達克羅(Dacromet),是一種基于鋅鋁復(fù)合涂層的無電解金屬表面先進處理技術(shù)。起源于20世紀(jì)50年代的歐美,70年代開始正式進入商業(yè)化應(yīng)用階段,最初用于解決道路融雪劑對汽車底盤的腐蝕問題,國內(nèi)于90年代引入該技術(shù)。其核心原理是通過將金屬工件浸涂或噴涂含有超細鱗片狀鋅粉、鋁粉(其厚度為微米級甚至達納米級)、鉻酸和去離子水的水性涂料,經(jīng)過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機防腐涂層,防腐性能是傳統(tǒng)電鍍鋅的7-10倍。
達克羅技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車(高強度底盤部件、發(fā)動機周圍金屬件、緊固件等)、航空航天(飛機零部件、發(fā)動機部件)、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,2023年全球達克羅涂覆設(shè)備市場規(guī)模約120億元人民幣,2025年預(yù)計能達150億元;2023年中國達克羅處理市場規(guī)模約為185億元,2025年達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%,市場規(guī)模有望突破230億元。
達克羅防腐機理的三個方面
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)達克羅涂層中,鉻酸(H2CrO4)在高溫烘烤過程中與鋅、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)工藝依賴六價鉻的強氧化性實現(xiàn)鈍化,但六價鉻具有毒性和致癌性,因此無鉻達克羅改用鉬酸鹽、鋯酸鹽或有機硅烷體系作為鈍化劑。
3 陰極保護:
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,對底層金屬起到陰極保護作用;鋁能夠在涂層表面形成一層致密的氧化鋁保護膜;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鉻或完全無鉻替代。
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,種類和用量需要根據(jù)具體的配方和工藝要求進行優(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^要求較高的場合,噴涂過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:達克羅涂層的固化需要在特定的溫度范圍內(nèi)進行。時間控制:通常單次涂覆后的高溫固化時間在20-30分鐘(每完成一次涂覆,均需獨立進行一次高溫固化,多層涂覆需按層數(shù)累加總時間),具體時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熱導(dǎo)致的涂層氫脆)等。
4 質(zhì)量檢測技術(shù):
外觀檢測:一般采用目視檢查的方法,但對于一些微小的缺陷,需借助放大鏡或顯微鏡進行觀察。
厚度檢測:常用的厚度檢測方法有磁性測厚儀法(適用于適用于鋼鐵基材,操作簡單、快速)、金相顯微鏡法(可觀察涂層的微觀結(jié)構(gòu)且能測量涂層厚度,但需要制備金相試樣,操作相對復(fù)雜)、X射線熒光測厚法(能準(zhǔn)確測量多層涂層中各層的厚度,但設(shè)備價格較高)等。
耐腐蝕性檢測:通過鹽霧試驗、濕熱試驗等方法來評估涂層的耐腐蝕性。
結(jié)合力測試:采用劃格法、膠帶法、拉伸試驗、剝離試驗、剪切試驗等方法進行測試。