達克羅技術的現狀及發展

巴彬彬，譚勇，安成強

達克羅技術的現狀及發展

巴彬彬，譚勇，安成強

（沈陽理工大學，遼寧 沈陽 110519）

達克羅技術由于具有良好的耐蝕性、無氫脆、無污染等特點而得到廣泛應用。主要應用于汽車、航海、風電等領域。是當今國際金屬表面處理的高新技術。本文闡述了達克羅技術的發展概況，涂層性能，國內外發展狀況以及未來的發展方向。通過達克羅與無鉻達克羅技術的對比可以知道，無鉻達克羅將代替達克羅技術成為未來的發展主流。

達克羅涂層；無鉻達克羅；鋅鉻涂層

達克羅又被稱為鋅鉻涂層，是20世紀70年代由美國MCI公司開發的一種金屬表面防腐技術，在20世紀90年代初被引入中國[1]。 主要是將鋅粉、鋁粉、鉻酸鹽以及分散劑，消泡劑等各種溶劑所組成的涂料涂覆于工件表面，經燒結而在工件表面形成膜，以達到防腐蝕的目的[2]。達克羅憑借低廉的成本和良好的耐腐蝕性能得到了迅速的推廣，已廣泛應用于汽車、航海、風電等不同領域，是當今社會最常見的表面防腐技術之一[3-5]。

1 發展概況

以往的金屬防腐工藝主要有電鍍鋅，熱浸鍍鋅等，近幾年又有了機械鍍鋅，但由于傳統的鍍鋅工藝存在污染等問題[6]，是除了造紙、印染業外的又一個重要的工業污染源[7]。因此近幾年越來越多的工廠采用達克羅技術來取代傳統工藝。達克羅技術創新升級了傳統的處理工藝，是一個完全閉合的過程，從前處理到最后的成膜，無需再經過漂洗，同時不會造成污染。烘烤時的排出物主要為蒸汽，也不會對人體造成傷害。達克羅作為一種新型技術，可以代替污染大，耗能大、易產生氫脆傳統的電鍍鋅、熱鍍鋅技術，且該涂層的防腐蝕性能比較好[8-9]。達克羅技術最初主要應用于汽車行業，近年來擴展到建筑、電力、交通及家電等行業，而且目前軍事工業上也有所涉及。隨著中國制造行業的高速發展以及國家對于環保意識的增強，達克羅技術大范圍取代原有的金屬防腐工藝[10]。該技術目前在我國已得到廣泛應用。國家環保總局[1999]185號文件將達克羅技術作為推廣項目，2002年由國家質量監督檢疫總局正式發布關于達克羅的國家標準，與此同時正式將其命名為鋅鉻涂層。但是眾所周知，六價鉻是會對環境造成嚴重污染，對人類產生巨大危害的有毒物質，鉻的使用受到越來越嚴格的管控[11]。根據《電子信息產品污染防治管理辦法》中的有關規定，我國境內所銷售的所有電子產品均不得含有鉛，鎘、及六價鉻等物質[12]另外按照國家廢水排放的標準，Cr離子的含量不應該高于每升0.5 mg，由此可見，我國已經開始明令限制六價鉻的使用。但在達克羅的處理過程中，處理液中還是會有少量的三價鉻被轉化成為六價鉻，進而產生污染。因此，尋找不含有對環境有害的六價鉻的達克羅是未來需要努力的目標。

2 耐腐蝕機理與達克羅的工藝流程

2.1 耐腐蝕機理

達克羅涂層是將片狀鋅粉，鋁粉，鉻酸以及去離子水混合而形成的水溶性涂液，在工件表面進行涂覆后再經過預熱固化等方式將Cr6+轉化為Cr3+形成骨架結構后與片狀金屬粉緊密相連。Cr6+的還原產物與工件表面的鋅片和鋁片相互結合后形成了致密的保護膜[13]。有效的防止了腐蝕介質的通過，最終達到了保護機體的目的。

達克羅膜層主要從以下幾個方面對鋼鐵基體進行保護：

（1）屏蔽作用：層層重疊的鋅和鋁在基體與腐蝕介質之間形成了障礙，阻礙了水、氧等到達基體，能起到一種隔離和屏蔽的作用。

（2）鈍化作用：在處理過程中，鋅，鋁粉與大氣中的物質發生反應生成了對應的氧化物，氧化物積附在基體表面，增大了電阻，減緩了反應[14]。

（3）電化學保護作用：由于鋅，鋁比鐵更容易更易失去電子，因此在有腐蝕介質侵入時，鋅，鋁作為犧牲陽極對基體提供陰極保護[15]。

2.2 工藝流程

脫脂→除銹(拋丸)→涂覆→預熱→燒結→冷卻→涂覆→預熱→燒結（30 min，300 ℃）→冷卻→成品[16]。

3 達克羅涂層性能特點

3.1 優勢

①耐腐蝕性高

由于其優良的電化學保護作用以及屏蔽作用，同等條件，同等時間標準鹽霧試驗，達克羅涂層抗鹽霧能力是同等涂層電鍍鋅抗腐蝕能力的10倍。

②無氫脆

氫脆是傳統電鍍防腐工藝中常出現的問題。但由于在達克羅工作過程中無需進行酸洗，以及燒烤固化，因此排除氫離子侵蝕鋼鐵基體，故不會有氫脆的產生[17]。這一點尤其在高強度零部件上體現的更加明顯。

③滲透性良好

由于達克羅處理液呈水溶性，因此即便是零件的形狀較為復雜，也都能夠浸上涂料，燒結后能夠形成比較完整均勻的達克羅涂層[18]。不會產生由于電鍍過程中均鍍能力和深鍍能力不好[19]，導致性能下降的問題。

④與涂料結合良好

由于表面具有一定的粗糙度，和各類涂料適應性良好，因此 表面可以進行各種涂料的刷涂而達到著色、裝飾以及抗酸堿腐蝕的效果[20]。

⑤環保性好

相對于傳統電鍍技術，達克羅技術在整個工藝中，沒有酸、堿等嚴重污染物的排放，擁有更良好的環保性。尤其是不含有Cr6+，使環保性大大提高。

3.2 不足

盡管達克羅技術的優點眾多，但它本身的不足也不容忽略。

①Cr6+是不容忽視的問題。達克羅涂液中含有鋁粉劑，潤滑劑，分散劑，鉻酸及其他助劑。其中鉻酸（Cr6+）有強烈的致癌性,嚴重污染環境以及傷害人體健康[21]。各個國家已經明令限制其使用。隨著當今社會對環保問題的重視，尋找Cr6+的替代物已經成為達克羅技術亟需解決的問題。

②片狀Al粉，Zn粉的制備。雖然我國已有生產片狀Al粉，但在性能上差異較大。

③表面硬度不高且耐磨性不是很好，因此限制了使用范圍。

③能耗較大，由于涂層燒結溫度較高，需要消耗大量的能源，因此在生產成本上需要考慮。

3.3 達克羅未來的發展方向

由于達克羅技術中所存在的種種不足，尤其是六價鉻對于人體的傷害，因此未來該技術應更傾向于制備無鉻達克羅。

無鉻達克羅涂層的原理是采用鉻的替代物作粘結劑，在涂覆成膜后達到和達克羅同樣優異的防腐性能，涂層中卻完全不含有Cr3+和Cr6+，做到真正意義上的綠色處理[22]。無鉻鋅鋁涂層中由于不含有有機溶劑，有毒金屬（如鎳，鉛、鎘和汞）以及Cr3+和Cr6+，符合世界各國對于環保的要求，也滿足了世界各國汽車制造廠商的標準要求。是表面處理的新概念[23]。

研發具有更高耐蝕性的涂層也將是一個發展方向。達克羅在外界沖擊情況下容易出現脫落等影響耐蝕性的情況，因此如何提高提高耐蝕性也是發展的一個方向。

4 國內外無鉻鋅鋁涂層的研究現狀

歐盟于2007年全面廢止六價鉻的使用，之前，已經有公司研發出低價鉻的達克羅產品，目前達克羅的研究主要有：

1997年美國金屬涂層國際公司研究開發出“水性無鉻有機硅鋅鋁涂料與涂裝技術”（交美特技術）[13]交美特是美國金屬涂層國際公司為滿足政府VOC法規定和汽車行業規定的環保要求而開發的表面處理新技術，由于交美特涂層中不含有鉻，因此汽車制造業已經首先認可并開始利用該技術[24]。

國外無鉻的另外一種常見體系為溶劑型體系，如德國的德爾卡系列產品[20]。 將美國交美特系列產品與德國德卡爾系列產品進行比較之后我們會發現，交美特涂層的底涂與面涂均為水性涂料，得到了國際大部分主流汽車廠家的認可，而德國無鉻技術系列雖然底涂為水性涂料，但面涂仍為有機溶劑型涂料。因此只是被部分廠商認可。

在國內無鉻達克羅的研究起步比較晚，并且受到人員和資金的限制，因此該技術在我國的發展與國際還存在相當的差距[25]。但無鉻達克羅在國內的研究和應用也在如火如荼的進行。比如在2005年4月29日，由北京永泰公司申請的發明專利[26]中所涉及的防腐涂料，其耐腐蝕性能大大提高該涂料是由金屬粉漿（鋅粉和鋁粉重量比例為4∶1~12∶1）、成模型助劑、表面活性劑、熱固型樹脂、去離子水等組成。所得到的涂料為具有高耐蝕性和優異環境保護性的鋅粉涂料[27]。

常州捷邁特表面工程技術有限公司于2005年成功研制出自主產權的交美特在傳統達克羅的各種優點的基礎上，又不含有Cr3+和Cr6+，是目前為止并不常見的同時符合歐盟2項環保要求的水性涂料。

5 結束語

因為達克羅技術中含有高致癌性的六價鉻，達克羅技術的應用開始受到了越來越嚴格的控制，無鉻達克羅涂層技術由于其具有涂層薄、無氫脆、耐蝕性強、耐熱性好、無公害無污染等特點，正受到國內表面技術工作者的重視，被國內各種行業所接受。未來，隨著科學技術的進步，作為達克羅更新產品的無鉻達克羅將成為金屬防腐方向的主流，成為真正意義上的清潔生產工藝。

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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，遼寧省沈陽市人，研究方向：材料表面處理。

譚勇（1969-），男，副教授，博士學位，研究方向：材料表面處理、涂料涂裝技術。

TG174.4

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1004-0935（2020）01-0083-03