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    資訊動態

    交美特—取代達克羅的表面處理新技術

    發布時間:2017-05-19

    隨著物質文明的不斷進步,人們對生存環境的質量要求越來越高。保護和改善生態環境,實現經濟社會的可持續發展,已經成為大多數國家擬定新世紀發展戰略的重要價值取向。19996月,歐洲通過一項有關報廢汽車及其配件的監管條例。此項名為“End of Life Vehicle Directive (EOLVD)的法規,將于2006年正式生效。條例的4.26.3條限制使用有害的物質如鉛、汞、鎘及六價鉻,規定每輛汽車的鉻(Cr6+)含量不超過2克。這項條例的出臺,對汽車零部件的表面處理提出了更高的環保要求,使得目前在汽車制造行業大量采用的達克羅涂層技術面臨嚴峻的挑戰。

    關于達克羅(Dacromet

       Dacromet
    起源于20世紀60年代末的美國,當時被譽為世界表面處理行業具有劃時代意義的革命性產物。Dacromet涂層以其高抗蝕、無氫脆、涂層薄的特點著稱于世,廣泛應用于汽車、建筑、鐵路、電力、橋梁、隧道、電器、軍工等許多行業。十年前,該技術在中國表面處理界還鮮為人知。1993年2月,航空工業部南京宏光空降裝備廠首家從日本NDS公司將Dacromet引進中國,并于1995年在《材料保護》上以“達克羅”的中文譯名向大陸同行作了全面介紹。從此,達克羅技術開始逐漸被人們所了解,中國表面處理工作者也著手對它進行了多角度多層次的探索和研究。1996年國家機械工業部將達克羅列為清潔生產重點資助開發項目,1999年達克羅被國家環??偩至袨閲抑攸c環保實用技術,如今它已經成為各地電鍍涂裝行業推介的熱點。由于達克羅涂層突出的抗蝕性能,再加上它在涂裝過程中對環境的污染較少,因而在不到10年的時間內取得了長足發展?,F在,達克羅涂裝生產線設備和達克羅涂料以及制造涂料所必需的超微片狀鋅、鋁材料已經實現國產化,并基本達到國外上世紀九十年代前期水平。目前,中國正在運行的達克羅涂裝生產線已經超過70條(僅江浙滬地區就達到了30條之多),年消耗達克羅涂料近400噸。關于達克羅的國家標準GB/T 18684-2002《鋅鉻涂層技術條件》也于2002年由國家質量監督檢驗檢疫總局正式頒布實施,并將達克羅涂層正式定名為“鋅鉻涂層”。

       
    達 克羅表面處理是一個完全閉合的過程,從前處理到最后的成膜,沒有水漂洗工序,很少向外界排放含有害物質的廢水。烘烤時的排出物主要是水蒸氣,基本上不含有害物質。因此,用達克羅替代電鍍鋅和熱浸鍍鋅,確實可以減輕傳統表面處理產生的嚴重環境污染。但是,從嚴格意義上來說,達克羅還不是完全的“綠色產品”, 不能簡單地將其冠名為“綠色電鍍”。這主要是因為在達克羅處理液中還含有約2%Cr6+。Cr6+是眾所周知的有害物質,毒性強且有致癌作用,會對人類生存環境造成嚴重污染,因此鉻的使用已經受到越來越嚴格的限制。盡管達克羅涂料中絕大部分的Cr6+在烘烤成膜的過程中通過反應轉化成了Cr3+,但仍有很少量的鉻以可溶性六價鉻的形式保留在達克羅涂層中。在正常情況下,它的溶出量應該不大于3μg/cm2,但即使是這個數量也同鍍鋅鈍化層一樣超過了0.6μg/cm2這一引起過敏的限度。如果涂料質量低劣或是工藝過程失控,則涂層中可溶性六價鉻的量會大大增加,造成的后果相當嚴重。為了解決這一問題,法國的Dacral公司調整了達克羅涂料液的材料,于10年前推出了名為Dacromet LC的低鉻達克羅。它在不改變原有烘烤條件的情況下使六價鉻盡可能全部在反應中被還原,其膜層中Cr6+的含量降為0.03μg/cm2。中國有些達克羅涂料生產企業也采取了用鉬或鈦的化合物替代部分鉻酸以降低Cr6+含量的措施。不過,盡管如此也難以應對越來越高的環保要求。在這種情況下,經歷了一個從量變到質變的過程后,被人們稱之為“無鉻達克羅”的交美特終于問世。

    關于交美特(Geomet

       Geomet
    是美國MCI公司為滿足政府VOC法規和汽車行業規定的環保要求而開發出的表面處理新技術,這項技術通過其達克羅姊妹公司即日本的NDS、法國Dacral和巴西的MCBI公司共同推向全球市場。不含鉻的交美特涂層作為達克羅涂層的更新換代產品已經首先被汽車制造行業普遍認可和接受。

       
    防腐蝕途徑

       
    交美特涂層的外觀呈亞光銀灰色,光澤較達克羅涂層略暗,是一種將超細鋅鱗片和鋁鱗片疊合包裹在特殊粘結劑中的無機涂層。交美特涂層從四個方面對鋼鐵基體提供保護作用:

    (1)
    屏障保護:經過處理的層層疊合的鋅鱗片和鋁鱗片在鋼鐵基體和腐蝕介質之間提供了一道優良的屏障,阻礙了腐蝕介質和去極化劑到達基體;

    (2)
    電化學作用:鋅層作為犧牲陽極被腐蝕以保護鋼鐵基體;

    (3)
    鈍化作用:由于鈍化而產生的金屬氧化物減慢了鋅及鋼鐵的腐蝕反應速度;

    (4)
    自修復作用:當涂層受損時,鋅的氧化物和碳酸鹽向涂層被損壞的區域移動,積極地修復涂層,恢復保護屏障。

    環境效益

     
    交美特所采用的涂料是符合美國VOC法規的水性涂料,涂料中不使用危險的溶劑,不含有毒的金屬(如鎳、鉛、鋇和汞)。交美特與鉻完全不沾邊,在其涂料和涂層中均不含有任何的鉻,既沒有六價鉻也沒有三價鉻。所以,交美特完全符合美國環保署(EPA)、美國職業安全和健康行政部門(OSHA)的相應規范和世界各大汽車制造廠商的標準要求,在表面處理過程中不折不扣地實現了清潔生產,是一種真正意義上的環保實用技術。

       性能特點

    (1)涂層?。航幻捞赝繉拥暮穸韧ǔ?/span>8-10微米,帶有封閉層的(如GEOMET L),其厚度為10-14微米;

    (2)無氫脆:涂覆過程不采用酸洗,不涉及電化學過程,避免了氫脆的產生;

    (3)抗雙金屬腐蝕:大多數鋅層當與鋁或鋼緊密配合時會產生典型的雙金屬微電池,而交美特涂層中的鋁鱗片能夠消除上述現象的發生;

    (4)耐有機溶劑:作為一種無機涂層,它的本性導致它能夠耐受有機溶劑;

    (5)耐熱性:在550°F288)下加熱3小時后仍保持其原有的抗腐蝕性能;

    (6)導電性:涂層中疊合在一起的金屬鋅、鋁薄片允許電流通過并傳導到基體;

    (7)耐腐蝕:對于羅紋零件來說,8-10微米的交美特涂層可以承受720小時鹽霧試驗不出現紅銹;而對于非羅紋緊固則可達800小時。單純的交美特涂層的耐鹽霧腐蝕性能稍遜于達克羅涂層,但在仿真真實自然環境的循環腐蝕試驗中的表現與達克羅不相上下。

       通用的涂覆加工程序

       
    交美特與達克羅在涂覆生產線設備上是通用的。在對零件進行前處理以后,交美特同達克羅一樣,采用常規的浸漬-離心、噴涂或浸漬-瀝液-離心的涂覆工藝,通過調整涂覆過程的工藝參數可以得到不同的涂層厚度。經涂覆后的零件在525°600°F(274°316,此為金屬零件溫度峰值)下烘烤15分鐘形成交美特膜層。其固化溫度范圍較寬,這是由涂料的化學性質決定的。        烘烤方式的革新

       
    交美特在成膜時對烘烤方式進行了革新,采用了一些與達克羅不同的工藝方法和設備。新的烘烤方式有以下兩種:

    (1)浸漬-離心后零件的烘烤:第一遍涂覆后的零件在350°450°F177°232,指金屬零件的溫度)下加熱15分鐘得到涂層;然后進行第二遍涂覆,并在525°600°F274°316,此為金屬零件溫度峰值)下烘烤15分鐘,對兩遍涂覆層一并進行最終的處理。

    (2)噴涂后零件的感應加熱:對噴涂后的零件進行感應加熱可以很快地達到525°600°F274°316)的溫度。這種烘烤方式是快速,高效和緊湊的,因為零件的處理過程在極短時間內即可完成。

     

           封閉層

       
    封閉層是為完善交美特涂層的性能,滿足各種工業標準多方面的要求而開發出來的。交美特涂層與封閉層配套使用后,進一部提高了原有的性能并擴展了其功能。封閉層是交美特表面處理體系的組成部分,它作為面層涂覆在交美特涂層上,具有以下作用:

    (1)
    減摩:不同的封閉層可以得到不同的減摩效果,最低可將涂層的摩擦系數降到0.1以下;

    (2)
    提高耐腐蝕能力;

    (3)
    提高抗雙金屬腐蝕能力;

    (4)
    提高對有機溶劑、汽油和剎車液的耐受能力;

    (5)
    良好的耐熱性;

           
    系列化的涂層體系

       
    交美特涂層已經發展成為能夠滿足工程上對耐蝕、減摩以及其它功能需求的系列化的涂層體系,具備了全面取代達克羅涂層的能力。通過以上表格中的數據可以具體了解各種交美特涂層的性能及其適用范圍。

         
    發展與展望

       
    交美特(Geomet)的英文前綴“geo-是“地球”、“土地”的意思,這個名稱的環保含意不言而喻。交美特不是簡單的“無鉻達克羅”,而是一種全新的表面處理體系。作為達克羅的更新換代產品,交美特繼承了達克羅高抗蝕、無氫脆、涂層薄的特點,同時徹底摒棄了有害的Cr6+,實現了真正的清潔生產。盡管交美特的涂覆加工成本目前還比較高,但它的巨大的發展前景是可以預期的。達克羅當年是應汽車的防蝕要求而誕生,并通過汽車行業 成功地走向世界的。交美特今天還是循著這條軌跡行進,可謂是輕車熟路。由于中國大量的電鍍鋅和熱浸鍍鋅企業還有待改造,因此在最近若干年內,達克羅在中國仍然有著一定的發展空間,但是達克羅被交美特取代的大趨勢是無法改變的,未來無疑是屬于交美特的。

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