一、 前言
隨著達(dá)克羅技術(shù)在中國大陸大面積推廣應(yīng)用，行業(yè)內(nèi)人士對達(dá)克羅技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)也有了充分認(rèn)識，市場已經(jīng)對該涂層的優(yōu)異耐中性鹽霧腐蝕能力認(rèn)可，而對表面耐磨性差的問題也不再向前幾年那么反應(yīng)強(qiáng)烈了，可以說中國國內(nèi)使用的含鉻達(dá)克羅目前正處于上升期。但是，自2005年以來，由于全世界發(fā)生了能源危機(jī)，能源價格幾乎上漲了一倍，特別是石油類能源產(chǎn)品上漲幅度比電能大得多，隨之而來的漲價風(fēng)必然波及化工原材料市場和有色金屬產(chǎn)品市場，至使整個行業(yè)內(nèi)的利潤空間被壓縮，受擠壓最嚴(yán)重的是采用燃油加熱的網(wǎng)帶爐涂覆加工企業(yè)。因此，在達(dá)克羅涂覆加工企業(yè)中節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的好壞關(guān)系到企業(yè)能否生存與發(fā)展的大問題。
二、 達(dá)克羅涂層固化原理與節(jié)能的可能性
達(dá)克羅技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展與研究已經(jīng)比較深入與廣泛，但至今還不完善，主要是缺乏系統(tǒng)性研究，就涂層的固化過程都有哪些比較直觀物理化學(xué)反應(yīng)還沒有文獻(xiàn)可查。目前只是通過簡單的生物光學(xué)顯微鏡對載玻片上涂燒的樣品進(jìn)行觀察。結(jié)果與討論如下：
1、 室溫至120℃
目前大多數(shù)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)帶爐加熱裝置是將預(yù)熱區(qū)的溫度控制在80~120℃。這段加熱的主要目的是將涂膜中的水份在不爆沸的條件下蒸發(fā)去除，同時肯定伴隨有6價鉻被醇還原的化學(xué)過程。對此判定的方法是由純的達(dá)克羅B劑（鉻酐水溶液）與聚乙二醇類還原劑按比例混合后，在載玻片上進(jìn)行涂燒，在120℃的條件下加熱15min，水份被蒸發(fā)掉，留下的物質(zhì)呈暗綠色的濕膜。如果將試片加熱到120min，涂膜的色澤變成亮綠色，涂膜變硬，但用水可以沖洗掉。很顯然，不可能采用120℃長期加熱的措施來操作達(dá)克羅的一涂。
2、 中溫260℃
經(jīng)過預(yù)熱蒸發(fā)水份后的達(dá)克羅涂膜，其中的水份已經(jīng)被蒸發(fā)，剩余的物質(zhì)主要是Zn、Al、6價鉻離子、氧化鋅和鉻酸鋅、硼酸及其與鉻離子和鉻酸離子的化合物、醇類和少量表面活性劑等有機(jī)物質(zhì)，這些復(fù)雜的混合物很難用化學(xué)表達(dá)式進(jìn)行表述。如果只將聚乙二醇放在載玻片進(jìn)行加熱，5min內(nèi)樣品開始冒煙，20min后取出觀察，看到玻璃片上仍然有少量變色的液體。將混合B劑的混合液（不加金屬片粉）進(jìn)行加熱，5min內(nèi)開始冒煙，20min后冷卻到室溫觀察，涂膜呈現(xiàn)淡綠色，光學(xué)顯微鏡下涂膜呈透明淡綠色。此時的涂膜已經(jīng)比較堅(jiān)硬，可以呈受一般的機(jī)械沖擊，但能夠用氨水溶解掉，用水也可以沖洗下去。將達(dá)克羅涂膜在該溫度下進(jìn)行20min加熱固化，形成的涂膜也同樣具備以上特點(diǎn)，也就是說，除了能抗得住一般的機(jī)械沖擊外，不具備任何防腐能力。因此，就當(dāng)前大多數(shù)用戶手中的達(dá)克羅涂料在260℃，20~50min加熱的條件下，是不可能得到合格的達(dá)克羅涂層的。
3、 高溫300~320℃
將中溫加熱得到試片和工件，分別在室溫條件下（相對濕度55%）存放10h;24h和48h，然后在溫度達(dá)到310℃的箱式爐中直接加熱，用紅外測溫儀檢測工件表面溫度達(dá)到310℃時保溫計時，20min后出爐冷卻檢測，結(jié)果直徑在10mm的工件膠帶試驗(yàn)合格；氨水點(diǎn)黃合格；快速腐蝕檢驗(yàn)合格。
將經(jīng)260℃固化后的試件重新進(jìn)行第二次浸涂離心方式的涂覆，再經(jīng)過完整的連續(xù)加熱固化處理，檢驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)二次涂覆處理的沒有任何差別。
經(jīng)過以上簡單的試驗(yàn)，可以看出其中節(jié)能的途徑，就是將一涂的加熱固化參數(shù)進(jìn)行以下的調(diào)整，粗略估算可以節(jié)約1/4~1/5的能源費(fèi)用。
① 將一涂加熱參數(shù)調(diào)整為（網(wǎng)帶爐）
一區(qū)：80~120℃，二區(qū)至其它區(qū)調(diào)到260℃。
② 維持現(xiàn)有加熱參數(shù)不變，將網(wǎng)帶速度調(diào)快1/3~1/4。
對于采用箱式爐的用戶，可以很方便地采用一涂低溫加熱，二涂采用標(biāo)準(zhǔn)加熱的參數(shù)。
三、 分段式加熱網(wǎng)帶爐的節(jié)能措施
從2004年開始，由世晟公司負(fù)責(zé)建造的4條分段式加熱網(wǎng)帶爐（見圖1）開始采用降低網(wǎng)帶運(yùn)行速度，55min ~60min完成加熱固化的全過程，一區(qū)溫度設(shè)定在120℃，二區(qū)以后全部設(shè)定在320℃；工件堆積厚度增大，M10mm的工件堆積3~4層，M4~M8mm的堆積8~10層；涂料粘度控制在20~25S；離心機(jī)線速度設(shè)定在410~450m/min,正反轉(zhuǎn)各20s；工件倒在網(wǎng)帶上后不用毛刷整理，直接攤開即可（見圖2）。經(jīng)過嚴(yán)格地油耗計量，可以實(shí)現(xiàn)加工一噸Ф10左右的工件油耗不超過330元的控制指標(biāo)。
四、 其它節(jié)能挖潛措施
1、上料時間的控制
標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)帶爐加熱區(qū)的長度一般在10m以上，按網(wǎng)帶運(yùn)行時間計算，從開始進(jìn)爐至爐子的1/2處時，至少是25min左右，而網(wǎng)帶爐從室溫升到320℃，時間一般在40~50min。因此，只要第3區(qū)的溫度達(dá)到200℃時，就可以開始上料，因?yàn)楣ぜM(jìn)爐后20min的時間內(nèi)，爐溫肯定能夠達(dá)到規(guī)定要求。經(jīng)計算，每次開爐都提前20min上料，可以節(jié)約約20升的燃油。
2、大直徑工件的處理
對于直徑超過40mm的工件，在網(wǎng)帶爐中保溫50min，實(shí)際工件的表面溫度只能達(dá)到280℃左右；直徑50mm以上的工件，只能達(dá)到260℃左右。經(jīng)試驗(yàn)檢測，直徑為50mm的工件要達(dá)到320℃溫度，在爐溫320℃的條件下，至少要保持2h以上，在380℃下，要保溫50min。如果單獨(dú)為處理這類大的工件將網(wǎng)帶爐溫度調(diào)整到380℃的極限溫度，不僅對設(shè)備的損傷較大，而且能耗驚人。對于這類大工件，比較合適的處理工藝是：一次涂覆在網(wǎng)帶爐上進(jìn)行，相當(dāng)于在低溫處理一次；二涂采取在箱式爐中加熱處理。
3、利用余熱進(jìn)行碳化除油
目前采用碳化除油的廠家比較多，如何利用網(wǎng)帶爐的余熱除油，這里介紹天津某廠的經(jīng)驗(yàn)。在處理達(dá)克羅工件快結(jié)束時（尾部工件已經(jīng)走到爐子的中部），此時就開始進(jìn)行碳化處理，因?yàn)榇藭r的爐溫比較高，同時等到除油的工件到溫開始冒煙時，達(dá)克羅工件已經(jīng)出爐(見圖3)。這樣合理調(diào)配工序，又能節(jié)約一些燃料費(fèi)。對于箱式爐來講，如何充份利用爐子空間，也就能夠使節(jié)能效果達(dá)到最大值。這方面的經(jīng)驗(yàn)可參考圖4。
4、新型無鉻達(dá)克羅對節(jié)能的貢獻(xiàn)
隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)，國內(nèi)對水性無鉻達(dá)克羅產(chǎn)品的需求預(yù)計在2010年開始就要大幅度增高，江蘇地區(qū)的汽車工業(yè)對有鉻達(dá)克羅的使用期限是今年年底。我公司的水性無鉻達(dá)克羅研制工作目前已經(jīng)達(dá)到實(shí)用階段，由于水性無鉻達(dá)克羅的固化處理溫度通常不超過260℃，所以如果今后大量使用水性無鉻達(dá)克羅的話，必然可以大幅度降低能耗，可以彌補(bǔ)一些由于涂料成本帶來的損失。
目前國內(nèi)外的材料科學(xué)家們正在研制在低溫或常溫下就能很好固化的無鉻達(dá)克羅涂層，就行業(yè)中的能耗關(guān)鍵問題預(yù)計在2~4年內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)大的技術(shù)進(jìn)步。
世晟公司 張玉峰
