颜 勋 章旭旦
杭州大通三代科技有限公司（浙江省杭州市余杭经济开发区，311100
摘 要：达克罗表面处理是一种以锌粉、铝粉、铬酸和去离子水为主要成分的新型的防腐涂料，其相对于热浸锌涂层拥有更好的防腐性能、环保、涂层均匀等优点。本文重点从工艺流程出发，描述达克罗表面处理过程的特点以及过程控制要求，以便在生产过程中持续生产符合客户要求的产品。
关键词：达克罗、过程控制
引言：本文叙述了达克罗表面涂层技术的原理、优缺点以及过程控制要求。
一、达克罗表面处理简介
达克罗是 DACROMET译音和缩写，国内命名为锌铬涂层，是一种以锌粉、铝粉、铬酸和去离子水为主要成分的新型的防腐涂料。达克罗表面处理是经过脱脂─抛丸─涂敷─固化─冷却─成品的工艺过程，使加工体形成片状锌粉，铝粉及金属铬盐组成的银灰色防腐蚀涂层。
该涂层的防锈机理主要为：锌对基体的受控的电化学保护作用、铬酸的钝化作用、锌片铝片及复合铬盐涂层的机械屏蔽遮盖保护作用及铝抑制锌的“淘析”作用。
达克罗涂层的结构：在铁基金属表面上，涂覆一层达克罗溶液（即含有片 状锌、铝[鳞片一般尺寸为 0.1-0.2 ×10×15 微米]、Cr2O3及专用有机物的高分散混合水溶液）、经300 ℃左右保温烘烤一定的时间后，达克罗溶液中的六价铬被还原成三价铬，生成无定形的复合铬盐化合物 (nCrO3.mCr2O3)。该物质覆盖在母材表面及锌片、铝片的表面，将锌片、铝片与钢铁基材表面紧密地粘结在一起。锌片、铝片间亦被复合铬盐所填塞。冷却后的金属表面即被覆盖上一层很薄的银灰色的达克罗特种高防腐涂层。
二、达克罗的优缺点
1. 优点
a) 超强的耐蚀性能：
达克罗膜层的厚度仅为 4-8μm，但其防锈效果却是传统电镀锌、热镀锌或涂料涂覆法的 7-10 倍以上。采用达克罗工艺处理的标准件、管接件经耐盐雾试验 240--1200h 以上未出现红锈。未钝化的镀锌层，盐雾实验时一般 10 小时腐蚀掉 1um-3um厚的彩虹色钝化膜 200 小时蚀穿。达克罗盐雾试验时，需100小时才腐蚀掉1um，比传统的表面处理耐腐蚀性提高七至十倍。
一般说来，电极电位不同的两种金属或合金相接触时，就会产生电化学腐蚀。达克罗涂层的防腐蚀是建立在铬酸的钝化作用和锌的受控牺牲保护作用之上的，所以抑制了锌的消耗，提高了防腐蚀性能。
b) 无氢脆性：
氢脆是传统镀锌工艺不能完全克服的弊病。一般电镀处理过程都采用酸洗、电解除油、电沉积等工序，均会导致工件氢脆性，严重影响了高强件的质量。由于达克罗技术在处理过程中不进行任何酸处理、也不存在电镀时的渗氢问题，加上涂层在高温下固化，所以从工艺上保证了达克罗涂层不会存在氢脆。这使它可以被应用在抗拉强度要求高的高强度零件的防腐的处理，特别运用于抗拉强度 Rm＞1000Mpa高强度零件的防腐蚀处理，如：高强度螺栓和弹簧等种类。
c) 耐高低温冲击性：
达克罗可以耐高温腐蚀，耐热温度可达 300℃以上。而传统的镀锌工艺， 温度达到100℃时就已经起皮报废了。在温度 35℃±2℃、湿度 95%条件下，经过 10 个周期 240 小时循环试验，达克罗涂层表面无变化，镀锌层表面局部有霉点。
d) 结合力及再涂性能好：
达克罗涂层与金属基体有良好的结合力，而且与其他附加涂层有强烈的粘着性，在上述湿热试验环境下，达克罗涂层与漆膜结合力达到国 家一级、二级标准。同时达克罗涂层与基体结合力均为一级标准处理后的零件易于喷涂着色，与有机涂层的结合力甚至超过了磷化膜。
e) 良好的渗透性：
由于静电屏蔽效应，工件的深孔、狭缝，管件的内壁等部位难以电镀上锌，因此工件的上述部 位无法采用电镀的方法进行保护。达克罗则可以进入工件的这 些部位形成达克罗涂层。
f) 无污染和公害：
作为“绿色电镀”工艺，达克罗工艺采用了闭路循环的方式，所以几乎无污染危害。在 前处理中：除下的油和粉尘用专门的设备收集处理；在涂覆、固化时，不存在传统电镀工艺过程中产生的酸、 碱、 含铬等重金属的污水问题，产生的仅仅是从涂层中蒸发出来的水汽，经测定，不含国家规定控制的有害物质。
g) 点焊性能：
对弯角件进行达克罗涂敷后点焊，显示达克罗涂层有良好的点焊性能。从达克罗工艺来说， 先点焊后达克罗的防护性优于先达克罗后点焊。
h) 高耐气候性：
达克罗在一定涂层厚度下可以经受二氧化硫、酸雨、烟尘、粉尘的侵蚀。其耐SO2试验可达3周期。适用于海洋性气候的工件、海轮等。此外还具有一定耐化学药品腐蚀性，在汽油、机油中耐蚀性好。
i) 低摩擦性： 加入润滑剂后的达克罗涂层，经适当处理可以产生0.06—0.12 系数的超低摩擦性，经一般处理则产生0.12—0.18 系数的中等摩擦性。
j) 配合精度好：
一般达克罗涂层可以控制在 6—8um之间，因此紧固体的配合精度可以符合 6g/6n 的精度要求。
2. 缺点
a) 达克罗中含 有对环境和人体有害的铬离子，尤其是六价铬离子具有致癌作用。现已经发展出无铬达克罗，但是成本较高，主要用于出口欧盟等地的产品上。
b) 达克罗的烧结温度较高、时间较长，能耗大。
c) 达克罗的表面硬度不高、耐磨性不好，达克罗涂层硬度是6H，故不宜在活塞杆等运动件上使用。而且达克罗涂层的制品不适合与铜、镁、镍和不锈钢的零部件接触与连接，因为它们会产生接触性腐蚀，影响制品表面质量及防腐性能。锌镀层硬度值为75～88HV0.05，银灰色达克罗涂层硬度值为210～232HV0.05
d) 达克罗涂层的表面颜色单一，只有银白色和银灰色，不适合汽车发展个性化的需要。不过，可以通过后处理或复合涂层获得不同的颜色，以提高载重汽车零部件的装饰性和匹配性。
e) 达克罗涂层的导电性能不是太好，因此不宜用于导电连接的零件，如电器的接地螺栓等。
三、达克罗工艺流程及控制要求
1. 脱脂清除有机油污：
一般常规除油的方式为碱水清洗，可以有效去除机乳化油、机械油等，为满足批量生产要求，设备一般采用超声波清洗线。
在实际生产过程中，清洗工序非常重要，如果零件表面除油不干净，将影响达克罗涂层的均匀性和附着力。该工序控制的重点是清洗的温度、时间、清洗剂浓度（有些会在清洗液中添加防锈剂），常规采用锆粉测试清洗后零件表面是否存在油污。
清洗过程中须监控温度的波动，网带传送的频率（时间）、循环清洗液的碱浓度（碱浓度可以采用酚酞滴定方法测量）。并且保证清洗后的零件在24小时内流转到下道工序，避免生锈。
2. 除锈：
达克罗前处理中的除锈工序不像一般涂装前处理方法，采用酸洗除锈，这是因为达克罗处理的工件大部分是高强螺栓螺母和高强冲压件， 酸洗后会产生 氢脆而影响产品质量 （注：在不考虑氢脆的情况下， 达克罗除锈前处理也采用酸洗，特别是对于机柜、控制柜面板等， 但工艺上要特别注意不能将酸洗残液带入涂覆槽，以免破坏达克罗涂液。）另外，达克罗也不能用一般磷化做为底材处理，这是因为达克罗涂料要 300℃温度长时间固化，磷化膜中的结晶水分挥发掉，使达克罗涂层龟裂，影响涂层的附着力和防腐蚀效果，所以达克罗涂层前处理除锈 通常用机械抛丸的方式进行。
影响抛丸质量的工艺参数有：抛丸磨料钢球的直径、硬度，抛丸机的转数和时间。丸粒的直径依据产品的形状、尺寸、表面硬度选用，抛丸机的转速和时间可通过工艺验证得到。丸粒在生产过程中易磨损，须定期更换。最终产品的抛丸质量可采用粗糙度对比或硫酸铜溶液浸染测试。
3. 涂装：
是指将涂料均匀地涂覆在工件表面上的方法。达克罗涂装方法是根据工件及产品质量要求的不同来采取不同的涂装方法，可分为浸涂、喷涂和刷涂等三种方法。
为满足大批量生产要求，一般采用浸涂，同时可以节省涂料消耗。影响浸涂的工艺参数有：涂料浓度、涂料均匀性、零件的装夹方式、浸涂时间、离心甩干时间等。
4. 固化：
工件表面上涂覆达克罗湿膜后，需通过烘炉烘烤固化工序，经下列反 应变化形成达克罗涂层。首先在 80-100℃下，水分开始挥发，涂层经过流平后被固定在工件表面上；其次在 160-200℃温度下，乙二醇类、还原剂挥发分解，最后升高至 300℃以上，并保温烘烤后，部分六价铬在高温下与乙二醇发生氧化还原反应，成为三价铬，在涂层中出现为非结晶态的三氧化二铬和三氧化铬，混合物把鳞片状锌、铝粘附在金属基体表面。同时，更起到锌、铝片层与层之间的粘结剂 的作用，成为最终涂层， 提高涂层耐蚀性和附着力。
所以达克罗烘烤一般分为两个工段：预烘区和烘干区。
预烘区一般为 10min 左右，温度控制在 100-150℃，温度太低，水分等挥发不充分， 工件到高温区水分急剧挥发影响锌、 铝层规则层 状排列，影响最终涂层外观、附着力和耐蚀性。温度太高，水分挥发太快，也不利于涂层流平，影响涂层的均匀性、附着力等。
烘烤区一般为 20min左右，温度控制在300-340℃为宜，温度太低，涂层中六价铬转化成三价铬不足，锌铝层间 的三价铬网状结构不佳，有机组份炭化不充分，三价铬网状结构不合理， 涂层附着力不佳，且六价铬遇水状况下易流失，涂层自我修复能力下降，耐蚀性变差。 温度太高，涂层中六价铬转化为三价铬太多，涂层中可溶性六价铬含量降低，同样也影响涂层的耐蚀性能。
固化过程需要控制的工艺参数有：固化时间、固化温度以及零件摆放方式。最终的产品可通过膜厚仪测试厚度，3M胶带测试附着力，盐雾试验机测试耐腐蚀性。
参考文献
[1] 张俊敏.达克罗技术及其发展前景.《表面技术》.2000
[2] 张伟明.交美特--取代达克罗的表面处理新技术.《材料保护》.2003
[3] 郑淑萍.达克罗涂料工艺配方研究.《昆明理工大学》.2005
[4] 马壮.达克罗技术近期研究进展.《现代涂料与涂装》.2008
作者简介：颜勋（1989.07），男，汉，湖北荆门，技术总监（中级工程师），本科，杭州大通三代科技有限公司（浙江省杭州市余杭经济开发区，311100），紧固件设计与制造。