镀锌返工为锌铬涂层的工艺案例探讨.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除镀锌返工为锌铬涂层的工艺案例探讨 摘要：锌铬涂覆技术应用在国内已经日趋成熟，被很多制造企业所应用。本文主要根据生产现场实际需要，通过试验、分析，探究出了将镀锌零件改制成为合格的锌铬涂层零件的工艺案例，解决了镀锌零件上的锌层对锌铬涂层质量的影响问题。为公司的库存标准的重防腐利用提高防腐性能解决了难题。关键词：锌铬涂层 镀锌返工 耐腐蚀试验The technique case study of becoming galvanization to zinc and chrome coating The abstract: The application of zinc and chrome coating technology have developed day by day, it has been applied to many corporation. The thesis studied and found out a new technique case about becoming the galvanized part to the qualified part of zinc and chrome coating by way of experiment and analysis. It was satisfied with the need of production. It solved the problem that the zinc coating of the galvanized part effected zinc and chrome coating quality. The technique solved repeating antisepsis problem of standard component in storeroom, and improved antisepsis performance of standard component.Key word: zinc and chrome coating, galvanization repairing, the experiment of corrosion resistingAuthor,s address: Baotou Bei Ben Heavy-Duty Truck Co., Ltd. ,Baotou 014030,China1.前言锌铬涂覆从20世纪60年代起源北美，1993年经南京宏光空降厂引入第一条生产线以来，其以优良的防腐性、无氢脆、无公害等优点很快被国内许多制造企业应用，尤其是用它来代替原有的镀锌、氧化等标准件，以提高其防腐性能。在现场生产中，镀锌、磷化、氧化零件的不合格品返工主要采取在相应的褪除溶液中除掉表面处理层，重新对其进行表面处理。锌铬涂层也基本遵循着这一工艺手段，即重新抛丸毛化，处理掉表面的锌铬涂层后重新进行涂覆。但若将已经镀锌的零件返工成锌铬涂层，传统的褪除方法和工艺经现场生产证明无法达到锌铬涂层的防腐技术要求。但根据实际生产，对现有的工艺手段进行调整后，圆满的解决此难题，使生产得到了顺利的进行。2.现状介绍我公司在06年引进锌铬涂层生产线，07年完成工艺调整并形成生产能力，主要产品是一些螺栓紧固件、垫片、管状零件等，其工艺要求主要是零件抛丸、涂锌铬涂层（二涂二烘），膜层6-8.6m，中性盐雾试验时间800h（未封闭）；涂锌铬涂层（三涂三烘），膜层8.6-10m，中性盐雾试验1000h（未封闭）。表面附着力采用“JDIS K53114-4 日本胶带五级标准评定法3.5级为合格”，在工艺投产鉴定时其厚度、盐雾试验都通过了公司实验室的验证报告，工艺规定在工艺或涂料变更时将重新进行盐雾试验，在一般生产中用常州达克罗涂覆有限公司推荐的20%硝酸铵快速腐蚀试验来判定其耐腐蚀性。此工艺自投产以来其工艺及产品技术性能一直稳定，其附着力在生产控制中也未出现异常。09年初公司采购部门按镀锌采购了大批量的各类标准件，但在生产中，由于产品整体防腐要求的提高，无疑锌铬涂层成了代替镀锌防腐的最佳选择，为此采购大批量的锌铬涂层标准件已不太现实，况且大批量的镀锌库存也需要处理。一直以来，虽有表面处理工序的返工经验，但没有由镀锌返工为锌铬涂层的前例，为此我们只能摸索前进，希望利用现有的资源设备，尽快解决问题。3. 试验过程中相关工艺过程简介3.1 除油：QS-1金属清洗剂 2-3%，50-60；除尽为止。3.2 酸洗：硫酸100-150g/L，氯化钠30-50 g/L，Op 5-10 g/L；室温。3.3 碱煮：氢氧化钠 400g/L，亚硝酸钠 200g/L；沸腾；20min。3.4 抛丸：青岛双星履带抛丸机；钢丸直径0.3-0.5mm；电流 10-15A。3.5 锌铬涂覆：3.5.1 涂液及涂装方法：JH-380型锌基铬盐水基涂料浸涂。3.5.2 烘烤：100-150预烘10-15min，300-350烧结固化20-30min，室温强冷5-10min。3.6 硝酸铵快速腐蚀试验3.6.1 简介：由于盐雾试验周期时间很长，在生产试验中很难具体操作，为此借用常州达克罗涂覆有限公司企业标准“QB/JHST001-2001水系锌基铬酸盐复合涂层”中的7.7款快速腐蚀试验来快速判定涂层的耐腐蚀性能。这也是目前国内流行的快速判定锌铬涂层耐腐蚀性能的方法，虽然不能替代盐雾试验，但是通过对照，可以提供另一种快速界定锌铬涂层耐腐蚀性能好坏的方法。3.6.2试验条件和方法：配方：20%的硝酸铵溶液温度：702水浴盐雾试验与硝酸铵试验对照表盐雾试验耐腐蚀时间（h）12024050080012002000硝酸铵试验耐腐蚀时间（h）0.250.511.523判定标准基体不允许出现红锈4.试验过程4.1 试验一：4.1.1 试验描述：接到通知后，根据以往锌铬涂层返工的经验，我们将工序定为：除油水洗（常温）烘干（60-80 30min）抛丸毛化（8min）锌铬涂覆的常规返修方法进行处理。在经过抛丸毛化锌铬涂层（两涂两烘）的螺栓等紧固件，涂层表面大面积胀起、起皮，用手摸会掉下片状锌铬涂层，进行20% 硝酸铵速腐蚀试验，在不到0.25h零件从牙顶出现红锈，之后牙底也产生红锈，其明显无法满足技术要求。之后加长了抛丸时间，起皮虽有所减轻，但未能从根本解决问题。4.1.2 问题分析：经过对试验一处理的零件现场分析后认为，螺栓起皮的主要原因，一是因锌的熔点（420）较低，在150以上有较大的延展性，在涂覆后经过310-330烘烤烧结，随后在强冷下使其露出金属基体；二是因镀锌层钝化膜在高温烘烤下失去结晶水变脆、开裂，从而使膜层胀起、起皮露出金属基体。露出金属基体的锌铬涂层件在硝酸铵溶液中更易发生原电池腐蚀，在一定程度上加快了零件的腐蚀速度加快。鉴于以上原因，在返工工序中怎样除去镀锌层显得尤为重要，它将直接影响到随后进行的返工锌铬涂层的防腐性能。为了尽快使实验有结果，我们初次采用两种退锌手段碱性褪锌和酸性褪锌，并通过随后的试验进行验证。4.2 试验二：4.2.1试验描述：因考虑到利用公司现有设备，现行生产的黑金属酸洗槽就可以完成退锌，无需另行配置槽液。为此我们确定的工序为：除油水洗（常温）酸洗（10min）水洗（常温）烘干（60-80 30min）抛丸( 8min)锌铬涂层（两涂两烘）检验。经此返工，零件表面为正常的银白色，其膜层厚度平均达到了6.12m，膜层附着力按“JDIS K53114-4”中按日本NDS公司胶带实验五级标准评级图3.5级，为合格，但20% 硝酸铵快速腐蚀试验时间仅为45min，远远低于其1.5h的工艺要求。4.2.2 问题分析：现场分析可能是涂覆操作有问题所致，但经过严格的监控涂液浸涂粘度、甩干时间、烘烤温度、烘烤时间，并将酸洗时间调到了15min的情况下，其快速腐蚀时间都未能突破1h。当时考虑紧固件被快速腐蚀，应该最大的原因仍是锌层未能彻底清除干净，但酸洗不能无限期的延长，一来会腐蚀紧固件基体，二来因酸洗会发生氢脆不宜时间太长。此试验也告失败。4.3 试验三：4.3.1 试验描述：因考虑是要继续完全除去镀锌膜层，而酸洗又不可以无限期延长，是否可以考虑先破坏镀锌膜的完整性，之后酸洗效果也许会改观。为此我们此次确定的工序为：除油烘干抛丸(min)酸洗水洗（室温）烘干（60-80 30min）抛丸(5min)锌铬涂层（两涂两烘）检验。本次试验是从一批200件M20螺栓取3件，事先在螺栓螺纹一端端面打上字头“A”、“B”、“C”，在第二次抛丸后用测厚仪在螺栓六角断头面，取任意五点测出抛丸后的空白厚度，并取平均值，然后在两涂两烘后找出这三个零件，继续在六角端头处任取五点测量取值，并取平均值，具体数据记录见锌铬涂层试验表1：锌铬涂层试验表1序号零件类别标记抛丸后空白（m）涂后厚度（m）涂层厚度m12345平均12345平均1M20螺栓A9.17.78.28.37.38.116.815.714.818.214.616.07.92M20螺栓B9.49.38.98.68.58.917.615.416.315.813.215.76.83M20螺栓C7.68.87.88.57.88.114.318.612.813.716.515.27.1备注：1.测厚仪：德国Fishcher镀层测厚仪。2.涂层厚度（m）=涂后平均厚度（m）抛丸后空白厚度平均（m）。4.3.2 数据分析：试验试件表面呈银灰色，其膜层厚度也在6-8.6m（两涂两烘）范围之内，对其进行胶带附着力试验均4级，符合工艺要求范围。随后按标准用20% 硝酸铵作快速腐蚀试验，其时间均大于1.5h，达到公司技术参数要求。以上数据证明，此工艺返工能满足锌铬涂层现行工艺要求的几项主要指标，方法可行，且适合大批量生产。只是因为在返工中加入了酸洗，有可能增加氢脆，所以对高强度连接件、弹性类零件在返工时应慎重，虽然在高温烘烤涂层时，在理论上也有除氢效果，但具体还不能确定。4.4 实验四：4.4.1 试验描述：虽然试验三能够解燃眉之急，但在随后的生产中，有弹性垫片和一些强度要求较高的零件陆续转来，有酸洗工序的试验三明显不适合这种零件的返工。为此重新配制了碱煮槽进行碱性退锌，其工序为：碱煮水洗（工业 室温）烘干（80-100 30min）抛丸锌铬涂层（两涂两烘）检验。本次试验是从150件批次的垫圈 GB 7244-87M30中取3件,打上在垫圈平面上打上“1、2、3”标记，厚度在垫圈平面上任意取五点进行测量，具体数据记录见锌铬涂层试验表2：锌铬涂层验表2序号零件类别标记抛丸后空白（m）涂后厚度（m）涂层厚度m12345平均12345平均1M30垫圈18.47.89.288.88.415.816.216.817.414.616.27.82M30垫圈210.29.48.99.57.89.218.617.616.815.415.416.87.63M30垫圈38.810.49.410.81110.116.715.418.218.516.717.17.0备注：1.测厚仪：德国Fishcher镀层测厚仪。2.涂层厚度（m）=涂后平均厚度（m）抛丸后空白厚度平均（m）4.4.2 数据分析：试验试件表面呈银灰色，将这三件垫圈再分别进行胶带实验均4级，20% 硝酸铵快速腐蚀试验大于1.5h，达到公司技术参数要求。证明，此工艺也能满足其防腐技术要求，方法可行，且适合大批量生产，因其在返工中没有酸洗工序，无氢脆缺陷，在碱煮中也可以适当的延长褪除时间，使褪锌更彻底。但工艺中碱煮需要加温，使其增加了操作的复杂性。 5. 结语：从实际生产看，以上试验3和试验4镀锌返工的锌铬涂层完全符合锌铬涂层的技术参数，且可大批量进行生产。5.1试验三工艺操作简单、不需加温，费用较低，一般的企业都可操作，但不合