达克罗处理的检测方法

达克罗处理的检测方法肖合森摘要：达克罗涂层在我国国标GB/T18684-2002中称锌铬涂层。介绍了达克罗处理液参数分析，包括粘度、密度、pH值、六价铬含量，以及达克罗涂层的质量检测，如涂覆量、涂层厚度、附着强度、耐蚀性等。2.1粘度粘度时影响工艺的重要参数，每班检测不应少于2次。采用粘度计读秒计量，通常采用美国ZAHN2#杯（国内称柴氏2#杯）计量，也可以采用我国涂-4粘度计计量，ZAHN2#杯与涂-4粘度换算曲线如图1。图1粘度换算曲线(20℃)粘度的测量是在一个规定容量，底部带有规定孔径的不锈钢筒形计量器具中，以达克罗涂料(以下均称涂料)滴流的时间(s)计。测定方法：20℃时，当粘度计离开涂料液面从小孔开始流出涂料时计秒数，到小孔涂料出现第一次断流时停止读秒数，所需的秒数即表示涂料的粘度。涂料浓稠时秒数长，涂料稀薄时秒数短。生产时达克罗液一般控制在60～80s为佳。2.2密度密度是表示涂料的固体份含量，每班应检测一次，在涂料20℃时采用普通玻璃密度计测量。测量方法：将已充分搅拌并静置去泡的涂料装入量筒，把密度计缓缓放入量筒，然后轻轻松手使密度计慢慢下沉，待密度计静止后目光平视读其数值。生产时密度一般控制在1.32～1.40。2.3pH值涂料pH值是反映涂料质量的重要参数，每周应测定1～2次。测定时涂料温度为20℃，注意测前用标准溶液校正pH酸度计(测量精度±0.1)，电极用去离子水冲洗干净，并用过滤纸将水份擦拭干净。电极放入涂料60s后再读数值。测试完毕后电极及时清洗干净防止涂料固体组分将电极堵塞损坏。pH值一般控制在3.6～5.2。2.4六价铬含量涂料六价铬量也是反映涂料质量的重要参数，每周应测定1～2次。测定步骤如下：(1)吸取5mL涂料滴入100mL容量瓶内；(2)用去离子水将涂料稀释到100mL摇匀；(3)从稀释的涂料中取10mL滴入100mL容量瓶内，并用去离子水稀释到100mL摇匀；(4)用定性滤纸(中速)(102型)将100mL涂料用真空过滤法过滤其固体份，并用去离子水反复冲洗过滤纸至250～300mL；(5)将250～300mL过滤液(呈棕黄色)倒入500mL烧杯，在其中加入10mL盐酸，5mLw(碘化钾)为20%的溶液和5mLw(淀粉)为5%的溶液，此时溶液变为紫色。在搅拌的情况下用0.05mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至无色，静止30s后不返色，记录其滴定的量。(6)计算涂料六价铬量=3.467×滴定量×0.05mol/L硫代硫酸钠浓度校正系数注：①测试所用化学试剂或药品均为分析纯(以下均同)②标准溶液的配制、标定、保管要严格按照GB601-77技术标准进行。在生产中槽液六价铬量一般应控制在大于21g/L3涂层质量的测定3.1涂覆量因为零件形状不同，各部位的涂覆量是不相同的，这里是指平均涂覆量。中国标准将涂覆量分为70mg/dm2、160mg/dm2、200mg/dm2、300mg/dm24个级别。(1)将涂覆后重50～100g零件(小零件可多采集)，用精度0.1mg天平称量200g。(2)准确计算零件表面积。(3)将称重后零件在70～80℃下，w(氢氧化钠)为20%的溶液中退涂层。(4)取出已剥离涂层的零件用自来水清洗干净。(5)将清洗干净的零件在丙酮中浸渍一下，然后热风吹干。(6)待零件冷却后第二次称重。(7)计算涂覆量=注：①当零件重量过重时，可选用测试样件与零件相同工艺条件下进行加工，然后测试样件。②零件涂层剥落要彻底，如发现不彻底时可延长浸渍时间或更换氢氧化钠溶液。零件涂覆量视其技术要求一般在240～360mg/dm23.2涂层厚度中国标准将厚度分为2.0μm、4.6μm、5.8μm、8.6μm4个级别。测定涂层厚度可用电磁测厚仪，但是由于多种因素，用电磁测厚仪测量误差较大。用电子金相显微镜测厚(误差±0.8μm)是相当精确的，但是电子金相显微镜的试样制备程序很复杂，同时仪器又很贵重，不适合用作生产工艺控制手段。除非双方在合同中约定了这种检测方式时才采用，在这种的情况下，还需在合同上明确零件采集部位，这是因为零件各部位的涂层厚度是不同的。笔者建议涂层厚度计算采用平均厚度法即：涂层厚度=涂覆量/干膜密度(达克罗涂层干膜密度3.5g/cm2)3.3附着强度3.3.1划格法它是采用刀刃间距1mm，刃锋0.05mm的规定专用刀具在涂层试板上横竖垂直刻划来判断涂层与基体的附着强度。用专用刀具横竖方向将试板上涂层划破至基体，然后用软毛刷轻轻对角线方向刷5次，再按表1观察方格边缘涂层脱落情况判断级别。3.3.2胶带试验胶带试验是检测涂层与基体的附着强度，同时也检测涂层本身锌铝片之间的结合力，这是达克罗涂层结构特性。中国标准要求按GB/T5270—1985第1.4要求进行。3.3.2.1日本标准采用宽18mm(セロテ-プ牌)标准胶带，用手指揉擦排除气泡，在胶带端头和试片45°角度快速拉开，根据粘附在胶带上的附着物量判断结合力级别，3～5级以上为合格，如下图2：图2胶带试验结果与等级3.3.2.2德国标准在试件上刻划十字形，划破涂层至基体，然后用粘合力3N/cm标准胶带(Tesaband541.651型胶带)贴在十字截面上，排除气泡快速拉下。判定标准允许有轻微附着物，但不允许整个涂层和部份涂层脱落。法国标准测试方法与德国标准基本相同。3.4盐雾试验达克罗涂层盐雾试验采用中性连续喷雾试验，各国标准中对试验原理、试剂成份、设备性能、试验操作规程都做了严格规定，如氯化钠的纯度、含量(±5%)、配制水的纯度、压力、温度都做了严格具体规定。这里特别提出要注意的是：盐雾的沉降率和分布率，即分布在不同位置的集雾器在至少连续喷雾16h后，每8cm2水平集雾器中沉降量是(2±1)mL/h，而且收集的盐雾是直接落进集雾器的，而不是从试样或盐雾箱其它部位滴下的液体。试样应以水平线倾斜60～75°摆放，彼此不接触，而且从上面漏下的溶液不会从一个零件落到另一个零件上。3.5冷凝水恒温试验本试验是测试零件在潮湿环境下的特性及防腐蚀性能。达克罗涂层在恒定气候凝露人工气候试验箱内进行，箱内相对温度为100%，空气温度40±3℃。由于试验箱内零件表面的温度低于试验箱内环境空气的温度，因此空气中的水份会在零件表面冷凝下来。冷凝水恒温试验仪器都是很精密和贵重的，可不购置，而委托有资质的测试单位进行。中国标准采用耐水试验，将试样浸入(40±1)℃的去离子水中，连续浸泡240h，再按标准作胶带试验。3.6滴黄试验滴黄试验是检测涂层烘烤程度的一种简单方法。将1～2滴浓氨水滴在冷却的零件表面，涂层在30～60s泛黄，涂层烘烤不足或烘烤过度时不泛黄。3.7耐化学品试验化学品种类：试验燃料、柴油、发动机油、冷却剂、液压油、5g/L硫酸(20℃)、4.3g/L氢氧化钠(20℃)。本试验测试涂层在各种化学品试样中的稳定性和耐蚀性。分别将零件浸入上述试剂中1～8h，观察涂层是否有泡疤、脱落、变色等异常现象。一般只在首批工装样件交货时测试，在生产控制中不需进行。3.8溶出六价铬量溶出六价铬量值是达克罗处理的重要参数，它综合反映槽液、工艺、质量状况，每班、每种零件或改变工艺参数都应进行试验。3.8.1试验方法(1)将涂覆后零件用精确度1mg的天平称重；(2)将称重后的零件浸渍在70～80℃的w(氯化钠)为5%的去离子水中1个h(视零件大小，以液面高于零件为准)，并用锡纸盖住杯口；(3)用少量去离子水冲洗浸渍后的零件于杯内并待其冷却备用；(4)将零件在70～80℃的w(氢氧化钠)为20%的溶液中退除涂层；(5)取出涂层完全剥离的零件用自来水清洗干净；(6)将清洗干净的零件在丙酮中浸渍一下然后热风吹干；(7)将冷却后的零件第二次称重；(8)准确计算零件表面积；(9)往冷却后的抽出液加盐酸10mL；(10)加5mLw(碘化钾)为20%的溶液；(11)加5mLw(淀粉)为5%的溶液。此时液变为紫色。(12)在搅拌的情况下用0.05mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至无色，且静止30s后不返色，记录其滴加量。3.8.2计算涂覆量=溶出六价铬量=3.9硝酸铵快速试验由于盐雾试验周期时间很长，在生产控制中很难用于现场控制，故国内目前流行一种硝酸铵快速测定方法，来判定涂层的耐腐蚀性能。3.9.1试验条件和方法配方：W(硝酸铵)=20%，W(去离子水)=80%。温度：水浴保持溶液(70±2)℃将零件浸渍于溶液内，或部分浸渍于溶液内。3.9.2判定标准基体不允许出现红锈3.9.3说明硝酸铵快速试验用于生产控制简便、快捷，但其试验结果与盐雾试验结果，并不一定相同和对等，不能替代盐雾试验。同时硝酸铵快速试验并未形成标准，不能作为提供给客户的质量保证书面依据，只能在生产控制中参考使用。4结束语随着我国经济的快速发展，世界的加工业逐渐向我国转移，达克罗处理技术在10年内会有快速发展，预计浙江、江苏、广东3个经济发达省份将各有100余条生产线，全国将有1000余条生产线，届时总产值有40～50亿元人民币。同时随着科学技术进步，达克罗处理的检测技术也会有新的技术和方法产生，希望与同仁共同研究、开发推进达克罗处理技术在我国广泛应用。