達(dá)克羅(Dacromet),是一種基于鋅鋁復(fù)合涂層的無(wú)電解金屬表面先進(jìn)處理技術(shù)。起源于20世紀(jì)50年代的歐美,70年代開(kāi)始正式進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段,最初用于解決道路融雪劑對(duì)汽車(chē)底盤(pán)的腐蝕問(wèn)題,國(guó)內(nèi)于90年代引入該技術(shù)。其核心原理是通過(guò)將金屬工件浸涂或噴涂含有超細(xì)鱗片狀鋅粉、鋁粉(其厚度為微米級(jí)甚至達(dá)納米級(jí))、鉻酸和去離子水的水性涂料,經(jīng)過(guò)180℃-300℃左右高溫烘烤,最終在金屬表面形成厚度為4-8μm的由鋅、鋁、鉻的氧化物組成的銀灰色無(wú)機(jī)防腐涂層,防腐性能是傳統(tǒng)電鍍鋅的7-10倍。
達(dá)克羅技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車(chē)(高強(qiáng)度底盤(pán)部件、發(fā)動(dòng)機(jī)周?chē)饘偌?、緊固件等)、航空航天(飛機(jī)零部件、發(fā)動(dòng)機(jī)部件)、電力設(shè)備(輸電塔、變壓器外殼等)、海洋工程等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì),2023年全球達(dá)克羅涂覆設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模約120億元人民幣,2025年預(yù)計(jì)能達(dá)150億元;2023年中國(guó)達(dá)克羅處理市場(chǎng)規(guī)模約為185億元,2025年達(dá)克羅處理在金屬表面處理領(lǐng)域的滲透率也將從23%提升至35%,市場(chǎng)規(guī)模有望突破230億元。
達(dá)克羅防腐機(jī)理的三個(gè)方面
1 屏蔽效應(yīng):
涂層由數(shù)十層直徑通常<20μm的鋅鋁鱗片交錯(cuò)堆疊而成,形成物理屏障,阻礙水、氧、Cl-等腐蝕介質(zhì)滲透。
2 鈍化作用:
在傳統(tǒng)達(dá)克羅涂層中,鉻酸(H2CrO4)在高溫烘烤過(guò)程中與鋅、鋁以及金屬基體反應(yīng)生成致密的鈍化膜,抑制電化學(xué)反應(yīng)。傳統(tǒng)工藝依賴(lài)六價(jià)鉻的強(qiáng)氧化性實(shí)現(xiàn)鈍化,但六價(jià)鉻具有毒性和致癌性,因此無(wú)鉻達(dá)克羅改用鉬酸鹽、鋯酸鹽或有機(jī)硅烷體系作為鈍化劑。
3 陰極保護(hù):
鋅作為較活潑金屬優(yōu)先與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng),形成一層腐蝕產(chǎn)物膜,對(duì)底層金屬起到陰極保護(hù)作用;鋁能夠在涂層表面形成一層致密的氧化鋁保護(hù)膜;鉻的氧化物在涂層中起到將鋅粉和鋁粉粘結(jié)的作用,增強(qiáng)涂層與金屬基體間的結(jié)合力。
關(guān)鍵技術(shù)
1 涂液配方技術(shù):
金屬鋅/鋁片的選擇:鋅、鋁片的粒度、形狀、純度等直接影響涂層的致密性和耐蝕性。鉻酸鹽的作用:鉻酸鹽是達(dá)克羅涂液中的關(guān)鍵成分,起到固化劑和鈍化劑的作用,但現(xiàn)代環(huán)保配方已逐步采用三價(jià)鉻或完全無(wú)鉻替代。
添加劑的使用:添加一些如表面活性劑、分散劑、增稠劑等添加劑,種類(lèi)和用量需要根據(jù)具體的配方和工藝要求進(jìn)行優(yōu)化。
2 涂覆工藝技術(shù)
浸涂法:適用于形狀復(fù)雜、有內(nèi)腔的工件,需注意控制浸涂時(shí)間和速度,以避免涂層厚度不均勻。
噴涂法:適用于大型工件或?qū)ν繉油庥^要求較高的場(chǎng)合,噴涂過(guò)程中需要控制好噴槍的壓力、距離和角度,以確保涂層質(zhì)量。
刷涂法:適用于一些局部涂覆或小型工件,工業(yè)應(yīng)用較少,操作簡(jiǎn)單但效率低,且涂層厚度和均勻性較難控制。
3 固化工藝技術(shù):
溫度控制:達(dá)克羅涂層的固化需要在特定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。時(shí)間控制:通常單次涂覆后的高溫固化時(shí)間在20-30分鐘(每完成一次涂覆,均需獨(dú)立進(jìn)行一次高溫固化,多層涂覆需按層數(shù)累加總時(shí)間),具體時(shí)間取決于工件的材質(zhì)、涂層厚度和固化設(shè)備的性能等因素。
加熱方式:常用的方式有熱風(fēng)循環(huán)加熱(能使工件受熱均勻,但加熱速度較慢)、紅外線加熱(加熱速度快、能量利用率高,但需注意避免局部過(guò)熱導(dǎo)致的涂層氫脆)等。
4 質(zhì)量檢測(cè)技術(shù):
外觀檢測(cè):一般采用目視檢查的方法,但對(duì)于一些微小的缺陷,需借助放大鏡或顯微鏡進(jìn)行觀察。
厚度檢測(cè):常用的厚度檢測(cè)方法有磁性測(cè)厚儀法(適用于適用于鋼鐵基材,操作簡(jiǎn)單、快速)、金相顯微鏡法(可觀察涂層的微觀結(jié)構(gòu)且能測(cè)量涂層厚度,但需要制備金相試樣,操作相對(duì)復(fù)雜)、X射線熒光測(cè)厚法(能準(zhǔn)確測(cè)量多層涂層中各層的厚度,但設(shè)備價(jià)格較高)等。
耐腐蝕性檢測(cè):通過(guò)鹽霧試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)等方法來(lái)評(píng)估涂層的耐腐蝕性。
結(jié)合力測(cè)試:采用劃格法、膠帶法、拉伸試驗(yàn)、剝離試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)等方法進(jìn)行測(cè)試。