达克罗涂覆过程中常见的问题及其处理方法

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丁金城1 , 赵增典1 , 于先进1 , 王元辉2
(1. 山东理工大学化学工程学院, 山东淄博255091 ;
2. 西安工业学院材料与化工学院, 陕西西安710032)
[摘　要] 　介绍了达克罗技术的优点和钢铁工件达克罗涂覆的表面处理工艺。在涂液工业化过程中发现高分
子量的聚丙烯酸钠可以显著提高涂覆液的稳定性,增加铝含量可增加涂覆件银白色泽,铬酸pH 值应介于1～4 之间。
探讨了搅拌时间、润湿剂、还原剂对涂液和涂层的影响以及涂层厚度与黏度的关系。
[关键词] 　达克罗技术; 涂覆工艺; 涂层
[中图分类号] 　TG174 　　　[文献标识码] 　B 　　　[文章编号] 　1001 1560 (2004) 03 0055 01
　　[收稿日期] 　2003 10 25
0 　前　言
达克罗转化膜又叫锌铬膜,它是将钢铁工件直接浸入
或喷、刷涂含片状锌粉、片状铝粉、还原剂、增稠剂、润湿剂
和铬酸的涂料,然后经烘干、烧结形成含锌、铝和铬聚合物
的无机转化膜层。
中国航空工业总公司南京宏光空降装备厂于20 世纪
90 年代初从日本引进了国内第一条达克罗生产线,此后,
我国陆续引进多条,并且有多家公司专门从事达克罗生产
线的推广。但是,所用原材料必须从国外进口,生产成本较
高。采用自制达克罗涂液进行涂覆,在生产过程中遇到了
许多问题,并及时找到了解决的办法。
1 　达克罗涂覆工艺
达克罗涂覆工艺:将原料调配成水溶性涂料,然后直接
涂覆在经过活化处理后的工件表面,经烘干、烧结,形成一
层无机膜层。工艺流程如下:工件除油→水冲洗→除锈(喷
砂) →除尘→浸涂(或喷涂) →甩干→烘干(60～80 ℃,10～
30 min) →烧结(280～300 ℃,15～30 min) →冷却→检验→
包装。
(1) 除油　除油分有机溶剂和碱性溶液除油两种,从环
境保护的角度出发,应采用碱性除油。经过除油处理后的
工件,要求表面能够被水完全浸润。碱性除油根据表面洁
净程度决定工件在室温下浸润10～20 min。
碱性除油配方(质量分数) :
　　OP - 10 　　　　　　　0. 5
　　AES(70 %) 2. 0
　　Na2SiO3 1. 0
　　NaHCO3 4. 0
　　H2O 余量
将工件放在密闭容器内,清洗剂高压带入,喷淋清洗。
由于工件表面为矿物防锈油,所以选取乳化分散溶解力好
的复配型表面活性剂。
(2) 喷砂除尘　为了避免产生氢脆和环境污染,除锈时
不用酸洗,而采用喷砂处理。抛丸机使用的钢丸直径范围
为0. 1～0. 6 mm ,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。除油除锈一定要彻底,否则将会降
低镀层的附着力及耐腐蚀性能。
(3) 浸涂　将处理好的工件,浸入预先配好的达克罗涂
液中,工件一般在轻微震荡下浸涂2～3 min ,然后甩干。如
工件体积较大,可采用喷涂。浸涂或喷涂后,经检查如有不
匀或漏涂可采用刷涂补涂。
(4) 烘干、固化　浸渍处理后的工件,放置在不锈钢网
带输送带上,要求工件不互相粘连,进入炉内后在60～
80 ℃下烘10～30 min ,在280～300 ℃下固化15～30 min。
烘干、固化温度、时间主要由涂层厚度及工件大小决定,由
不锈钢网带输送带输送速度控制。
(5) 后处理　固化后如果工件表面镀层出现外观粗糙
的现象,可用硬毛刷清理工件表面。
2 　问题及解决办法
2. 1 　涂液的不稳定性
由于锌粉密度较大,配制涂料时极易沉淀,使涂液分
层。为此,必须选用高效增稠剂[ 1 ] 。采用聚丙烯酸钠对涂
液增稠,当加入量过大时,涂液易凝胶,从而缩短使用期限。
从进口增稠助剂看, 如直接加入则搅拌时间过长(大于
10 h) ,从涂液使用寿命和生产效率看均不合适。进口增稠
助剂易溶于60～70 ℃温水中,可将其先溶于水,以水溶液
形式加入效果更好。采用聚丙烯酸钠替代进口增稠助剂后
也可采用此方法。
2. 2 　涂覆件表面色泽
用进口原料涂覆后的工件,经处理后表面色泽为银白
色。在生产过程中发现,锌粉与铝粉的配比对色泽影响最
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材料保护　2004 年3 月第37 卷第3 期
　　　　
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温度室温
时间
5～10 s
低铬彩色钝化配方:
　　　　铬酸　　　　　　　　　9 g/ L
浓硫酸0. 5～0. 8 mL/ L
浓硝酸3～5 g/ L
冰醋酸5～10 g/ L
高锰酸钾0. 1～0. 2 g/ L
温度室温
时间10～20 s
热水封闭处理:
　　　　温度　　　　　　　　　80～90 ℃
时间1～2 min
经多次比较发现,问题就出在厂家所用电镀液的配槽
水上,换水后问题得到了解决。
2 　自来水
自来水的水质比普通井水稍好一些,对于一般常规镀
种来说,可在一定程度上满足中低档产品的要求,如镀锌、
镀镍、镀铜- 锡合金等,但对于一些要求比较高的产品选择
自来水配槽还是不行的,如镀铜、镀硬铬、镀仿金产品等,因
为自来水中含有较高浓度的氯离子,而这些镀种对氯离子
比较敏感。虽然自来水经过分子筛和离子交换树脂处理,
有机杂质相对井水来说少多了,但不同地区,不同时节,自
来水的水质也是有一定差别的,在一定程度上也会影响产
品质量的稳定,例如镀铜溶液中若经常补加自来水,会造成
氯离子的积累,虽然在镀酸铜过程中需要一定含量的氯离
子,但当其含量超过80 mg/ L 时,镀层会产生较多的麻点,
并影响镀层的光亮度和整平性。此种故障最常见的处理方
法是用碳酸银来处理,但操作比较麻烦,成本又高,效果也
不理想,尤其是在塑料电镀过程中使用自来水还会形成严
重的交叉污染。因此,对于用自来水配槽的企业,必须对水
质认真地作小型,中型试验,否则,在生产中因水质出现的
产品品质问题,不容易被发现,无法快速排除故障。这将给
现场工艺控制增加难度,因为槽液一旦配好,溶液的成分将
更加复杂,常规的理化分析方法也可能产生偏差,有可能造
成资源的极大浪费。
3 　纯　水
水质的成分简单,水质较好,水中的大部分重金属离子
和有机杂质都已去除,因此生产过程中产品的品质,工艺控
制都相对稳定,缺点是成本较高。随着我国对环保要求的
提高,电镀产品质量也在向中高档的方向发展,从长远的发
展方向来看,电镀工艺将按照科学的标准得到完善,生产线
的自动化程度将会越来越高。槽液回收水、缸底、缺角的定
期清理和废液的回收再利用等将形成一个统一的标准。目
前很多企业还做不到这一点,这是对资源的一种浪费,同时
又对环境造成了一定的污染,不久的将来,纯水会被电镀企
业广泛采用,一些不规范、耗能高、资源浪费、环境破坏严重
的小电镀企业将会被淘汰。[编辑:王　宇]
(上接第55 页)
大,增加铝粉量可增加工件的银白色泽。铝粉量增加后,对
工件的耐腐蚀性有一定影响,因为锌为牺牲阳极来保护金
属基体,而铝却是形成氧化膜来保护金属基体,但二者有一
定的配比关系,这不仅是从耐腐蚀的角度考虑,也是从生产
成本来考虑。
2. 3 　铬酸pH值的影响
达克罗涂液中,还有一种必须考虑的组分,即铬酸溶
液。在实际配制过程中,如果铬酸的pH 值高,则铬酸与浆
液反应非常剧烈,放出大量热量,最后使整个溶液体系结
块、失效。如再用水稀释后涂覆,则工件表面附着力下降,
极易起皮。也就是说,有效成分在配制过程中即被消耗了,
或者说,达克罗涂液与铬酸反应成膜、固化提前了。试验发
现,在铬酸pH 值为1～4 之间是可以的,在此范围之内,pH
值偏低,铬酸与浆液反应,略微放热,但初始附着力随pH
值升高而降低。
2. 4 　搅拌时间对锌铬膜层质量的影响
达克罗涂液配料之后必须进行搅拌,使浆料与铬酸及
其他组分混合均匀并反应熟化。搅拌2～4 h 即可使涂料
混合均匀并熟化,在使用过程中,应不间断搅拌。但配好涂
液有使用期限,在密闭容器中存放,并不停搅拌,可使用3
d。
2. 5 　润湿剂的影响
达克罗涂覆工件均为钢铁制件,涂液在工件表面润湿、
铺展好坏,直接影响涂层的质量。如润湿、铺展不好,会使
工件表面漏涂,需多次涂覆才能覆盖工件表面,致使涂层不
匀,耐腐蚀性降低。采用低泡非离子表面活性复合润湿剂
与还原剂乙二醇、双丙酮醇等复配,可取得较好的效果。
2. 6 　还原剂的影响
当烘干温度在80 ℃左右时,涂液中的水分挥发较多,
而其他成分氧化挥发较少,300 ℃左右烧结时,急剧氧化挥
发,而使膜层中出现大量针孔,影响涂层质量。因此,应采
用复合还原剂,这样,在由80 ℃左右过渡到300 ℃左右时,
还原剂组分能较均匀地被氧化成小分子而挥发,同时也保
证未参与反应的还原剂组分能相对均匀地缓慢挥发。
2. 7 　涂层厚度与黏度的关系
涂液的黏度对膜层的厚度影响很大。黏度太小,膜层
薄,耐腐蚀性达不到要求,需多次涂覆才能完成,致使效率
无法提高。黏度太大,则一次涂覆膜层过厚,在烧结过程中
容易起皮脱落,影响表面质量和耐腐蚀性。
[ 参考文献]
[ 1 ] 　万德立,朱殿瑞,苏红军,等. 锌铬膜涂覆工艺的研究[J ] . 材
料保护,1999 ,32 (7) ,32～34. [编辑:王　宇]

flypig1717

资料不错，我们正准备试验这种工艺