技 术 交 流
达克罗节能技术经验
• 前言
随着达克罗技术在中国大陆大面积推广应用，行业内人士对达克罗技术的优缺点也有了充分认识，市场已经对该涂层的优异耐中性盐雾腐蚀能力认可，而对表面耐磨性差的问题也不再向前几年那么反应强烈了，可以说中国国内使用的含铬达克罗目前正处于上升期。但是，自 2005 年以来由于全世界发生了能源危机，能源价格几乎上涨了一倍，特别是石油类能源产品上涨幅度比电能大得多，随之而来的涨价风必然波及化工原材料市场和有色金属产品市场，至使整个行业内的利润空间被压缩，受挤压最严重的是采用燃油加热的网带炉涂覆加工企业。因此，在达克罗涂覆加工企业中节能技术应用的好坏关系到企业能否生存与发展的大问题。
达克罗涂层固化原理与节能的可能性
达克罗技术在国内的发展与研究已经比较深入与广泛，但至今还不完善，主要是缺乏系统性研究，就涂层的固化过程都有哪些比较直观物理化学反应还没有文献可查。目前只是通过简单的生物光学显微镜对载玻片上涂烧的样品进行观察。结果与讨论如下：
室温至 120 ℃
目前大多数企业的标准网带炉加热装置是将预热区的温度控制在 80~120 ℃。这段加热的主要目的是将涂膜中的水份在不爆沸的条件下蒸发去除，同时肯定伴随有 6 价铬被醇还原的化学过程。对此判定的方法是由纯的达克罗 B 剂（铬酐水溶液）与聚乙二醇类还原剂按比例混合后，在载玻片上进行涂烧，在 120 ℃的条件下加热 15min ，水份被蒸发掉，留下的物质呈暗绿色的湿膜。如果将试片加热到 120min ，涂膜的色泽变成亮绿色，涂膜变硬，但用水可以冲洗掉。很显然，不可能采用 120 ℃长期加热的措施来操作达克罗的一涂。
中温 260 ℃
经过预热蒸发水份后的达克罗涂膜，其中的水份已经被蒸发，剩余的物质主要是 Zn 、 Al 、 6 价铬离子、氧化锌和铬酸锌、硼酸及其与铬离子和铬酸离子的化合物、醇类和少量表面活性剂等有机物质，这些复杂的混合物很难用化学表达式进行表述。如果只将聚乙二醇放在载玻片进行加热， 5min 内样品开始冒烟， 20min 后取出观察，看到玻璃片上仍然有少量变色的液体。将混合 B 剂的混合液（不加金属片粉）进行加热， 5min 内开始冒烟， 20min 后冷却到室温观察，涂膜呈现淡绿色，光学显微镜下涂膜呈透明淡绿色。此时的涂膜已经比较坚硬，可以呈受一般的机械冲击，但能够用氨水溶解掉，用水也可以冲洗下去。将达克罗涂膜在该温度下进行 20min 加热固化，形成的涂膜也同样具备以上特点，也就是说，除了能抗得住一般的机械冲击外，不具备任何防腐能力。因此，就当前大多数用户手中的达克罗涂料在 260 ℃， 20~50min 加热的条件下，是不可能得到合格的达克罗涂层的。
高温 300~320 ℃
将中温加热得到试片和工件，分别在室温条件下（相对湿度 55% ）存放 10h;24h 和 48h ，然后在温度达到 310 ℃的箱式炉中直接加热，用红外测温仪检测工件表面温度达到 310 ℃时保温计时， 20min 后出炉冷却检测，结果直径在 10mm 的工件胶带试验合格；氨水点黄合格；快速腐蚀检验合格。
将经 260 ℃固化后的试件重新进行第二次浸涂离心方式的涂覆，再经过完整的连续加热固化处理，检验结果与标准二次涂覆处理的没有任何差别。
经过以上简单的试验，可以看出其中节能的途径，就是将一涂的加热固化参数进行以下的调整，粗略估算可以节约 1/4~1/5 的能源费用。
将一涂加热参数调整为（网带炉）
一区： 80~120 ℃，二区至其它区调到 260 ℃。
维持现有加热参数不变，将网带速度调快 1/3~1/4 。
对于采用箱式炉的用户，可以很方便地采用一涂低温加热，二涂采用标准加热的参数。
分段式加热网带炉的节能措施
从 2004 年开始，由航达公司负责建造的 4 条分段式加热网带炉（见图 1 ）开始采用降低网带运行速度， 55min ~60min 完成加热固化的全过程，一区温度设定在 120 ℃，二区以后全部设定在 320 ℃；工件堆积厚度增大， M10mm 的工件堆积 3~4 层， M4~M8mm 的堆积 8~10 层；涂料粘度控制在 20~25S ；离心机线速度设定在 410~450m/min, 正反转各 20s ；工件倒在网带上后不用毛刷整理，直接摊开即可（见图 2 ）。经过严格地油耗计量，可以实现加工一吨Ф 10 左右的工件油耗不超过 330 元的控制指标。
• 其它节能挖潜措施
1 、上料时间的控制
标准网带炉加热区的长度一般在 10m 以上，按网带运行时间计算，从开始进炉至炉子的 1/2 处时，至少是 25min 左右，而网带炉从室温升到 320 ℃，时间一般在 40~50min 。因此，只要第 3 区的温度达到 200 ℃时，就可以开始上料，因为工件进炉后 20min 的时间内，炉温肯定能够达到规定要求。经计算，每次开炉都提前 20min 上料，可以节约约 20 升的燃油。
2 、大直径工件的处理
对于直径超过 40mm 的工件，在网带炉中保温 50min ，实际工件的表面温度只能达到 280 ℃左右；直径 50mm 以上的工件，只能达到 260 ℃左右。经试验检测，直径为 50mm 的工件要达到 320 ℃温度，在炉温 320 ℃的条件下，至少要保持 2h 以上，在 380 ℃下，要保温 50min 。如果单独为处理这类大的工件将网带炉温度调整到 380 ℃的极限温度，不仅对设备的损伤较大，而且能耗惊人。对于这类大工件，比较合适的处理工艺是：一次涂覆在网带炉上进行，相当于在低温处理一次；二涂采取在箱式炉中加热处理。
上述经验来自北京科泓天成公司。
3 、利用余热进行碳化除油
目前采用碳化除油的厂家比较多，如何利用网带炉的余热除油，这里介绍天津某厂的经验。在处理达克罗工件快结束时（尾部工件已经走到炉子的中部），此时就开始进行碳化处理，因为此时的炉温比较高，同时等到除油的工件到温开始冒烟时，达克罗工件已经出炉 ( 见图 3) 。这样合理调配工序，又能节约一些燃料费。对于箱式炉来讲，如何充份利用炉子空间，也就能够使节能效果达到最大值。这方面的经验可参考图 4 。
4 、新型无铬达克罗对节能的贡献
随着环保意识的增强，国内对水性无铬达克罗产品的需求预计在 2007 年开始就要大幅度增高，沈阳地区的汽车工业对有铬达克罗的使用期限是今年年底。我公司的水性无铬达克罗研制工作目前已经达到实用阶段，由于水性无铬达克罗的固化处理温度通常不超过 260 ℃，所以如果今后大量使用水性无铬达克罗的话，必然可以大幅度降低能耗，可以弥补一些由于涂料成本带来的损失。
目前国内外的材料科学家们正在研制在低温或常温下就能很好固化的无铬达克罗涂层，就行业中的能耗关键问题预计在 2~4 年内就能实现大的技术进步。