达克罗技术的现状及发展

巴彬彬，谭勇，安成强

达克罗技术的现状及发展

巴彬彬，谭勇，安成强

（沈阳理工大学，辽宁 沈阳 110519）

达克罗技术由于具有良好的耐蚀性、无氢脆、无污染等特点而得到广泛应用。主要应用于汽车、航海、风电等领域。是当今国际金属表面处理的高新技术。本文阐述了达克罗技术的发展概况，涂层性能，国内外发展状况以及未来的发展方向。通过达克罗与无铬达克罗技术的对比可以知道，无铬达克罗将代替达克罗技术成为未来的发展主流。

达克罗涂层；无铬达克罗；锌铬涂层

达克罗又被称为锌铬涂层，是20世纪70年代由美国MCI公司开发的一种金属表面防腐技术，在20世纪90年代初被引入中国[1]。 主要是将锌粉、铝粉、铬酸盐以及分散剂，消泡剂等各种溶剂所组成的涂料涂覆于工件表面，经烧结而在工件表面形成膜，以达到防腐蚀的目的[2]。达克罗凭借低廉的成本和良好的耐腐蚀性能得到了迅速的推广，已广泛应用于汽车、航海、风电等不同领域，是当今社会最常见的表面防腐技术之一[3-5]。

1 发展概况

以往的金属防腐工艺主要有电镀锌，热浸镀锌等，近几年又有了机械镀锌，但由于传统的镀锌工艺存在污染等问题[6]，是除了造纸、印染业外的又一个重要的工业污染源[7]。因此近几年越来越多的工厂采用达克罗技术来取代传统工艺。达克罗技术创新升级了传统的处理工艺，是一个完全闭合的过程，从前处理到最后的成膜，无需再经过漂洗，同时不会造成污染。烘烤时的排出物主要为蒸汽，也不会对人体造成伤害。达克罗作为一种新型技术，可以代替污染大，耗能大、易产生氢脆传统的电镀锌、热镀锌技术，且该涂层的防腐蚀性能比较好[8-9]。达克罗技术最初主要应用于汽车行业，近年来扩展到建筑、电力、交通及家电等行业，而且目前军事工业上也有所涉及。随着中国制造行业的高速发展以及国家对于环保意识的增强，达克罗技术大范围取代原有的金属防腐工艺[10]。该技术目前在我国已得到广泛应用。国家环保总局[1999]185号文件将达克罗技术作为推广项目，2002年由国家质量监督检疫总局正式发布关于达克罗的国家标准，与此同时正式将其命名为锌铬涂层。但是众所周知，六价铬是会对环境造成严重污染，对人类产生巨大危害的有毒物质，铬的使用受到越来越严格的管控[11]。根据《电子信息产品污染防治管理办法》中的有关规定，我国境内所销售的所有电子产品均不得含有铅，镉、及六价铬等物质[12]另外按照国家废水排放的标准，Cr离子的含量不应该高于每升0.5 mg，由此可见，我国已经开始明令限制六价铬的使用。但在达克罗的处理过程中，处理液中还是会有少量的三价铬被转化成为六价铬，进而产生污染。因此，寻找不含有对环境有害的六价铬的达克罗是未来需要努力的目标。

2 耐腐蚀机理与达克罗的工艺流程

2.1 耐腐蚀机理

达克罗涂层是将片状锌粉，铝粉，铬酸以及去离子水混合而形成的水溶性涂液，在工件表面进行涂覆后再经过预热固化等方式将Cr6+转化为Cr3+形成骨架结构后与片状金属粉紧密相连。Cr6+的还原产物与工件表面的锌片和铝片相互结合后形成了致密的保护膜[13]。有效的防止了腐蚀介质的通过，最终达到了保护机体的目的。

达克罗膜层主要从以下几个方面对钢铁基体进行保护：

（1）屏蔽作用：层层重叠的锌和铝在基体与腐蚀介质之间形成了障碍，阻碍了水、氧等到达基体，能起到一种隔离和屏蔽的作用。

（2）钝化作用：在处理过程中，锌，铝粉与大气中的物质发生反应生成了对应的氧化物，氧化物积附在基体表面，增大了电阻，减缓了反应[14]。

（3）电化学保护作用：由于锌，铝比铁更容易更易失去电子，因此在有腐蚀介质侵入时，锌，铝作为牺牲阳极对基体提供阴极保护[15]。

2.2 工艺流程

脱脂→除锈(抛丸)→涂覆→预热→烧结→冷却→涂覆→预热→烧结（30 min，300 ℃）→冷却→成品[16]。

3 达克罗涂层性能特点

3.1 优势

①耐腐蚀性高

由于其优良的电化学保护作用以及屏蔽作用，同等条件，同等时间标准盐雾试验，达克罗涂层抗盐雾能力是同等涂层电镀锌抗腐蚀能力的10倍。

②无氢脆

氢脆是传统电镀防腐工艺中常出现的问题。但由于在达克罗工作过程中无需进行酸洗，以及烧烤固化，因此排除氢离子侵蚀钢铁基体，故不会有氢脆的产生[17]。这一点尤其在高强度零部件上体现的更加明显。

③渗透性良好

由于达克罗处理液呈水溶性，因此即便是零件的形状较为复杂，也都能够浸上涂料，烧结后能够形成比较完整均匀的达克罗涂层[18]。不会产生由于电镀过程中均镀能力和深镀能力不好[19]，导致性能下降的问题。

④与涂料结合良好

由于表面具有一定的粗糙度，和各类涂料适应性良好，因此 表面可以进行各种涂料的刷涂而达到着色、装饰以及抗酸碱腐蚀的效果[20]。

⑤环保性好

相对于传统电镀技术，达克罗技术在整个工艺中，没有酸、碱等严重污染物的排放，拥有更良好的环保性。尤其是不含有Cr6+，使环保性大大提高。

3.2 不足

尽管达克罗技术的优点众多，但它本身的不足也不容忽略。

①Cr6+是不容忽视的问题。达克罗涂液中含有铝粉剂，润滑剂，分散剂，铬酸及其他助剂。其中铬酸（Cr6+）有强烈的致癌性,严重污染环境以及伤害人体健康[21]。各个国家已经明令限制其使用。随着当今社会对环保问题的重视，寻找Cr6+的替代物已经成为达克罗技术亟需解决的问题。

②片状Al粉，Zn粉的制备。虽然我国已有生产片状Al粉，但在性能上差异较大。

③表面硬度不高且耐磨性不是很好，因此限制了使用范围。

③能耗较大，由于涂层烧结温度较高，需要消耗大量的能源，因此在生产成本上需要考虑。

3.3 达克罗未来的发展方向

由于达克罗技术中所存在的种种不足，尤其是六价铬对于人体的伤害，因此未来该技术应更倾向于制备无铬达克罗。

无铬达克罗涂层的原理是采用铬的替代物作粘结剂，在涂覆成膜后达到和达克罗同样优异的防腐性能，涂层中却完全不含有Cr3+和Cr6+，做到真正意义上的绿色处理[22]。无铬锌铝涂层中由于不含有有机溶剂，有毒金属（如镍，铅、镉和汞）以及Cr3+和Cr6+，符合世界各国对于环保的要求，也满足了世界各国汽车制造厂商的标准要求。是表面处理的新概念[23]。

研发具有更高耐蚀性的涂层也将是一个发展方向。达克罗在外界冲击情况下容易出现脱落等影响耐蚀性的情况，因此如何提高提高耐蚀性也是发展的一个方向。

4 国内外无铬锌铝涂层的研究现状

欧盟于2007年全面废止六价铬的使用，之前，已经有公司研发出低价铬的达克罗产品，目前达克罗的研究主要有：

1997年美国金属涂层国际公司研究开发出“水性无铬有机硅锌铝涂料与涂装技术”（交美特技术）[13]交美特是美国金属涂层国际公司为满足政府VOC法规定和汽车行业规定的环保要求而开发的表面处理新技术，由于交美特涂层中不含有铬，因此汽车制造业已经首先认可并开始利用该技术[24]。

国外无铬的另外一种常见体系为溶剂型体系，如德国的德尔卡系列产品[20]。 将美国交美特系列产品与德国德卡尔系列产品进行比较之后我们会发现，交美特涂层的底涂与面涂均为水性涂料，得到了国际大部分主流汽车厂家的认可，而德国无铬技术系列虽然底涂为水性涂料，但面涂仍为有机溶剂型涂料。因此只是被部分厂商认可。

在国内无铬达克罗的研究起步比较晚，并且受到人员和资金的限制，因此该技术在我国的发展与国际还存在相当的差距[25]。但无铬达克罗在国内的研究和应用也在如火如荼的进行。比如在2005年4月29日，由北京永泰公司申请的发明专利[26]中所涉及的防腐涂料，其耐腐蚀性能大大提高该涂料是由金属粉浆（锌粉和铝粉重量比例为4∶1~12∶1）、成模型助剂、表面活性剂、热固型树脂、去离子水等组成。所得到的涂料为具有高耐蚀性和优异环境保护性的锌粉涂料[27]。

常州捷迈特表面工程技术有限公司于2005年成功研制出自主产权的交美特在传统达克罗的各种优点的基础上，又不含有Cr3+和Cr6+，是目前为止并不常见的同时符合欧盟2项环保要求的水性涂料。

5 结束语

因为达克罗技术中含有高致癌性的六价铬，达克罗技术的应用开始受到了越来越严格的控制，无铬达克罗涂层技术由于其具有涂层薄、无氢脆、耐蚀性强、耐热性好、无公害无污染等特点，正受到国内表面技术工作者的重视，被国内各种行业所接受。未来，随着科学技术的进步，作为达克罗更新产品的无铬达克罗将成为金属防腐方向的主流，成为真正意义上的清洁生产工艺。

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Development and Present Situation of Dacromet Technology

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（Shenyang Ligong University, Liaoning Shenyang 110519, China）

Dacromet technology has been widely used because of its good corrosion resistance, no hydrogen embrittlement and no pollution. It is mainly used in automobile, navigation, wind power and other fields. It is an international new technology for metal surface treatment. In this paper, the development of Dacromet technology, coating properties, domestic and international development status and future development direction were described. Through the comparison between Dacromet technology and chrome-free Dacromet technology, we can know that chrome-free Dacromet technology will replace Dacromet technology to become the mainstream of future development.

Dacromet coating; Cr-free dacromet; zinc chrome coating

2019-11-12

巴彬彬（1996-），女，蒙古族，辽宁省沈阳市人，研究方向：材料表面处理。

谭勇（1969-），男，副教授，博士学位，研究方向：材料表面处理、涂料涂装技术。

TG174.4

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1004-0935（2020）01-0083-03