvärt krom (krom VI) och utgör en miljöbelastning. Alternativa ytbeläggningar, fria från krom VI, ska användas om så är möjligt. 6.4 Elförzinkning Elförzinkning används för att ge ett korrosionsskydd vid främst lagring av detaljer som kommer att utsättas för ringa korrosionspåkänningar. För extra korrosionsskydd rekommenderas efterföljande målning. Om inte annat anges gäller att skikttjocklek på ytor exponerade utomhus ska vara minst 20 µm och skikttjocklek på invändiga ytor minst 10 µm. Skikttjocklek på standarddetaljer (fästelement, skruvar etc.) ska vara minst 5 µm. Normalt ska zinkskiktet kromateras. Elförzinkning bör inte användas på rörliga delar, då kromateringsskiktet kan gnidas loss. Korrosionsprodukter som då bildas kan påverka funktionen negativt. Elförzinkning kan användas på detaljer av legerat järn och stål. Vid elförzinkning på material med brottgräns över 1000 MPa (hårdhet 30 HRC, 300 HV, 285 HB) ska väteutdrivning utföras efter förzinkningen. 6.5 Elektropolering Elektropolering är en elektrolytisk metod för att avverka grader på detaljer samt för att utseendemässigt förhöja detaljernas finish. Elektropolering kan användas på detaljer av legerat järn och stål. Vid elektropolering på material med brottgräns över 1000 MPa (hårdhet 30 HRC, 300 HV, 285 HB) ska väteutdrivning utföras efter elektropoleringen. 6.6 Anodisering Anodisering är en elektrolytisk oxidationsprocess som skapar ett inert oxidskikt (anodiserskikt) på materialets yta. Anodiserskiktet är hårt, sprött och elektriskt isolerande. Anodisering används primärt på aluminium, men även på magnesium och zink. Anodisering utförs för att öka beständigheten mot korrosion, kemikalier och nötning med även som ytbehandling före limning och målning. tb_tvåspråkig 2006-05-09 12 (33)
Anodiserskiktet ska inte eftertätas då det används som underlag för limning och målning. Oxidskiktets tjocklek varierar på samma sätt som ett elektrolytiskt utfällt skikt, se figur 1. Sambandet mellan oxidskikt och dimensionsförändring visas i figur 3. Anodisering ska utföras först sedan alla övriga tillverkningsoperationer såsom svetsning, maskinbearbetning, bockning, värmebehandling etc. utförts. Anodisering ska inte utföras på artiklar med insatser av andra material än aluminium (såvida dessa insatser inte kan maskeras), punktsvetsade eller limmade konstruktioner utan specifikt godkännande. Då ett infärgat skikt erfordras ska detta anges i konstruktionsunderlaget. 6.7 Blästring Blästring utförs genom att blästermedel blåses eller slungas mot underlaget vilket resulterar i viss ytavverkning samt förändring av ytans topografi. Blästring av metalliska material utförs huvudsakligen för: rengöring före efterföljande ytbehandling förbehandling före målning och termisk sprutning avlägsnande av ytbehandlingsskikt. Olika typer och former av blästermedel används där vanliga typer är stål- eller olivinsand samt aluminiumoxid. Ytor som ska blästras kräver fri siktlinje från blästermunstycket. Beroende på blästringsteknik, utrustning samt typ av artikel som ska blästras kan processen automatiseras i större eller mindre omfattning. 6.8 Hårdförkromning Hårdförkromning är en elektrolytisk ytbehandlingsmetod som vanligtvis används för att erhålla: låg friktionskoefficient minskad risk för skärning ökad nötningshärdighet ökad korrosionshärdighet uppbyggnad av nedslitna ytor. Kromskiktet har vanligtvis en skikttjocklek på 20-50 µm, men kan läggas i tjocklekar upp till 500 µm. tb_tvåspråkig 2006-05-09 13 (33)
Vägledning för val av skikttjocklek för beläggningar som används utan efterföljande bearbetning och som färdigställs endast genom polering eller hening ges i tabell 6. Skikten är hårda och spröda och spricker vid väsentlig deformation, varför basmetallen bör vara sådan att den motstår pålagda spänningar som orsakar deformation i djupled. Vid risker för deformation eller snabb belastning bör skikttjockleken vara minsta möjliga. Stål med brottgräns 1000 MPa (30 HRC, 300 HV, 285 HB) ska väteutdrivas efter hårdförkromning. Ett spärrskikt av t ex. nickel rekommenderas vid hårdförkromning. Eventuell väteutdrivning ska då utföras efter hårdförkromningen. 6.9 Varmförzinkning Vid varmförzinkning doppas artikeln i flera förbehandlingsbad samt i ett bad av smält zink. Allmänna krav enligt pkt. 3.5 gäller för denna process. Zink är anodiskt mot järn och ger därför katodiskt skydd till underliggande stålytor. Skiktet ska inte kontinuerligt utsättas för temperaturer över 200 C då detta kan leda till flagning av zinkskiktet. Höghållfasta stål, med sträckgräns > 650 Mpa, får efter varmförzinkning en kraftig reduktion av utmattningshållfasthet. Vidhäftningsprovning utförs normalt inte, då tillräcklig bindning erhålls för normal användning. Om den förzinkade artikeln kommer att utsättas för exempelvis hög mekanisk belastning kan krav på vidhäftning vara relevant. Provningsmetod samt kriterium för godkännande ska specificeras av beställaren. tb_tvåspråkig 2006-05-09 14 (33)
Table of contents 1 Scope... 17 2 References... 17 2.1 Appurtenant documents... 17 3 General requirements... 17 3.1 Materials... 17 3.2 General... 17 3.3 Electrolytic surface treatment... 18 3.3.1 Holes... 18 3.4 Chemical surface conversion... 18 3.5 Hot dipping... 18 3.6 Painting... 19 3.6.1 General... 19 3.6.2 Selection of paint... 19 3.6.3 Surfaces to be painted... 19 3.6.4 Surfaces not to be painted... 20 3.6.5 Broken edges... 20 3.6.6 Surface imperfections... 20 3.6.7 Painting of holes... 20 3.7 Wear... 20 3.7.1 Adhesive wear... 20 3.7.2 Abrasive wear... 20 4 Corrosion... 21 4.1 Atmospheric corrosion... 21 4.1.1 General... 21 4.2 Galvanic corrosion... 21 4.2.1 General... 21 4.2.2 Choice of fasteners... 21 5 Specific requirements... 21 5.1 General... 21 5.2 Surface treatment... 21 5.2.1 Fastener holes... 21 5.2.2 Toleranced surfaces... 22 5.2.3 O-ring grooves... 22 5.2.4 Rotating shafts with sealing rings... 22 5.2.5 Springs... 22 5.2.6 Bushings... 22 5.2.7 Splines... 22 5.2.8 Parts with teeth... 22 5.2.9 Box type designs and cavities... 22 5.2.10 Surfaces exposed to mechanical wear related to seals... 23 5.2.11 Sliding surfaces... 23 tb_tvåspråkig 2006-05-09 15 (33)
6 Surface treatments... 23 6.1 General... 23 6.2 Phosphating... 23 6.3 Chromating... 24 6.4 Zinc electroplating... 24 6.5 Electro-polishing... 25 6.6 Anodizing... 25 6.7 Blasting... 25 6.8 Hard Chromium Plating... 26 6.9 Hot Dip Galvanizing... 26 Objects and tables... 28 tb_tvåspråkig 2006-05-09 16 (33)
1 Scope This specification is a design instruction which establishes materials and methods used for surface treatment and painting. Table 1 is a guide for choosing surface treatment and painting dependent on material and working environment. 2 References The following documents below shall be considered a part of this specification to the extent indicated. Except where a specific issue is stated, the current issue applies. 2.1 Appurtenant documents TS 00816971 Application of Primer TS 00816972 TS 00816974 EN 1403 Application of Topcoat Blasting Corrosion protection of metals Electrodeposited coatings Method of specifying general requirements EN 12500 Protection of metallic materials against corrosion Corrosion likelihood in atmospheric environment Classification, determination and estimation of corrosivity of atmospheric environments ISO 4042 ISO 12944-2 Fasteners - Electroplated coatings Paints and varnishes - Corrosion protection of steel structures by protective paint systems -Part 2: Classification of environments 3 General requirements 3.1 Materials Materials shall be selected from material approved by BAE Systems Bofors AB. 3.2 General Surface treatment and painting shall, where possible, be performed in detail stage to increase the environmental endurance of the assembly. Sharp corners and edges shall generally be de-burred/chamfered to increase the conditions for a good surface treatment. Surfaces with electrical conductivity requirements shall have electrical conductive surface treatments or surface treatments with low contact resistance on metallic surfaces. tb_tvåspråkig 2006-05-09 17 (33)
Metal-pigmented gaskets, paints and adhesives may cause galvanic corrosion. Hence, every such design shall be evaluated and properly protected. At metallic surface treatment of threaded parts the coating thickness shall be minimum 10 µm. 3.3 Electrolytic surface treatment Electrodeposited metals provide more or less even coating thickness depending on the shape of the part and the throwing power of the bath. Surfaces that are far from the anode and surfaces obscured by protrusions receive a thinner coating that the mean thickness. Corners, edges and protrusions receive a thicker coating than the mean thickness (so called edge effects, see fig. 2). In electrolytic surface treatment of high strength steel, consideration must be given to the risk of hydrogen embrittlement. 3.3.1 Holes At electrolytic surface treatment of holes, a coating is obtained to a depth approximately corresponding to the diameter of the hole, see figure 3. Electrolytic surface treated threaded holes generally receive a coating within the same extent as non-threaded holes. Suitable coating thicknesses for electrolytically deposited coatings in threaded holes are given in ISO 4042. If mounting problems arises, the threaded holes shall be cleared out. 3.4 Chemical surface conversion All surfaces that come into contact with the bath will be coated. One requirement is that surfaces are well cleaned there shall be no oil, grease or other contaminants on the surface to be coated. In cases where a surface oxide is formed (during heat treatment or storage) the surface must be blasted or pickled to enable the chemical reaction. When pickling high tensile materials consideration must be given to the risk of hydrogen embrittlement. Chemical surface conversion does not give any edge effects. 3.5 Hot dipping At hot dipping a metallic coating is obtained when the part is dipped in molten metal. During dipping an alloy layer with one or more phases is created at the interphase between the base metal and the coating. The adhesion of the coating is very good due to the alloy layer. For parts to be hot dipped shall: the molten metal reach all surfaces to be coated. the molten metal be able to freely run off all surfaces when the part is removed from the bath, to avoid droplets and runnings. tb_tvåspråkig 2006-05-09 18 (33)
no closed cavities exist, since these may result in bursting of the material due to increased pressure. Hollow constructions such as pipes, containers and welded reinforcements shall be provided with holes for aeration and drainage. The holes shall be placed in such locations that the aeration is good and so that pickling solution and molten metal easily may run out. Recommended minimum hole diameters are given in table 2. An assembly should preferably be designed in smaller parts, which are assembled after the hot dip operation. Parts should be equipped with lifting holes or eye bolt nuts where hot dip tools may be connected. Materials with too great differences in material thicknesses should not be combined. As a result of uneven warming the parts may skew. Long slender parts, as large plane sheets without reinforcements, may skew. Different surface conditions and types of material should not be combined. Differences in reactivity may result in variations in appearance and coating thickness. Constructions shall be designed in such way that narrow crevices are avoided. If a crevice has a contact surface greater than approx 70 cm 2 aeration holes shall be made due to risk of explosion. Occurrence of crevices may result in entrapment of pre-treatment solutions. Entrapped solution may later affect the construction appearance and corrosion resistance. When in doubt regarding construction design, a hot dipper should be consulted regarding design revision. 3.6 Painting 3.6.1 General Paint coatings are not completely sealed and for that reason the material is often pre-treated using chemical surface conversion or electrolytical surface treatment prior to painting. The purpose of the pre-treatment is to improve the corrosion resistance and receive a good paint basis. 3.6.2 Selection of paint Primer and topcoat shall be selected per TS 00816971 and TS 00816972. 3.6.3 Surfaces to be painted All surfaces exposed to outdoor environment shall be painted. tb_tvåspråkig 2006-05-09 19 (33)
Surfaces that normally not are exposed to outdoor environment but may be exposed during maintenance work (doors opened/tarpaulins removed) shall also be painted. 3.6.4 Surfaces not to be painted At surfaces where paint can interfere with the function of the article, the article shall not be painted. Some examples are given below: electrical contact surfaces sliding surfaces threads. Parts that are not painted shall be protected by other means such as temporary corrosion protection with oil or lubricants. Parts that are protected this way shall have an established inspection and maintenance plan. See also para 5. 3.6.5 Broken edges Unless otherwise specified all edges of external parts and parts subject to outdoor environment shall have minimum 2.4 mm radius/chamfer edge break. 3.6.6 Surface imperfections Where smaller surface imperfections are present, such as weld or casting porosity, the surface shall be painted with primer and then filled flush with primer. 3.6.7 Painting of holes When spray-painting holes with diameter ø and depth d, coverage according to table 3 generally applies. Deviations from this shall be noted in the design documentation. 3.7 Wear 3.7.1 Adhesive wear At adhesive wear the mating surfaces are locally welded. Selecting materials with anti-stick properties prevents adhesive wear. Silver is a good solid lubricant for steel, but expensive. It is often less expensive and simpler to use lubricants such as graphite or molybdenum disulfide or a dry film lubricant which often include a number of different lubricants. In a corrosive environment there is a risk that some lubricants, e.g. carbon based, accelerates corrosion on materials like aluminium and low alloyed steel. 3.7.2 Abrasive wear At abrasive wear the surfaces are damaged due to hard particles. Selecting surfaces harder than the particles prevents the abrasive damage. It is an advantage tb_tvåspråkig 2006-05-09 20 (33)
to have a slight difference in hardness in the two surfaces and to have the lower hardness on the part that is easier to replace. Aluminium can be hard anodised to give a good protection against abrasion. 4 Corrosion 4.1 Atmospheric corrosion 4.1.1 General To facilitate the choice of surface treatment, regarding atmospheric corrosion, a classification of two corrosivity categories has been performed according to table 4. 4.2 Galvanic corrosion 4.2.1 General In the presence of an electrolyte there is a risk of galvanic corrosion when dissimilar materials from different groups, see table 5, are in contact with each other. This risk is especially pronounced in outdoor environment with high air moisture and/or salt saturation, but there is a risk also in indoor environment areas. Coating and/or sealing with a non electric conductive material are therefore always required between materials from different groups according to table 5. 4.2.2 Choice of fasteners When choosing fasteners the risk for galvanic corrosion shall be considered. Therefore, contact between materials from different groups in table 5 shall be avoided. If contact between the different materials cannot be avoided these materials shall be protected. Fasteners of low alloy steel shall be zinc plated. To minimise corrosion between fasteners of corrosion resistant steel and aluminium structure in corrosive environment the fasteners shall be plated in the same way as described for low alloy steel. 5 Specific requirements 5.1 General This paragraph defines requirements for surface treatment and painting of parts and surfaces where specific requirements exists. 5.2 Surface treatment 5.2.1 Fastener holes Fastener holes with press fit and countersinks do not require surface treatment. tb_tvåspråkig 2006-05-09 21 (33)
In holes where an aluminium bushing shall be mounted and anodising is not possible to use, chromating shall be used. 5.2.2 Toleranced surfaces When surface treating surfaces with size tolerance, dimension changes caused by the surface treatment shall be taken into consideration. 5.2.3 O-ring grooves From a performance point of view an O-ring generally performs better in contact with surfaces free from any surface treatment. Hardened and polished grooves shall be untreated. Considered the engineering data, for example speed and pressure, are not too big - some surface treatments are accepted. For steel accepted surface treatment is zinc phosphate and for aluminium yellow chromating or anodizing are accepted surface treatments. 5.2.4 Rotating shafts with sealing rings Rotating steel axles/shafts with fluid sealing function against seal rings should be hard chromium plated. When sealing against grease and dirt in environments with low environmental stress zinc phosphate is recommended for steel and yellow chromating for aluminium. 5.2.5 Springs Steel springs loaded to a tension < 600 MPa shall be phosphated and greased with anticorrosive agent 78005396. Steel springs loaded to a tension > 600 MPa shall not be phosphated, due to the risk of hydrogen embrittlement, but is greased with anticorrosive agent 78005396. 5.2.6 Bushings Bushings of copper and copper alloys shall generally not be surface treated. 5.2.7 Splines Steel splines shall be zinc phosphated. 5.2.8 Parts with teeth The sliding surfaces on parts with steel teeth such as worm screws, worm wheels, teeth and tooth segments shall be zinc- or manganese phosphated. Manganese phosphate is recommended at high surface pressures. 5.2.9 Box type designs and cavities Box type designs and parts with hard to reach cavities shall be corrosion protected by oiling with anticorrosive agent 78005399. tb_tvåspråkig 2006-05-09 22 (33)
When oiling, the construction should have at least 2 holes with min 8 mm at appropriate distances from each other, so that all surfaces gets oiled and excessive oil can run off. 5.2.10 Surfaces exposed to mechanical wear related to seals Surfaces exposed to mechanical wear related to seals shall be painted with wear resistant paint according to TS 00816972. 5.2.11 Sliding surfaces Sliding surfaces are surface treated with self-lubricating Teflon coating to a thickness of 25 to 45 µm. 6 Surface treatments 6.1 General Surface treatment shall be chosen per table 1. A general description of the different surface treatment methods are given below. 6.2 Phosphating Phosphating is used as a base for painting (organic coating) or as a carrier for oil or grease. The phosphate coating shall be compatible with organic coatings and shall in combination with organic coatings contribute to reach optimal characteristics for impact resistance. Phosphating is is primarily used on low alloyed steel. Alloys containing more than 5 % copper, silicon, chrome, vanadium, molybdenum or wolfram can be difficult or impossible to phosphate unless a mechanical pre-treatment (blasting, barrel polishing) is performed prior to phosphating. Hardened parts, as well as welded parts shall always be lightly blasted prior to phosphating. Without supplementary surface treatment phosphating only gives a very slight increase in corrosion protection. Surfaces that shall brake in against each other, at elevated surface pressures, for example gears shall be manganese phosphated and oiled. Phosphating can be performed either by immersion or spraying. Parts phosphated by spraying are used as a base for painting of steel parts in serial production of for example shell casings. Phosphating shall not be used for parts where the surface shall be electrical conductive. Phosphate coatings shall not be kept at temperatures above 100 C for long terms. tb_tvåspråkig 2006-05-09 23 (33)
Where it is not possible to perform phosphating (for example due to the size of the part) blasting shall be performed according to TS 00816974. Phosphating can be used on parts of iron alloys and steel. When phosphating parts with an ultimate tensile strength above 1000 MPa (hardness 30 HRC, 300 HV, 285 HB) baking shall be performed after the phosphating. 6.3 Chromating Chromating is used to give enhanced corrosion protection and as an undercoat for painting. Where there are requirements on low contact resistance colourless chromating shall be used. Chromating is used on aluminium, magnesium and their alloys and furthermore as supplementary corrosion protection of zinc coatings and hard chromium platings. Chromate coatings are easily damaged and easily scored. The surface is harsh and has low anti-friction properties. Non-protected chromate coatings (e.g. unpainted surfaces) are heat resistant up to 60 C. The corrosion protection of non-protected surfaces decreases at higher temperatures. Chromate coatings and chromate solutions contains hexavalent chromium (chrome VI) and constitutes an environmental risk. Alternative coatings, free from chrome VI, shall be used if possible. 6.4 Zinc electroplating Zinc electroplating is used to provide corrosion protection primarily during storage of parts that will be subjected to minor corrosion stress. Subsequent painting is recommended for increased corrosion protection. If no other stated, coating thickness of surface exposed outdoor shall be minimum 20 µm and coating thickness of indoor surface shall be minimum 10 µm. Coating thickness of standardized part (attachments, screws etc.) shall be minimum 5 µm. Normally the zinc coating shall be chromated. Zinc electroplating should not be used in moving parts as the chromate coating can rub off if subjected to friction. The corrosion products thus formed may have negative effect on the function. Zinc electroplating can be used on parts of iron alloys and steel. When zinc electroplating parts with an ultimate tensile strength above 1000 MPa (hardness 30 HRC, 300 HV, 285 HB) baking shall be performed after the zinc electroplating. tb_tvåspråkig 2006-05-09 24 (33)
6.5 Electro-polishing Electro-polishing is an electrolytic method used to de-burr parts and to enhance the finish of the parts. Electro-polishing can be used on parts of iron alloys and steel. When electropolishing parts with an ultimate tensile strength above 1000 MPa (hardness 30 HRC, 300 HV, 285 HB) baking shall be performed after the electro-polishing. 6.6 Anodizing Anodizing is an electrolytic oxidation process that creates an inert oxide coating (anodic oxide film) on the material surface. The anodic oxide film is hard, brittle and electrical insulating. Anodizing is primarily used on aluminium, but also on magnesium and zinc. Anodizing it performed to enhance the durability against corrosion, chemicals and wear but also as surface-treatment prior to adhesive bonding and painting. The anodic coating shall not be sealed when it is used as a base for adhesive bonding and painting. The thickness of the oxide coating varies in the same way as an electrodeposited coating, see figure 1. The correlation between oxide coating and change of dimension is shown in figure 3. Anodizing shall be carried out after all other operations such as welding; machining, bending, heat treatment etc have been performed. Anodizing shall not be applied to parts containing non-aluminium components (unless such components can be masked); spot-welded or adhesively bonded assemblies without specific approval. If a dyed coating is required, this shall be noted in the design documentation. 6.7 Blasting Blasting is performed by blowing or throwing the blasting media against the surface that results in a certain degree of surface removal and change in topography. Blasting of metallic materials is mainly performed for: cleaning in preparation for subsequent surface treatment pre-treatment prior to painting and thermal spraying. removal of surface treatment. Different types and shapes of blasting media are used where common types are steel or olivine sand and alumina. Surfaces to be blasted shall be in line of sight of the blasting nozzle. tb_tvåspråkig 2006-05-09 25 (33)
Depending on type of blasting technique, equipment and type of part to blast the process can be more or less automated. 6.8 Hard Chromium Plating Hard chromium plating is an electrolytic surface treatment that commonly is used to obtain: low coefficient of friction reduced risk for seizure increased wear resistance increased corrosion resistance repair of worn surfaces. The chromium plating usually has a thickness of 20-50 µm, although thicknesses up to 500 µm is possible. Guidelines for selection of coating thickness for coatings used in the as-plated condition of finished by polishing or honing are given in table 6. The coatings are hard and brittle and crack at significant deformation, wherefore the basis metal should be such that it will resist applied stresses in depth. Under conditions of deformation or shock loading, the thickness of the coating should be kept to a minimum. Steel with an ultimate tensile strength 1000 MPa (approx. 330 HB), shall be baked after hard chromium plating. An undercoat of e.g. nickel is recommended at hard chromium plating. Baking, if required, shall be performed after the hard chromium plating. 6.9 Hot Dip Galvanizing At hot dip galvanizing the part in dipped in several pre-treatment baths and in a bath of molten zinc. The general requirements according to para 3.5 applies for this process. Zinc is anodic to iron and therefore gives cathodic protection to underlying steel surfaces. The coating shall not be continuously exposed to temperatures above 200 C since this may lead to peeling of the zinc coating. High strength steels, with a yield point > 650 MPa, exhibits a considerable decrease in fatigue strength after hot dip galvanizing. tb_tvåspråkig 2006-05-09 26 (33)
Adhesion testing is not usually performed as adequate bonding is achieved for normal use. If the galvanized part will be subjected to high mechanical stresses, adhesion requirements may be relevant. The test method and criterion for approval shall be specified by the purchaser. tb_tvåspråkig 2006-05-09 27 (33)
Bilder och tabeller / Objects and tables Figur 1 / Figure 1: Exempel på elektrolytiskt utfällt skikt på en artikel. Skikttjockleken varierar beroende på artikelns geometri / Example of electrolytical coating on a part. The coating thickness varies depending of part geometry. Figur 2 / Figure 2: Exempel på skikttjockleksfördelning i genomgående hål / Example of coating distribution in a through hole. tb_tvåspråkig 2006-05-09 28 (33)
Maskerad yta Masked surface t T T = ursprunglig godstjocklek T = original material thickness t = oxidskiktets tjocklek, förändringen i dimension motsvarar ungefär halva skikttjockleken Figur 3 / Figure 3: Anodiserad aluminiumplåt I genomskärning / Anodized aluminium sheet in cross section. t = oxide coating thickness, the change in dimension corresponds to approx. half of the coating thickness Tabell 1 / Table 1: Korrosionsskydd för artiklar och svetsade delsammanbyggnader / Corrosion protection of parts and welded subassemblies. Material / Tillämpning Material / Application Icke rosthärdigt Stål Non CRES Steel Ytor som ej kan målas Surfaces that can not be painted Invändiga ytor Interior surfaces Utvändiga ytor Exterior surfaces Funktionsytor / Significant surfaces Utvändiga ytor med kamouflageegenskaper Exterior surfaces with camouflage properties Korrosivitetskategori / Corrosivity category Medium / Medium EZ02 eller EZ04 EZ02 or EZ04 PH02 + PR01+TC01 - PH02 + PR01+TC01 PH02 + PR01+TC20 Hög / High - PH02 + PR02+TC02 ( PH02+PR12+TC12 ) PH02+ PR02+TC20 tb_tvåspråkig 2006-05-09 29 (33)
Tabell 1 (forts.) / Table 1 (cont.): Korrosionsskydd för artiklar och svetsade delsammanbyggnader / Corrosion protection of parts and welded subassemblies. Material / Tillämpning Material / Application Korrosivitetskategori / Corrosivity category Medium / Medium Hög / High Rosthärdigt stål CRES Allmänt inklusive smätsvetsade konstruktioner Generally, including fusion welded parts Aluminium Aluminium Ytor som ej kan målas Surfaces that can not be painted Invändiga ytor Interior surfaces Utvändiga ytor Exterior surfaces Funktionsytor / Significant surfaces Utvändiga ytor med kamouflageegenskaper Exterior surfaces with camouflage properties SA02 SA03 SA01 + PR01+TC01 - SA01 + PR01+TC01 SA02 + PR02+TC02 ( SA02+PR12+TC12 ) SA01 + PR01+ TC20 SA02 + PR02+ TC20 Kopparlegeringar Copper alloys Funktionsytor / Significant surfaces Magnesiumlegeringar Magnesium alloys Funktionsytor / Significant surfaces tb_tvåspråkig 2006-05-09 30 (33)
Tabell 2 / Table2: Lämpliga hålstorlekar för luftning av rörkonstruktioner / Suitable hole dimensions for aeration of tubular constructions. Inre rördiameter (mm) Interior pipe diameter (mm) Min. håldiameter (mm) Min hole diameter (mm) < 13 5-6 13-25 6-8 25-40 8-10 40-50 10-15 > 50 >15 Tabell 3 / Table 3: Inslag vid sprutmålning av hål / Coverage at spray-painting of holes. Håldiameter (mm) Hole diameter (mm) ø 20 mm visst inslag certain coverage Inslag Coverage 20 ø 80 mm ø d ø d ø 80 mm visst inslag certain coverage fullt inslag full coverage fullt inslag full coverage tb_tvåspråkig 2006-05-09 31 (33)
Tabell 4 / Table 4: Indelning i korrosivitetskategorier / Classification of corrosivity categories. Korrosivitetskategorier Corrosivity categories Exempel på miljö Typical environment Bofors EN 12500 ISO 12944-2 EN 1403 Drift inomhus där kondens kan uppstå eller utomhus under tempererade förhållande med låga halter av föroreningar och låg salthalt. Medium Medium C2 till C3 C2 to C3 2 to 3 Service indoors in places where condensation may occur or outdoors in temperate conditions with low levels of pollution and salinity. Drift utomhus under svåra korrosiva förhållanden, med moderata till höga nivåer av föroreningar och salthalt. Hög High C4 till C5 C4 to C5 4 Service outdoors in severe corrosive conditions, with moderate to high levels of pollution and salinity. Tabell 5 / Table 5: Klassificering av material med avseende på risk för galvanisk corrosion / Classification of materials with respect to galvanic corrosion. Grupp 1 Group 1 Grupp 2 Group 2 Grupp 3 Group 3 Grupp 4 Group 4 Magnesium Magnesium Kadmium, zink, aluminium Cadmium, zinc, aluminium Lågleg stål, tenn Low alloy steel, tin Kol, koppar, krom, nickel, silver, guld, platina, titan, kobolt, kolfiberarmerad plast, rostfria stål Carbon, copper, chromium, nickel, silver, gold, platinum, titanium, cobalt, carbon fibre composites, CRES -steel. tb_tvåspråkig 2006-05-09 32 (33)
Tabell 6 / Table 6: Rekommenderad skikttjocklek för hårdkromskikt, obearbetade eller polerade / Recommended coating thickness for hard chromium coatings, as plated or polished Skikttjocklek (µm) Coating thickness (µm) Exempel på användningsområde Typical field of application < 12 µm Anti-stick applikationer Anti-stick applications 12 50 µm Beläggning av tryckkolvar och cylinderfoder Coating of rams and cylinder liners > 50 µm Korrosions- och/eller nötningsskydd på artiklar utan krav på utseende och snäva toleranser. Corrosion and/or wear protection on parts without finish and close tolerance requirements. tb_tvåspråkig 2006-05-09 33 (33)