达克罗处理技术的应用和发展预测

chinarjg

1　前言
　　中国大陆第1条达克罗处理(DACROMET)生产线是1993年南京宏光空降装备厂从日本达克乐沙姆罗克株式会社(ダクロミヤムロフク)引进的，经过达克罗处理行业同仁的努力，该项技术已在多个行业启用。笔者从事该项工作已十几年，与同行交流甚多，现将达克罗处理在我国的应用情况介绍给读者，仅供参考。
2　达克罗处理的起源
　　汽车工业发展较快的北美洲和欧洲，冬天天气寒冷，大雪纷飞，造成道路积雪结冰，使公路堵塞及频发交通事故。为此采用撒盐化雪的方法，美国一年用在撒盐化雪的盐消耗量在10万吨。
　　近几十年世界工业化的发展，酸雨现象越来越严重，给轿车防锈技术提出更高的要求，美国Diamond Shamrack公司针对以上问题发明了达克罗技术，并取得专利。
　　由于该技术具有优良的耐蚀性、无氢脆、耐高温、工艺性好、无污染等特点，被称为表面处理的“绿色生产”工艺，而得到迅速发展。
　　目前世界多个国家包括我国已颁布了达克罗技术国家标准，世界各地汽车行业，著名大公司也都执行相关的行业标准，美国颁布了该技术的军事标准，在我国也开始起草军事标准。
3　国外发展情况
　　3.1　国外主要达克罗技术商
　　日本油脂株式会社与美国MCII公司合资成立的日本达克乐沙姆罗克株式会社(日本NDS公司)促使达克罗技术工业化，并在日本国内得到迅速发展，成为了世界达克罗产业的“盟主”。目前全球的达克罗产业被分为4个区域，日本NDS公司负责亚太地区业务，美国MCII公司负责北美地区业务，法国DACRAL负责欧洲地区业务，巴西金属涂覆公司(MCB)负责南美洲业务，4家国际公司相互参股，结成同盟。
　　3.2　日本达克罗处理状况
　　日本是达克罗技术应用最广泛的国家之一，现有生产线100多条，每年处理量20万吨，日本NDS公司每年生产销售达克罗液约18万吨，被广泛应用在汽车、土木建筑、船舶、铁路、桥梁、家电等行业。
　　3.3　其它地区
　　欧洲约有达克罗生产线70多条，其中意大利是欧洲紧固件主要供应商故生产线多约有10条，汽车王国——美国约有30多条生产线，巴西约有12条生产线。
4　国内达克罗应用情况
　　4.1　南京宏光空降装备厂
　　1993年航空部南京宏光空降装备厂为了解决汽车安全带国产化，从日本NDS公司引进了国内第一条生产线，引进的初衷是走引进、消化、吸收、创新的道路，开发国产设备、国产达克罗液，形成产业最终对外全套输出技术、设备、达克罗液。但是由于国有体制固有的弊病，这项计划迟迟没有展开，直到2001年才形成制造设备、达克罗液的能力，但是已经失去了最好的发展机遇，拱手将技术领先、设备领先的优势让给对手。
　　4.2　上海达克罗涂覆工业有限公司
　　1997年上海从日本NDS公司引进第二条达克罗处理生产线，该公司是中外合资企业，本地又有上海大众、上海通用汽车制造公司，可谓占天时、地利、机制三优势。该公司开发国产设备、国产达克罗液，短短几年就取代南京宏光空降装备厂成为国内达克罗产业的“大哥大”。
　　4.3　高压开关厂应用异军突起
　　1999年国家对电网改造，投入大量资金，给全国高压开关行业注入了活力，各企业利用机会进行技术改造，由于达克罗处理的优良性能，得到了表面处理行业的青睐，在平顶山高压开关厂率先建线后，全国4大高压开关厂相继建成，如：西安高压开关厂、沈阳高压开关厂、江苏如皋高压开关厂等均投资引进建造达克罗生产线，从而带动达克罗产业全面启动，带动了该技术在其它行业的应用。
　　4.4　重点凸现，全面发展
　　4.4.1　北京地区
　　北京、天津地区达克罗技术起步较早，但由于资金、技术等多种因素，无较大发展。
　　4.4.2　东北地

chinarjg

达克罗技术介绍
一、 概述
　　达克罗是dacromet缩写的译音，又译达克锈、高克锈、锌铬膜等。达克罗技术是指用含有锌片、铝片、铬酸酐、乙二醇等成分的液体状处理液涂覆金属基体，经高温烘烤后，在金属基体表面形成一层有极佳的耐蚀性的非装饰涂膜。该技术杜绝了电镀过程中产生的废渣、污水、废气的排放污染问题，是替代电镀锌、热镀锌等进行表面防腐的高新技术，1999年8月13日，国家环保总局将该项技术列为1999年国家重点环境保护实用技术推广项目（项目编号：99B030）。
二、 达克罗涂液的组成
　　达克罗涂液种类繁多，但涂液的基本组成可归纳如下：
　　1． 金属物：由锌、铝等物质组成，主要为超细鳞片状锌、超细鳞片状铝；
　　2． 溶剂：为惰性有机溶剂。
　　3． 无机酸组分：铬酸等；
　　4． 特殊有机物：为涂液的增粘分散组份。
三、 达克罗涂层结构及防腐机理：
　　达克罗涂层是由多层金属片迭加而成，主要由微小锌（铝）片及粘合锌片的无机铬化合物组成：无定型的复合铬酸盐化合物(mCrO3·nCr2O3)作为粘结剂与数十层约0.2um厚、10um大小的鳞片状锌、铝相互结合形成的涂层。工件在经过了除油、除锈处理，要再经300℃左右高温烘烤后形成由锌、铝、铬等组分组成的无机涂层。固化时，涂层中的水份、有机组分等在挥发的同时，依靠达克罗液中高价铬酸盐的氧化性，对锌、铝和铁基体同时进行钝态保护，形成Fe、Zn、Al的铬酸盐化合物。由于涂层是与基体直接反应获得的，故防腐蚀层极为致密。涂层在腐蚀环境下会形成无数个原电池，即先腐蚀掉电位较负的Zn、Al片类，才有可能腐蚀至基体本身。因此，由于铬酸的钝化作用，复合铬酸盐，多层结构的屏蔽效应和即使在有害盐条件下的锌的受控电化学保护作用，以及铝抑制锌析出的作用，使达克罗涂层显示出较好的耐蚀性。
四、 达克罗工艺流程：
　　脱脂 除锈 涂覆 预热 固化 冷却
　　注:可重复以上涂覆和固化工艺
1． 脱脂：
　　带有油脂的工件表面必须进行脱脂，方法一般有三种：有机溶剂脱脂、水基脱脂剂脱脂、高温炭化脱脂。
　　脱脂是否彻底有效，将直接影响涂层的附着力及耐腐蚀性.
2． 除锈除毛刺：
　　凡是有锈或有毛刺的工件严禁直接涂覆，必须通过除锈除毛刺工序，此工序最好用机械方法，避免酸洗，以防氢脆，且酸洗除锈,因酸洗影响达克罗涂层的耐蚀性。
3． 涂覆：
　　经过除油除锈的清洁工件必须尽快通过浸涂\喷涂\刷涂的方式进行表面涂覆。工件涂覆加工时，涂液的比重、pH、粘度、Cr6+含量、涂液的温度及流动状况等将直接影响工件的涂覆效果，影响涂层的各项性能。所以涂覆过程中要调整好温度、溶液指标以及浸涂中离心机转速三者之间的关系。
4． 预烘：
　　达克罗湿膜的工件必须尽快在120±20℃的温度下，预烘10-15分钟 （根据工件吸热量定），使涂液水分蒸发，流平均匀。
5． 烧结：
　　预烘后的工件必须在300℃左右的高温下烧结，烧结时间20-40分钟（根据工件的吸热量定），也可适当提高温度来缩短烧结时间。
6． 冷却：
　　工件烧结后,必须经过冷却系统充分冷却后进行后继处理或成品检验。
五、 达克罗性能特点：
　　达克罗技术与传统的电镀锌、热浸锌技术相比有如下优点：
　　① 超常的耐蚀性。锌的受控电化学保护作用，锌\铝片的屏蔽效应以及铬酸盐的自我修复作用使得达克罗涂层具有很高的耐蚀性，达克罗涂层中性盐雾试验时，需要100小时左右才能腐蚀掉涂层1um，比传统的镀锌处理耐腐蚀性提高7—10倍，中性盐雾试验时间可长达1000小时以上（厚度8um以上的涂层），有的甚至更高，这是电镀锌和热浸锌层无法达到的。
　　② 极佳的耐热性。因为达克罗涂层的铬酸聚合物中没有结晶水，且铝\锌片的熔点较高,所以涂层高温耐蚀性极好。达克罗涂层耐热温度可达300℃，在250℃下连续长期使用，其耐蚀性能几乎不受影响，而电镀锌层表面钝化膜在70℃左右开始被破坏，耐蚀能力急剧下降。
　　③ 无氢脆性。达克罗技术处理过程中无酸洗\电沉积\电解除油等工序，也就没有电镀锌过程导致析氢的电化学反应，所以不会使材质产生氢脆。因此特别适合于处理弹性零件和高强度的工件。
　　④ 良好的可再涂性。达克罗涂层外观为银灰色与基材、各种涂料均有良好的结合力，可作为面层使用，也可作为各种涂料的底层使用，在美、日汽车生产中常用作涂料底层取代有污染的磷化处理,同时大大提高整体的耐蚀性能.
　　⑤ 防止对铝的电化学腐蚀。金属之间由于电位的不同，会发生电化学反应，对
于镀锌层来说，其防护的无论是铁基还是铝基，都会发生电化学而大大降低防腐性。而对于达克罗防腐层来说，由于其防腐建立在铬酸钝化作用和鳞片状锌层的受控牺牲保护作用之上，不产生任何电化学腐蚀，所以相对抑制了Zn消耗，同时也抑制了Al的腐蚀。
　　⑥ 优异的渗透性。达克罗处理液能渗入工件紧密结合处，形成防锈涂层。如果使用电镀锌的方法，由于屏蔽作用,管状部件的内面几乎电镀不上。但是，因为达克罗处理是采用涂覆方式,具有很好的渗透性，所以可以应用它来提高内外面的防锈能力。例如紧紧卷着的弹簧经过达克罗处理后，在拉伸开的状态下，进行盐水喷雾试验，仍显示出极佳的防锈能力。
　　⑦ 污染小。电镀锌时存在含有锌、碱、铬酸等的污水排放问题，会造成
较大的污染，热浸锌时温度较高，释放的锌蒸汽和HCL对人体健康危害较大，目前大多数的热浸锌生产都必须远离城市和农村的地方进行。达克罗工艺开创了金属防腐的新领域，由于达克罗处理是一个封闭的处理过程，在烘烤过程中挥发的物质主要是水，不含有其它规定控制的有害物质，对环境污染小。
　　达克罗涂层的限制：
　　达克罗涂层虽有许多优点，但它也有一些不足之处，主要体现为：
　　1.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。
　　2.达克罗涂层因为是一个高温烧结层，所以它的表面硬度和抗划伤能力比其他传统处理方法略差，特殊场合使用需要进行后处理.
六、 达克罗应用范围：
　　达克罗的应用范围很广，它不但可以处理钢、铁、铝及其合金，还可以处理烧结金属，以及特殊的表面处理。它所涉及到的产业、行业也相当多，诸如：
　　1． 汽车、摩托车行业：
达克罗技术起源于汽车行业，世界著名的汽车制造公司，如美国的通用、福特、克莱 斯勒，法国的雷诺，德国的大众，意大利的菲亚特以及日本的丰田、三菱等在汽车零部件表面处理上均要求使用达克罗技术。汽车零部件经过达克罗处理具有较高的稳定性、防热、防潮及防蚀性。随着我国加入WTO，我国汽车工业与国际接轨的步伐越来越快，达克罗技术在国产汽车业上的应用前景越来越广阔。
　　2． 电器通讯行业：
　　家用电器、电子产品、通讯器材等高档产品的零部件、原器件、配套件等，有的需长 期置于户外，所以对产品的质量要求较高，过去使用电镀锌的方法，质量低且达不到要求。如果使用达克罗技术处理，产品的防腐性能将大大提高，产品的使用寿命、质量也将大幅提高，同时美化了环境，扩大了市场。所以国内已有越来越多的企业开始采用该项技术。如广州“美的”空调、“皇明”太阳能热水器、联通通讯发射塔、中兴通讯的户外机柜体，等等。
　　3． 交通设施行业：
　　地铁和隧道都处于地下，环境阴暗潮湿，通风较差；大桥、高架、港口机械长期处于户外日晒雨淋，它们均极易生锈，很快就会发生锈蚀现象，大幅降低了安全系数。如果关键的结构件和紧固件采用达克罗技术处理，不但安全可靠，而且美观持久。现在国内的地铁工程、港口机械等已开始运用达克罗处理技术。
　　4． 输配供电：
　　高压输配电，城市供电，除供电电缆外，裸体明线都处于室外高空，不但日晒雨淋， 而且还受环境污染，维护保养任务十分繁重。高压输电线路的铁塔、电杆的横担、撑铁夹箍、弯头、螺栓、钢帽、变压器上的油箱、紧固件等如果都采用达克罗技术处理，虽然一次性投入较大，成本相应升高，但是美观耐用，一劳永逸，节约了大量的常年维修费用。国内高压开关行业，如西高关、平高开等已率先引用了该项技术并取得了较明显的成效。
　　除了以上举例的几个行业以外，市政工程、机械行业、铁路码头、造船修船、航天航 空、海洋工程、五金工具、户外金属构件等都在研究应用达克罗涂覆技术。