关于达克罗涂覆技术研究及应用万芳

关于达克罗涂覆技术研究及应用

摘要：达克罗工艺是当今国际金属表面处理最具有代表性的高新技术，在世界工业发达国家广泛应用。 本文根据作者在设计、生产中所获得的第一手资料，详细叙述了达克罗涂复工艺的特点，可选用的设备及达克罗液，以及达克罗涂复工艺在国内的应用情况。关键词：达克罗涂复工艺、达克罗液、涂复设备达克罗涂复工艺是一种全新的表面处理技术，又称达克乐、达克锈、锌铬膜、达克曼等。70年代初期由美国人发明,1976年前后转给了美国的M.C.II公司、法国的DACRAL公司和日本的NDS公司。随着本全球经济的发展，环境保护日益成为社会经济和贸易领域的重要组成部分。1996年原国家机械工业部将达克罗工艺列为机械工业可持续发展清洁生产重点资助的开发项目，是一种“绿色电镀”。在工业发达国家， 达克罗金属表面防腐蚀技术已作为替代污染严重的电镀锌、热浸镀锌、电镀镉、锌基合金镀层、磷化等多种传统工艺的防腐蚀处理工艺，这是一种从根本上减少环境污染的新工艺。1. 达克罗防腐涂层的特点1.1 防腐机理达克罗涂层，外观为亚光银灰色，由极细的片状金属锌、铝及铬酸盐等成分构成。工件在经过了除油、抛丸处理后，浸涂达克罗液。达克罗液是一种水基处理液，金属件在水基处理液中浸涂或喷刷后，然后进炉固化，经300℃左右烘烤成膜，而形成锌、铝、铬无机涂层。固化时，涂膜中的水份、有机类（纤维素）物质等挥发份在挥发的同时，依靠达克罗母液中的高价铬盐的氧化性，使电极电位负值较大的单质锌片、铝片浆与铁基体后应，形成Fe、Zn、Al的铬盐化合物。由于膜层是与基体直接后应获得的，所以该防腐层极为致密，（用镀锌或浸锌方法获得的防腐层无法与之相比）该涂层在腐蚀环境下，会形成无数个原电池，即先腐蚀掉电位较负的Al、Zn盐类，直到它们被消耗后才有可能腐蚀至基体本身。因为达克罗防蚀机理是牺牲阳极与阴极保护为一体化的主体化的涂层，所以它的防腐性能与膜的厚度成正比。1.2涂层特点 达克罗涂层具有高耐蚀性，外观为亚光银灰色，有点象银粉漆,主要由微小锌片及粘合锌片的无机铬聚合物组成，它具有其它表面处理所列法比拟的优异特点：1.2.1极好的耐热腐蚀性 达克罗防腐膜的固化温度在300℃左右，所以工件即使长时间处于高温下，外观也不会变色，耐热腐蚀性极好。传统的镀锌层在高于70℃的条件下，会出现微小的裂纹，在200-300℃的条件下会变色，耐腐蚀性也大大下降。1.2.2优异的耐候性与耐化学品稳定性经试验，未纯化过的镀锌层，在盐雾试验时一般十小时腐蚀掉一微米；厚度为三微米的彩虹色纯化膜，经二百小时盐雾试验被蚀穿。达克罗涂层在经过了一百小时的盐雾试验后，才被腐蚀掉一微米。达克罗工艺比传统的表面镀锌处理工艺，使工件的耐蚀性提高了七至十倍。上海某车灯厂采用达克罗工艺涂复的车灯架，耐盐雾试验达到了一千小时以上。1.2.3无氢脆氢脆是传统镀锌工艺不能完全克服的弊病。由于工艺特点决定了达克罗在处理过程中不进行任何酸处理、也不存在电镀时的渗氢问题，加上涂层在高温下固化，所以从工艺上保证了达克罗涂层不会存在氢脆。这使它可以被应用在抗拉强度要求高的高强度零件的防腐的处理。1.2.4无污染和公害作为“绿色电镀”工艺，达克罗工艺采用了闭路循环的方式，在前处理中：除下的油和粉尘用专门的设备收集处理；在涂复、固化时，不存在传统电镀工艺过程中产生的酸、碱、含铬等重金属的污水问题，产生的仅仅是从涂层中蒸发出来的水汽，经测定，不含国家规定控制的有害物质。1.2.5外观柔和、可进一步涂饰达克罗涂层呈亚光银灰色，可以在上面进行再涂装。这一点，满足了那些对外观质量要求较高的工件的涂复要求，例如自行车上的紧固件，网篮等，在涂复了达克罗涂层后，还须上一层上光漆。1.2.6极好的渗透性、适用于多种金属达克罗液能渗入细微的空隙处，如几何形状复杂的盲孔等，它的渗透性很好。用它处理过的弹簧，能产生良好的耐腐涂层。它不但可以处理铁及其合金，还可以处理轻金属（铝等）及其合金，适用于钢铁、铸铁、铝质合金等零部件的表面防腐处理。2.达克罗生产工艺2.1工艺特点达克罗涂层的处理工艺有点类似油漆,达克罗液买来以后,进行调配，然后直接浸涂在零件上,再烘干固化即可。 达克罗的基本处理方法是浸涂,实际处理时根据待处理零件的处理量以及零件的大小、形状、质量和要求的性能不同而采用挂或网篮浸。涂层厚度一般为二到十五微米，可根据防腐要求通过改变浸渍时间、甩干速度来调整涂层厚度。工作环境无污染，整洁。2.2工艺流程2.2.1预处理2.2.1.1除油：分有机溶剂(如三氯乙烯等)和碱性溶液除油。经过前处理的零件表面要求能够被水完全浸润。重油工件一般先采用联合清洗机高压清洗，或采用二氯甲烷超声波清洗工艺，再进行喷丸处理。油污较少的工件可以省去清洗这步，直接抛丸处理。例如某些标准件，经搓丝机出来后，直接进行抛丸，随后浸达克罗液，进炉固化。2.2.1.2喷砂、除尘和降温：抛丸机使用的钢丸的直径范围为0.1-0.6mm，用压缩空气除尘，除去的粉尘经专门的集粉器收集后集中处理，经抛丸除尘后的零件温度高达60℃左右,待降至20℃时方可进行下道工序。2.2.2达克罗处理达克罗液分为母液和基液（有的供应商将达克罗液分为三种：主剂、架桥剂、增粘剂，三种溶剂必须配合使用。）基液是由是极细的片状铝粉和锌粉组成，母液由酸及铬盐类组成。使用时将两者混合配制成槽液。槽液须连续循环或搅拌，防止基料沉降。因为它不易保存很长时间，所以应现配现用。配制时，槽液温度不宜过高，（小于20℃），防止溶液自身发生反应。涂层厚度由浸渍及甩干时间、甩干速度等工艺参数确定。一般浸达克罗液 0.5～2.0分钟。不同零件甩干时转速不同,一般为200-300转／分钟。浸达克罗液的次数根据不同零件的要求而定,浸一次达克罗液涂层增厚三到四微米，一般浸二到三次。2.2.3固化经达克罗液浸渍处理后的工件经甩干，放置于不锈钢网带输送带上，对小的工件，需带上手套，进行人工分理，要求工件间不互相粘连。对于较大的工件，例如地铁螺栓，须放置在专门的料架上，再将料架放在网带上入固化炉烘烤固化。固化温度为：280-330℃，时间25-40分钟。固化分为两个阶段：在第一阶段中工件吸热升温，称为预热，温度控制在 60～80℃、10分钟。此阶段中须注意升温不可过急，应让工件缓缓吸热，让涂层中的水份逐渐逸出，以避免涂层起泡，产生缺陷。第二阶段为涂层的高温固化，此时固化炉中的温度一定要控制在工艺要求的范围内，不可过高或过低，因为它决定了涂层在工件上的最终性能。2.2.4冷却由于固化的温度较高，须对固化好后的工件进行强冷，以缩短冷却的时间，减小固化炉的长度，节省投资费用。2.2.5后处理当涂层较厚时，会因为涂层固化前不易流平或工件形状的原因造成甩干时涂膜不均匀。固化后出现外观粗糙、粉化的现象。这时需要对工件表面作少许修正，常用的方法是：用优质的硬毛刷清理工件表面。3 设备及达克罗涂料3.1设备使用达克罗涂复工艺时，应根据待处理零件的处理量以及零件的大小、形状、质量和要求的性能来确定生产设备及工、夹具。生产设备中的关键设备是固化炉。3.1.1少量生产时，可采用一般的处理槽来浸涂、喷涂或刷涂达克罗液，然后进烘箱固化处理。此方法常常用在批量生产前的工艺试验。3.1.2批量生产时，须配置清洗槽、配液桶、浸涂设备、抛丸机、机械手、网带式固化炉等设备，并将它们合理地组合起来，形成一条生产线。设备选用的规格根据年产量定。固化炉采用热风循环方式，通过排风除去固化时蒸发出来的水份及有机类（纤维素）物质等挥发份。固化炉的加热热源主要有：电力、燃油、液化气（或煤气）。三者各有优劣，采用电力生产的产品，外观色泽要比用燃油生产的明亮；采用燃油生产的产品，其生产成本比电力的低，若采用一定的工艺措施，其外观质量能达到用电力生产的；燃气的成本，根据气体的来源，介于电力和燃油之间。以一年涂复5000吨标准件的达克罗涂装线为例，若采用电力为加热源，需配制一台18米长、功率为300KW的固化炉就能满足要求。3.2达克罗涂料目前国内达克罗涂装线上使用的达克罗涂料，大致上分为三种：大陆产的、台湾地区生产的、日本生产的。从价格来看，大陆产的每吨在4万左右，台湾地区产的每吨在6.5万左右，日本产的在11万左右；从涂复质量来看，台湾地区产的接近日本产的，而大陆产的达克罗涂料略逊一筹，主要用在对耐腐蚀要求不高的工件上。随着国内达克罗涂料的消耗量的增加，已有外资企业在国内投资兴建生产达克罗涂料的工厂。4.现状与展望达克罗涂复技术因为其本身的优异性能及较好的环保特点，在它被引入国内的短短几年中，就由当初的几条生产线发展到如今的几十条生产线，而且还有许多厂家正在不断地加入进来。上海大众汽车公司、太仓强力五金厂、上海地铁工程指挥部、华通开关厂、昆山捷安特公司等单位已开始在自已生产的产品上采用达克罗工艺。相信在不久的将来，达克罗这种无公害，无环境污染，清洁生产的工艺，会在全国各地电镀锌行业被遍采用。参考文献：1.分析化学分解方法手册 （德）鲁道夫·博克 编著 谢长生 朱泳煊 陈文新 译 贵州人民出版社 1982年5月第一版作者：东建中 通讯地址：上海南阳路154号 邮政编码：200040 电话：(021)62472277 传真：(021)62790234 查阅：已获批28个城市的轨道交通线路规划详解图（更新中）查阅：2012年全国各省市城市轨道交通项目概览（更新中）查阅：城市轨道交通中标企业

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