鍍鋅生產(chǎn)線上三價(jià)鉻黑色鈍化的可行性分析及實(shí)施

張小勇*，侯繼斌，魯顯禮，李文緒，曹聚濤，韓秀臺(tái)，劉新偉

（河南北方星光機(jī)電有限責(zé)任公司，河南 鄧州 474150）

【經(jīng)驗(yàn)交流】

鍍鋅生產(chǎn)線上三價(jià)鉻黑色鈍化的可行性分析及實(shí)施

張小勇*，侯繼斌，魯顯禮，李文緒，曹聚濤，韓秀臺(tái)，劉新偉

（河南北方星光機(jī)電有限責(zé)任公司，河南 鄧州 474150）

分析了在不增加槽位的前提下，鍍鋅自動(dòng)線上增加三價(jià)鉻黑色鈍化的可行性，使三價(jià)鉻黑色鈍化得以成功上線。轉(zhuǎn)線后，三價(jià)鉻黑色鈍化的產(chǎn)能提高，成本降低。

電鍍鋅；三價(jià)鉻；黑色鈍化；生產(chǎn)線；可行性

1 轉(zhuǎn)線可行性分析

1. 1 三價(jià)鉻黑色鈍化水洗的可行性分析

如圖1所示，原軍綠色鈍化工藝路徑為：27#出光→28#水洗→31#軍綠鈍化→34#、35#水洗→37#封閉→41#手動(dòng)吹干→38#自動(dòng)吹干→39#或40#烘干→下線。

圖1 二班生產(chǎn)線的鈍化、封閉、烘干工位配置Figure1 Layout for passivation, sealing and drying on production line No.2

由于34#、35#水洗槽也是六價(jià)鉻彩鈍和黑鈍的水洗槽，槽內(nèi)含有六價(jià)鉻，若三價(jià)鉻黑色鈍化在該雙聯(lián)水洗槽內(nèi)清洗，則會(huì)有在鈍化膜中檢測出六價(jià)鉻的可能。因此需更改工藝路徑，有2套方案可試。

(1) 31#三價(jià)黑色鈍化→30#冷水洗→35#冷水洗。但35#水洗槽內(nèi)含有六價(jià)鉻，故不可行。

(2) 31#三價(jià)黑色鈍化→30#冷水洗→28#冷水洗。由于28#水洗槽內(nèi)含有硝酸根離子，可行性有待驗(yàn)證。

1. 2 程序問題及自動(dòng)吹干可行性分析

(1) 由于電泳漆件占用了軍綠鈍化的自動(dòng)吹干程序，原有軍綠鈍化件均采用手動(dòng)吹干，意味著轉(zhuǎn)線后三價(jià)鉻黑色鈍化沒有自動(dòng)吹干程序，因此考慮將六價(jià)鉻彩色鈍化的手動(dòng)吹干程序改為三價(jià)鉻黑色鈍化的自動(dòng)吹干程序，但其可行性需要安全環(huán)保部確認(rèn)。

(2) 三價(jià)鉻黑色鈍化在三班的吹干時(shí)間為7 ~ 8 min(4掛/飛巴)，轉(zhuǎn)到二班后自動(dòng)吹干時(shí)間僅3 min (7掛/飛巴)，在3 min內(nèi)工件能否被完全吹干，有待進(jìn)一步試驗(yàn)。但可以確定的是，易積水的殼體類工件必須手動(dòng)吹干，方能保證下線質(zhì)量。

1. 3 三價(jià)鉻黑色鈍化封閉問題

原二班線上的六價(jià)鉻黑色鈍化和軍綠色鈍化共用37#封閉工位，因此設(shè)計(jì)與三價(jià)鉻黑色鈍化配套的封閉劑方案如下：

(1) 采用三價(jià)鉻白鈍的封閉劑。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)樣品的外觀不合格，該方案不可行。

(2) 采用三價(jià)鉻黑鈍專用封閉劑，將37#工位設(shè)置為三價(jià)鉻黑鈍封閉槽，即三價(jià)鉻鈍化和六價(jià)鉻鈍化共用一個(gè)封閉槽。這存在封閉液被帶入六價(jià)鉻的風(fēng)險(xiǎn)，三價(jià)鉻鈍化膜易夾雜六價(jià)鉻。因此該方案也不可行。

綜上可知，在原二班線上進(jìn)行三價(jià)鉻黑色鈍化存在以下問題：

(1) 三價(jià)鉻黑色鈍化后水洗槽中含有六價(jià)鉻，易導(dǎo)致鈍化膜含六價(jià)鉻。

(2) 由于三價(jià)鉻黑色鈍化對吹干的要求較高，轉(zhuǎn)線后的自動(dòng)吹干時(shí)間僅3 min，易積水的殼體類工件必須手動(dòng)吹干，小件、平板件鈍化試樣能否完全吹干有待進(jìn)一步試驗(yàn)。

(3) 無三價(jià)鉻黑色鈍化的專用封閉槽。

經(jīng)多次討論后決定，將原二班線上的六價(jià)鉻軍綠件和六價(jià)鉻黑色鈍化件全部外協(xié)，從而解決了三價(jià)鉻黑色鈍化的封閉和水洗問題。

2 方案實(shí)施

2. 1 三價(jià)鉻鈍化的工位配置原則和水洗原則

若三價(jià)鉻鈍化和六價(jià)鉻鈍化共存于一條電鍍線上，為了使六價(jià)鉻鈍化液和水洗液不污染三價(jià)鉻鈍化液，需要將三價(jià)鉻鈍化放在六價(jià)鉻鈍化之前，如圖2所示。鈍化后的水洗需遵從就近水洗原則，空停時(shí)間和水洗時(shí)間各控制在15 s和5 s以內(nèi)。

圖2 三價(jià)鉻鈍化的工位配置原則Figure2 Principle of layout of trivalent chromium passivation

2. 2 三價(jià)鉻黑色鈍化新工藝路徑

卡板、止動(dòng)爪類等精沖件采用自動(dòng)吹干，具體工藝路徑為：27#出光→28#水洗→31#三價(jià)鉻黑鈍→30#水洗→32#水洗→37#封閉(20 s)→38#自動(dòng)吹干(1 min)→37#封閉(20 s)→38#自動(dòng)吹干(3 min)→39#或40#烘干→41#下掛，如圖3所示。

圖3 三價(jià)鉻黑色鈍化二次封閉自動(dòng)吹干路徑Figure3 Process flow of automatic drying for black trivalent chromium passivation film after two-step sealing

鎖扣、鎖銷部件等易積水工件采用手動(dòng)吹干，具體工藝路徑為：27#出光→28#水洗→31#三價(jià)鉻黑色鈍化→30#水洗→32#水洗→37#封閉(20 s)→38#吹干(1 min)→37#封閉(20 s)→41#手動(dòng)吹干(2 ~ 3 min)→39#或40#烘干→41#下掛，如圖4所示。

圖4 三價(jià)鉻黑色鈍化二次封閉手動(dòng)吹干路徑Figure4 Process flow of manual drying for black trivalent chromium passivation film after two-step sealing

由于三班自動(dòng)線生產(chǎn)的三價(jià)鉻黑色鈍化零件存在個(gè)別工件耐蝕性不合格的問題(要求中性鹽霧試驗(yàn)白銹時(shí)間長于96 h)。因此將一次封閉工藝改為二次封閉，具體如下。

(1) 手動(dòng)吹干件：27#出光(3 ~ 5 s)→28#水洗(3 ~ 5 s)→31#三價(jià)鉻黑色鈍化(20 ~ 50 s)→30#水洗(3 ~ 5 s)→32#水洗(3 ~ 5 s)→37#封閉(20 s)→38#自動(dòng)吹干(1 min)→37#封閉(20 s)→41#手動(dòng)吹干(2 ~ 3 min)→39#或40#烘干(10 ~ 20 min)。

(2) 自動(dòng)吹干件：27#出光(3 ~ 5 s)→28#水洗(3 ~ 5 s)→31#三價(jià)鉻黑色鈍化(20 ~ 50 s)→30#水洗(3 ~ 5 s)→32#水洗(3 ~ 5 s)→37#封閉(20 s)→38#自動(dòng)吹干(1 min)→37#封閉(20 s)→38#自動(dòng)吹干(3 min)→39#或40#烘干(10 ~ 20 min)。

雖然二次封閉膜比一次封閉膜厚，并且耐蝕性更佳，但二次封閉的自動(dòng)線節(jié)拍(指一條自動(dòng)線的一臺(tái)或多臺(tái)行車經(jīng)過一個(gè)循環(huán)所需時(shí)間)比一次封閉節(jié)拍長，從而影響產(chǎn)能，見表1。

表1 三價(jià)鉻黑色鈍化的二次封閉節(jié)拍Table1 Cycle of two-step sealing for black trivalent chromium passivation

2. 3 三價(jià)鉻黑色鈍化和封閉所需設(shè)備和工藝參數(shù)要求

三價(jià)鉻黑色鈍化及封閉所需設(shè)備和工藝參數(shù)要求分別見如表2和表3。

表2 三價(jià)鉻黑色鈍化工藝所需設(shè)備Table2 Required facilities for black trivalent chromium passivation

表3 三價(jià)鉻黑色鈍化及封閉的工藝參數(shù)Table3 Process parameters of black trivalent chromium passivation and sealing

圖5 槽蓋照片F(xiàn)igure5 Photo of trough lid

3 轉(zhuǎn)線效果評(píng)價(jià)

3. 1 鈍化產(chǎn)品的月平均產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，三價(jià)鉻黑鈍(包括外協(xié)件9084基板)、六價(jià)鉻黑鈍、六價(jià)鉻軍綠鈍產(chǎn)品的月均產(chǎn)量分別為295 787、65 386和69 746件。以9086基板為例，二班和三班三價(jià)鉻黑鈍的電鍍產(chǎn)能見表4。

表4 不同生產(chǎn)線的三價(jià)鉻黑鈍產(chǎn)能Figure4 Productivity of black trivalent chromium passivation on different production lines

從表4可知，三班三價(jià)鉻黑鈍的月均產(chǎn)量為230 630.4件，低于295 787，其產(chǎn)能不足。二班三價(jià)鉻黑鈍的月均產(chǎn)量為345 945.6件，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出轉(zhuǎn)線前原外委的9084基板月平均產(chǎn)量(86 458件)，說明轉(zhuǎn)線后不僅9084基板無需外協(xié)，而且三班的生產(chǎn)壓力也得以減輕。

3. 2 經(jīng)濟(jì)效益

二班自動(dòng)線上三價(jià)鉻黑色鈍化工藝后，9084基板無需外協(xié)，每月可節(jié)約資金15.5萬元左右，六價(jià)鉻黑色鈍化和軍綠鈍化零件的外協(xié)費(fèi)用每月只需14 538元 + 9 612元 ≈ 2.4萬元，因此每月可節(jié)省外協(xié)費(fèi)用約13.1萬元。

轉(zhuǎn)線增加的成本包含三價(jià)鉻黑色鈍化劑的采購成本(轉(zhuǎn)線必要的成本投入，不計(jì)入內(nèi))、過濾機(jī)2 500元、滑動(dòng)槽蓋5 000元，合計(jì)7 500元。

此外，三價(jià)鉻黑色鈍化成功轉(zhuǎn)線后，二班自動(dòng)線的3種六價(jià)鉻鈍化(軍綠色、黑色、彩色)減少至1種(僅保留六價(jià)鉻彩鈍)，減少了六價(jià)鉻排放，降低了生產(chǎn)成本。

3. 3 轉(zhuǎn)線后存在的質(zhì)量問題

三價(jià)鉻黑色鈍化成功轉(zhuǎn)入二班后，由于公司內(nèi)部和外協(xié)廠家的軍綠鈍化配方不同而存在色差(公司內(nèi)部的軍綠鈍零件呈輕微的黃綠色，外協(xié)的軍綠鈍零件呈墨綠色)。從技術(shù)角度出發(fā)，建議將六價(jià)黑色鈍化件全部外協(xié)。

若客戶要求將特定件的六價(jià)鉻黑色鈍化改為三價(jià)鉻黑色鈍化，則存在以下問題：

(1) 三價(jià)鉻黑色鈍化的耐鹽霧腐蝕性能比六價(jià)鉻黑色鈍化差。

(2) 有色差現(xiàn)象。六價(jià)黑色鈍化膜輕微泛彩，呈深黑色；三價(jià)鉻黑色鈍化膜不泛彩，呈灰黑色。

(3) 三價(jià)鉻黑色鈍化的成本比六價(jià)鉻黑色鈍化高。

4 總結(jié)

將三班掛鍍線的三價(jià)鉻黑色鈍化成功轉(zhuǎn)至電鍍二班掛鍍鋅生產(chǎn)后，提高了表面處理分廠三價(jià)鉻黑色鈍化生產(chǎn)能力，使每月8.6萬件的9084基板不用外協(xié)，平均每月節(jié)約外協(xié)表面處理資金13.1萬元。轉(zhuǎn)線后，便于分廠的生產(chǎn)組織安排和緩解電鍍?nèi)嗳齼r(jià)鉻黑色鈍化的生產(chǎn)壓力，為公司按時(shí)交付提供了強(qiáng)有力的保證。

[ 編輯：周新莉 ]

Feasibility analysis of black trivalent chromium passivation and its practice on zinc plating production line

// ZHANG Xiao-yong*, HOU Ji-bin, LU Xian-li, LI Wen-xu, CAO Ju-tao, HAN Xiu-tai, LIU Xin-wei

The feasibility of applying black trivalent chromium passivation to an automatic zinc plating production line without adding more work troughs was analyzed, making for the eventually successful realization of black trivalent chromium passivation production. The productivity of black trivalent chromium passivation was increased and the cost was decreased after the transition of production line.

zinc plating; trivalent chromium; black passivation; production line; feasibility

TQ153.6

B

1004 – 227X (2017) 05– 0253 – 04

10.19289/j.1004-227x.2017.05.006

2017–01–06

2017–03–03

張小勇（1982–），男，河南南陽人，?？?，主要從事堿性無氰鋅酸鹽鍍鋅及其后處理方面的工作。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) 79618194@qq.com。

First-author’s address:Henan Beifang Xingguang Electromechanical Co. Ltd., Dengzhou 474150, China

筆者所在公司現(xiàn)有二班和三班兩條掛鍍鋅自動(dòng)生產(chǎn)線，其中三班掛鍍線的產(chǎn)能僅為二班掛鍍鋅的2/5。隨著客戶環(huán)保意識(shí)的提高，新開發(fā)的產(chǎn)品均要求鍍鋅后采用三價(jià)鉻鈍化處理。為了適應(yīng)市場的發(fā)展形勢，于2011年在三班掛鍍線上成功開發(fā)了鍍鋅層三價(jià)鉻黑色鈍化工藝。最近兩年，隨著新產(chǎn)品的增加和部分老產(chǎn)品表面處理工藝的變更(部分老產(chǎn)品客戶也要求三價(jià)鉻黑色鈍化)，三班掛鍍線的產(chǎn)能已無法滿足市場需求。為確保按時(shí)交付，已將9084(產(chǎn)品型號(hào))基板外委表面處理，導(dǎo)致成本大幅升高。鑒于目前二班沒有三價(jià)鉻黑色鈍化工藝，并且該線的軍綠色鈍化產(chǎn)量較低，計(jì)劃將二班線上的軍綠鈍化替換為三價(jià)鉻黑色鈍化，原軍綠鈍化全部改為外協(xié)，以節(jié)約成本。但二班建線時(shí)并未有三價(jià)鉻鈍化工藝，鈍化后的水洗槽和封閉槽數(shù)量有限，因此需要對轉(zhuǎn)線進(jìn)行可行性分析。