達克羅工藝過程控制

達克羅工藝過程控制摘要：達克羅表面處理是一種以鋅粉、鋁粉、銘酸和去離子水為主要成分的新型的防腐涂料，其相對于熱浸鋅涂層擁有更好的防腐性能、環(huán)保、涂層均勻等優(yōu)點。本文重點從工藝流程出發(fā)，描述達克羅表面處理過程的特點以及過程控制要求，以便在生產(chǎn)過程中持續(xù)生產(chǎn)符合客戶要求的產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：達克羅、過程控制引言：本文敘述了達克羅表面涂層技術(shù)的原理、優(yōu)缺點以及過程控制要求。一、達克羅表面處理簡介達克羅是DACROMET譯音和縮寫，國內(nèi)命名為鋅銘涂層，是一種以鋅粉、鋁粉、銘酸和去離子水為主要成分的新型的防腐涂料。達克羅表面處理是經(jīng)過脫脂—拋丸一涂敷一固化一冷卻一成品的工藝過程，使加工體形成片狀鋅粉，鋁粉及金屬銘鹽組成的銀灰色防腐蝕涂層。該涂層的防銹機理主要為：鋅對基體的受控的電化學(xué)保護作用、銘酸的鈍化作用、鋅片鋁片及復(fù)合銘鹽涂層的機械屏蔽遮蓋保護作用及鋁抑制鋅的“淘析”作用。達克羅涂層的結(jié)構(gòu)：在鐵基金屬表面上，涂覆一層達克羅溶液(即含有片狀鋅、鋁［鱗片一般尺寸為0.1-0.2X10X15微米］、Cr2O3及專用有機物的高分散混合水溶液)、經(jīng)300°C左右保溫烘烤一定的時間后，達克羅溶液中的六價銘被還原成三價銘，生成無定形的復(fù)合銘鹽化合物(nCrO3.mCr2O3)。該物質(zhì)覆蓋在母材表面及鋅片、鋁片的表面，將鋅片、鋁片與鋼鐵基材表面緊密地粘結(jié)在一起。鋅片、鋁片間亦被復(fù)合銘鹽所填塞。冷卻后的金屬表面即被覆蓋上一層很薄的銀灰色的達克羅特種高防腐涂層。二、達克羅的優(yōu)缺點優(yōu)點a） 超強的耐蝕性能：達克羅膜層的厚度僅為4-8um，但其防銹效果卻是傳統(tǒng)電鍍鋅、熱鍍鋅或涂料涂覆法的7-10倍以上。采用達克羅工藝處理的標(biāo)準件、管接件經(jīng)耐鹽霧試驗240--1200h以上未出現(xiàn)紅銹。未鈍化的鍍鋅層，鹽霧實驗時一般10小時腐蝕掉1um-3um厚的彩虹色鈍化膜200小時蝕穿。達克羅鹽霧試驗時，需100小時才腐蝕掉1um，比傳統(tǒng)的表面處理耐腐蝕性提高七至十倍。一般說來，電極電位不同的兩種金屬或合金相接觸時，就會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。達克羅涂層的防腐蝕是建立在銘酸的鈍化作用和鋅的受控犧牲保護作用之上的，所以抑制了鋅的消耗，提高了防腐蝕性能。b） 無氫脆性：氫脆是傳統(tǒng)鍍鋅工藝不能完全克服的弊病。一般電鍍處理過程都采用酸洗、電解除油、電沉積等工序，均會導(dǎo)致工件氫脆性，嚴重影響了高強件的質(zhì)量。由于達克羅技術(shù)在處理過程中不進行任何酸處理、也不存在電鍍時的滲氫問題，加上涂層在高溫下固化，所以從工藝上保證了達克羅涂層不會存在氫脆。這使它可以被應(yīng)用在抗拉強度要求高的高強度零件的防腐的處理，特別運用于抗拉強度Rm>1000Mpa高強度零件的防腐蝕處理，如：高強度螺栓和彈簧等種類。c） 耐高低溫沖擊性：達克羅可以耐高溫腐蝕，耐熱溫度可達300°C以上。而傳統(tǒng)的鍍鋅工藝，溫度達到100C時就已經(jīng)起皮報廢了。在溫度35C±2C、濕度95%條件下，經(jīng)過10個周期240小時循環(huán)試驗，達克羅涂層表面無變化，鍍鋅層表面局部有霉點。d） 結(jié)合力及再涂性能好：達克羅涂層與金屬基體有良好的結(jié)合力，而且與其他附加涂層有強烈的粘著性，在上述濕熱試驗環(huán)境下，達克羅涂層與漆膜結(jié)合力達到國家一級、二級標(biāo)準。同時達克羅涂層與基體結(jié)合力均為一級標(biāo)準處理后的零件易于噴涂著色，與有機涂層的結(jié)合力甚至超過了磷化膜。e） 良好的滲透性：由于靜電屏蔽效應(yīng)，工件的深孔、狹縫，管件的內(nèi)壁等部位難以電鍍上鋅，因此工件的上述部位無法采用電鍍的方法進行保護。達克羅則可以進入工件的這些部位形成達克羅涂層。f） 無污染和公害：作為“綠色電鍍”工藝，達克羅工藝采用了閉路循環(huán)的方式，所以幾乎無污染危害。在前處理中：除下的油和粉塵用專門的設(shè)備收集處理；在涂覆、固化時，不存在傳統(tǒng)電鍍工藝過程中產(chǎn)生的酸、堿、含銘等重金屬的污水問題，產(chǎn)生的僅僅是從涂層中蒸發(fā)出來的水汽，經(jīng)測定，不含國家規(guī)定控制的有害物質(zhì)。g） 點焊性能：對彎角件進行達克羅涂敷后點焊，顯示達克羅涂層有良好的點焊性能。從達克羅工藝來說，先點焊后達克羅的防護性優(yōu)于先達克羅后點焊。h） 高耐氣候性：達克羅在一定涂層厚度下可以經(jīng)受二氧化硫、酸雨、煙塵、粉塵的侵蝕。其耐SO2試驗可達3周期。適用于海洋性氣候的工件、海輪等。此外還具有一定耐化學(xué)藥品腐蝕性，在汽油、機油中耐蝕性好。i） 低摩擦性：加入潤滑劑后的達克羅涂層，經(jīng)適當(dāng)處理可以產(chǎn)生0.06一0.12系數(shù)的超低摩擦性，經(jīng)一般處理則產(chǎn)生0.12—0.18系數(shù)的中等摩擦性。j） 配合精度好：一般達克羅涂層可以控制在6—8um之間，因此緊固體的配合精度可以符合6g/6n的精度要求。缺點a）達克羅中含有對環(huán)境和人體有害的銘離子，尤其是六價銘離子具有致癌作用?，F(xiàn)已經(jīng)發(fā)展出無銘達克羅，但是成本較高，主要用于出口歐盟等地的產(chǎn)品上。b） 達克羅的燒結(jié)溫度較高、時間較長，能耗大。c） 達克羅的表面硬度不高、耐磨性不好，達克羅涂層硬度是6H，故不宜在活塞桿等運動件上使用。而且達克羅涂層的制品不適合與銅、鎂、鎳和不銹鋼的零部件接觸與連接，因為它們會產(chǎn)生接觸性腐蝕，影響制品表面質(zhì)量及防腐性能。鋅鍍層硬度值為75?88HV0.05，銀灰色達克羅涂層硬度值為210?232HV0.05d） 達克羅涂層的表面顏色單一，只有銀白色和銀灰色，不適合汽車發(fā)展個性化的需要。不過，可以通過后處理或復(fù)合涂層獲得不同的顏色，以提高載重汽車零部件的裝飾性和匹配性。e） 達克羅涂層的導(dǎo)電性能不是太好，因此不宜用于導(dǎo)電連接的零件，如電器的接地螺栓等。三、達克羅工藝流程及控制要求脫脂清除有機油污：一般常規(guī)除油的方式為堿水清洗，可以有效去除機乳化油、機械油等，為滿足批量生產(chǎn)要求，設(shè)備一般采用超聲波清洗線。在實際生產(chǎn)過程中，清洗工序非常重要，如果零件表面除油不干凈，將影響達克羅涂層的均勻性和附著力。該工序控制的重點是清洗的溫度、時間、清洗劑濃度（有些會在清洗液中添加防銹劑），常規(guī)采用鋯粉測試清洗后零件表面是否存在油污。清洗過程中須監(jiān)控溫度的波動，網(wǎng)帶傳送的頻率（時間）、循環(huán)清洗液的堿濃度（堿濃度可以采用酚酞滴定方法測量）。并且保證清洗后的零件在24小時內(nèi)流轉(zhuǎn)到下道工序，避免生銹。除銹：達克羅前處理中的除銹工序不像一般涂裝前處理方法，采用酸洗除銹，這是因為達克羅處理的工件大部分是高強螺栓螺母和高強沖壓件，酸洗后會產(chǎn)生氫脆而影響產(chǎn)品質(zhì)量（注：在不考慮氫脆的情況下，達克羅除銹前處理也采用酸洗，特別是對于機柜、控制柜面板等，但工藝上要特別注意不能將酸洗殘液帶入涂覆槽，以免破壞達克羅涂液。）另外，達克羅也不能用一般磷化做為底材處理，這是因為達克羅涂料要300°C溫度長時間固化，磷化膜中的結(jié)晶水分揮發(fā)掉，使達克羅涂層龜裂，影響涂層的附著力和防腐蝕效果，所以達克羅涂層前處理除銹通常用機械拋丸的方式進行。影響拋丸質(zhì)量的工藝參數(shù)有：拋丸磨料鋼球的直徑、硬度，拋丸機的轉(zhuǎn)數(shù)和時間。丸粒的直徑依據(jù)產(chǎn)品的形狀、尺寸、表面硬度選用，拋丸機的轉(zhuǎn)速和時間可通過工藝驗證得到。丸粒在生產(chǎn)過程中易磨損，須定期更換。最終產(chǎn)品的拋丸質(zhì)量可采用粗糙度對比或硫酸銅溶液浸染測試。涂裝：是指將涂料均勻地涂覆在工件表面上的方法。達克羅涂裝方法是根據(jù)工件及產(chǎn)品質(zhì)量要求的不同來采取不同的涂裝方法，可分為浸涂、噴涂和刷涂等三種方法。為滿足大批量生產(chǎn)要求，一般采用浸涂，同時可以節(jié)省涂料消耗。影響浸涂的工藝參數(shù)有：涂料濃度、涂料均勻性、零件的裝夾方式、浸涂時間、離心甩干時間等。固化：工件表面上涂覆達克羅濕膜后，需通過烘爐烘烤固化工序，經(jīng)下列反應(yīng)變化形成達克羅涂層。首先在80-100C下，水分開始揮發(fā)，涂層經(jīng)過流平后被固定在工件表面上；其次在160-200C溫度下，乙二醇類、還原劑揮發(fā)分解，最后升高至300C以上，并保溫烘烤后，部分六價銘在高溫下與乙二醇發(fā)生氧化還原反應(yīng)，成為三價銘，在涂層中出現(xiàn)為非結(jié)晶態(tài)的三氧化二銘和三氧化銘，混合物把鱗片狀鋅、鋁粘附在金屬基體表面。同時，更起到鋅、鋁片層與層之間的粘結(jié)劑的作用，成為最終涂層，提高涂層耐蝕性和附著力。所以達克羅烘烤一般分為兩個工段：預(yù)烘區(qū)和烘干區(qū)。預(yù)烘區(qū)一般為10min左右，溫度控制在100-150°C，溫度太低，水分等揮發(fā)不充分，工件到高溫區(qū)水分急劇揮發(fā)影響鋅、鋁層規(guī)則層狀排列，影響最終涂層外觀、附著力和耐蝕性。溫度太高，水分揮發(fā)太快，也不利于涂層流平，影響涂層的均勻性、附著力等。烘烤區(qū)一般為20min左右，溫度控制在300-340C為宜，溫度太低，涂層中六價銘轉(zhuǎn)化成三價銘不足，鋅鋁層間的三價銘網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不佳，有機組份炭化不充分，三價銘網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不合理，涂層附著力不佳，且六價銘遇水狀況下易流失，涂層自我修復(fù)能力下降，耐蝕性變差。溫度太高，涂層中六價銘轉(zhuǎn)化為三價銘太多，涂層中可溶性六價銘含量降低，同樣也影響涂層的耐蝕性能。固化過程需要控制的工藝參數(shù)有：固化時間、固化溫度以及零件擺放方式。最終的產(chǎn)品可通過膜厚儀測試厚度，3M膠帶測試附著力，鹽霧試驗機測試耐腐蝕性。參考文獻張俊敏.達克