达克罗涂复新工艺及设备

达克罗 一一t ■霍困 固蒈图 一一 一 涂 复 新 工 艺 及 设 备 东建 中 上海机电设计研究院 达 克罗涂复 ] 艺足一种全新 的金属表面处 理 技术，又称达兜乐 、达克锈、锌铬膜、达克曼等 ，由美 国人于7O年代初期发明，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 械工业部将达兜罗T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涂层 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 r 除油、抛丸处理后，浸涂达克罗液。达克罗液是一种 18 水基处理液，金属件在这种水基处理液中浸涂或喷 刷后 ，进炉固化，经300℃左右烘烤成膜 ，进而形成 锌、锅、铬无机涂层。固化时，涂膜中的水分 、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、铝片浆与铁基体反应，形成Fe、zn、Al的 铬盐化合物。由于膜层是与基体直接反应获得的， 所以该防腐层极为致密(用镀锌或浸锌获得的 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IE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无法比 科投开发动态 2001年第 5期 维普资讯 http://www.cqvip.com 拟的优异特点 1 2．1 极好的耐热腐蚀性 达克罗防腩膜的固化温度在3oo 左右．所以 件即使长时rHJ处于高温下 ，外观也不会变色 ，其耐 热腐蚀性极好一 传统的镀锌层在高于70'E的条件 下，就会出现微小的裂纹；在2oo～3oo 的条件下就 会变色，耐脯蚀‘ 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，术纯化过的镀锌层 ．在盐雾试验时一 般10d,时腐蚀掉 I微米；厚度为3微米的彩虹色纯化 膜，经200,'1,时盐雾试验被蚀穿。达克罗涂层在经过 了1004,N-的盐雾试验后 才被腐蚀掉 1微米 达 克 罗工艺比传统的表面镀锌处理上艺，使工件的耐蚀 性提高了7～10倍一 海某车灯厂采用达克罗工艺涂 复的年灯架．耐盐雾试验达到了10004,时以上。 1．2．3 无每脆 氯脆是传统镀锌工艺不能完全克服的弊病一由 于1二艺特点决定 』，达克罗在处理过程中不进行任 何酸处理 ．电不存在电镀时的渗氢问题 ，加上涂层 在高温下剧化 ，所以达克罗涂层从工艺上保证不会 存在氢脆 这使它可以被应用存抗拉强度要求高的 高强度零件的防腐处理。 l 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 往前处理中，除下的油和粉尘用专门 的设备收集处理；在涂复、固化时，与传统电镀工艺 过程不同，它不会产生酸 、碱 、含铬等重金属的荇水 问题，产生的仪仪是从涂层中蒸发出来的水汽。经 测定，这种水汽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，在自行车上的紧固件，网篮 等表面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 L等．它的渗透性很好。用它处理过的弹簧， 2o01年 第 5期 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1：艺有点类似油漆，其步骤 足：将买来的达克罗液进 r调配，然后直接将之浸涂 在零件上，再将之烘干固化即可 达克罗的基本处理 方法是浸涂。在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 采用摊或网篮的浸涂方法。涂层厚度一般为2-15微 米， 根据防腐要求通过改变浸渍时间、甩干速度来 桶整涂层厚度。整个工作环境整洁，无污染。 2-2 T艺 2．2．1 颅处理 (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；对油污较少的工件可以省去清洗这步，直接予 以抛丸处理，例如某些件，经搓丝机出来后，直 接对其进行抛丸，随后将之浸人选克罗液，接着进 炉固化。 (2)喷砂、除尘和降温：抛丸机使用的钢丸的直 径范围为O l～o．6ram。用压缩空气对零件进行除尘， 对除去的粉尘经专门的集粉器收集后集中处理；经 抛丸除尘后的零件的温度高达60 左右，待温度降 至20~C时方可对零件进行下道工序的处理。 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。必须对槽液进行连续循环或搅拌，以防 止基料沉降，因为它不易保存很长时间，所以应将 之观配现用 。配制时，槽液温度不宜过高 (小于 2o )，要防止溶液自身发生反应。 科技开发动态 19 维普资讯 http://www.cqvip.com 达克罗液配制好后，将零件浸渍其中进行涂 复。其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 O分钟；不同零 件甩干时转速 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3～4微米，一般浸2～3次 2_2 3 固化 经达克罗液缦渍处理后的工件经甩干，放置于 不锈钢网带输送带 匕。对小的工件，需带上手套，进 行人工分理 、要求工件问不互相粘连；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 J一^ 固化炉烘烤固化 固化温度为： 280-330 、时I'H]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，其温度控制在6o～80~C，预热10分钟。 其问必须注意升温不可过急，应让工件缓缓吸热， 让涂层中的水分逐渐逸出，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，因为它决定涂层在工件上的晟终性能。 2．24 冷却 由于固化的温度较高，须对固化后的工件进行 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，以致固化 后出现外观粗糙 、粉化的现象。在这种情况下需要 对工件表面作少许修正，其常用的方法是：用优质 的硬毛刷清理T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。 (1)少量l牛产时，可采用一般的处理槽来浸涂、 喷涂或刷涂达克罗液，然后将零件放进烘箱固化处 理。此方法常常用在零件批量生产前的工艺试验。 (2)批量生产时，须配置清洗槽 、配液桶 、浸涂 没备、抛丸机 、机械手、网带式固化炉等设备，并将 它们台理地组台起来，形成一条生产线。设备选用 的规模根据零件的年产量而定。因化炉采用热风循 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)。上述三种热源 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 比采用电力的低，若采用一定的工艺措施，其外 观质量能达到用电力生产的产品的水平；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1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 H前国内使用的达克罗涂料 ，大致上分为以下 三种：国产的、台湾生产的、日本生产的。从价格来 看，国产的每吨在3万元左右，台湾产的每吨在6、5万 元左右，日本产的在11万元左右；从涂复质量来看 ， 台湾产的接近 日本产的，而国产的达克罗涂料略逊 一 筹，后者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消耗的增加 ，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，被引入国内后发展很快。在短短几 年中，达克罗涂装生产线就由当初的几条发展到如 今的几十条，而且还有许多厂家正在陆续开始发展 达克罗涂装生产线。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各 自生产的产品上采用 达克罗工艺。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，一定会在全国各地电 镀锌行业被普遍采用。 科技开发动态 2001年第 5期 维普资讯 http://www.cqvip.com