达克罗技术
一、概述
“达克罗”一词是英文dacromet的中文译音，即非电解锌铬酸盐涂层，又称锌铬膜、达克锈、达克曼等，在GB/T 18684-2002中称为“锌铬涂层”，其定义为：“将水基锌铬涂料浸涂、刷涂或喷漆于钢铁零件或构建表面，经烘烤形成的以磷片状锌和锌的铬酸盐为主要成份的无机腐蚀涂层。”
达克罗是一种类似电镀锌的金属涂层处理技术，达克罗涂层外观为均匀的银灰色，涂层中含有80%的薄锌片和铝片，其余为铬酸盐，具有优良的性能，如极强的抗腐蚀性比电镀锌提高7～10倍；无氧脆；特别适用于高强度受力件，如用于地铁工程的高强度螺栓；高耐热性；耐热温度300℃。此外，还具有高渗透性、高附着性、高减摩性、高耐气候性、高耐化学品稳定性及无环境污染等优点。
达克罗技术工艺处理过程无公害、无环境污染，这是优越于任何一种金属表面处理工艺的最大特点。在达克罗涂层形成过程中，挥发物质经过汽化处理，不存在含有酸、碱、锌、铬物质的污水排放问题。达克罗被国家机械工业定为“清洁生产技术”基金开发项目，被专家誉为国际金属表面处理行业的一场革命性产品。
达克罗工艺对于各种类形工件具有广泛的适应性，既可以处理小型零件，如：紧固件、五金配件；也可以处理大型结构和钣金件。达克罗涂层具有良好的工艺配套性，可以在涂层表面进行静电喷粉、喷漆、电泳漆等二次涂覆，以提高金属表面的抗污染性并满足种种产品的表面装饰性。
达克罗涂层可以适用于钢、铸铁、铝、及其合金、粉末冶金等多种材料的表面保护。粉末冶金件、铸铁件电镀前要进行封孔处理等，电镀处理不好，吸附到微孔内的酸、碱或其分化学溶液会从内到外地腐蚀镀锌层，从而降低镀锌层的耐腐寿命。采用达克罗涂层则不存在这类问题。
达克罗金属表面处理方法，最早诞生于二十一世纪五十年代。在北美、北欧寒冷的冬天，由于下雪，道路上结下了厚实的冰层严重阻碍机动车的
行驶，人们用在地上撒盐的方法降低水凝固点的温度，溶解冰层，缓解道路畅通的问题，但接踵而来的盐中氯离子严重地侵蚀了钢铁集体，以致大量交通工具受损而遭到破坏。严峻的课题出现了：如何来保护由高昂代价制成的、诸如轿车类的行驶工具？为解决这个问题，Diamond Shamrock公司开发出耐盐害优异的金克洛金属，接着又开发出了膜厚很薄的金属部件使用的达克罗涂层。后来公司于1973年与日本油脂株式会社合资成立了Nippon.Darro.shamrock公司（NDS），1976年在欧洲与法国，成立了DACKAL公司，他们将世界市场划分为亚太、欧非和美洲三大市场，各负责一个地域，在全球范围内谋求共同利益。
由于达克罗技术有一系列传统电镀无法比拟的优点迅速推向世界国际市场。经过20多年不断发展和完善，达克罗技术现已形成了一个完整的表面处理体系，广泛应用于金属零部件防腐处理上。
1993年，达克罗技术进入中国市场，由南京宏光空降设厂首家从日本引进了中国大陆第一条达克罗生产线，并逐渐的将达克罗技术设备国产化。1996年原国家机械工业部将达克罗工艺列为机械工业可持续发展清洁生产重点资助的开发项目，是一种“绿色电镀”工业。1999年国家环境保护总局将达克罗涂覆工艺列为清洁生产技术及1999年国家重点环境保护实用技术推广项目。2002年3月中华人民共和国国家标准管理委员会也将达克罗工艺审批了国家标准《锌铬涂层 技术条件》GB/T 18684-2002。
目前，我国已建成锌铬涂覆生产线100余条，成功地开发了涂覆浆液。主要分布在浙江、上海、江苏、重庆、广东等地区，其中广东已有十多条线。我们广州市畅通交通设施厂达克罗项目部引进的生产线在目前国内最大，加工品种繁多。现经公司加工的产品在附着力、再涂性、而腐蚀性等方面处于国际领先水平。有部分已出口到国外。涂覆已从铁基材质向铝材延伸（解决铝件氧化后表面色调不一致问题），零件类型不再局限于标准件、紧固件，向结构复杂外形尺寸较大的构件发展。 在工业发达国家， 达克罗金属表面防腐蚀技术已作为替代污染严重的电镀锌、热浸镀锌、电镀
镉、锌基合金镀层、磷化等多种传统工艺的防腐蚀处理工艺，这是一种从根本上减少环境污染的新工艺。达克罗技术由于具有操作简便、节能、环境污染小、能避免氢脆等传统电镀锌、热浸锌技术无法比拟的优点。因此，自20世纪70年代问世以来迅速得到广泛应用，尤其是用在美、日等发达国家的汽车行业，并已扩展到建筑、军事、船舶、铁路、电力、家电、农机、矿井、桥梁等领域。
二、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、行业相当多。
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，轨道、螺栓及金
属件极易生锈；高速公路波形护拦杆、大桥、高架、港口机械等的金属构件以及紧固件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、变压器上的罩壳、油箱、紧固件、高压开关连接系统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。
5、 五金工具
小五金、小工具等市场消耗量相当大，但过去大都采用电镀的工艺技术处理，一两年就生锈了，影响美观和质量。如果采用达克罗的工艺技术处理，不仅主观耐用，而且不生锈，成本增加也不多。
6、 农业、工厂化温室屋架结构
由于温室的温度较高，环境不好，结构件易生锈，现在上海都市绿色工程公司引进吸收自行设计的全部自动化控制的暖房结构件已采用达克罗涂覆加工，青岛海滨温室花房的金属结构件也已全部采用达克罗涂覆。
三、达克罗的工艺流程
基材脱脂、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），使涂液水份蒸发，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。
四、达克罗的性能特点
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。未钝化的镀锌层，盐雾实验时一般10小时腐蚀掉1um-3um厚，彩虹色钝化膜200小时蚀穿。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、 极佳的耐湿热性
在温度35℃±2℃、湿度95%条件下，经过10个周期240小时循环试验，达克罗涂层表面无变化，镀锌层表面局部有霉点。
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、 耐高低温冲击性
在-45℃～85℃，试样在高低温试验箱内各保温1小时，转换时间不超过5秒、循环次数3次的环境下，两种涂镀层均无变化。
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。
在上述湿热试验环境下，达克罗涂层与漆膜结合力达到国家一级、二级标准，达克罗涂层与基体结合力均为一级标准。
5、 硬度
锌镀层硬度值为75～88HV0.05，银灰色达克罗涂层硬度值为210～232HV0.05。
6、 点焊性能
对弯角件进行达克罗涂敷后点焊，显示达克罗涂层有良好的点焊性能。从达克罗工艺来说，先点焊后达克罗的防护性优于先达克罗后点焊。
7、 无污染和无公害
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，作为“绿色电镀”工艺，达克
罗工艺采用了闭路循环的方式，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，所以几乎无污染危害。在前处理中：除下的油和粉尘用专门的设备收集处理；在涂覆、固化时，不存在传统电镀工艺过程中产生的酸、碱、含铬等重金属的污水问题，产生的仅仅是从涂层中蒸发出来的水汽，经测定，不含国家规定控制的有害物质。
8、 无氢脆
氢脆是传统镀锌工艺不能完全克服的弊病。一般电镀处理过程都采用酸洗、电解除油、电沉积等工序，均会导致工件氢脆性，严重影响了高强件的质量。达克罗技术处理过程中无酸洗/电解除油 /电沉积等工序，也就没有电镀锌过程导致析氢的电化学反应，加上涂层在高温下固化，所以从工艺上保证了达克罗涂层不会存在氢脆。这使它可以被应用在抗拉强度要求高的高强度零件的防腐的处理。
9、 防止对铝的电化学腐蚀
一般说来，电极电位不同的两种金属或合金相接触时，就会产生电化学腐蚀。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，提高了防腐蚀性能。
10、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。
五、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（锌铬膜）生产中常用的检测项目
2002年,由中国机械工业联合会提出，北京、南京、武汉等地的几家著名的企业参与起草的关于达克罗（锌铬膜）的中华人民共和国国家标准，发布并开始实施。这为广大达克罗（锌铬膜）生产企业和用户在生产和验收产品时，提供了检测产品的依据。达克罗生产中用到的许多检测方法，其中的大多数都是来自涂装生产中的其它生产工艺，现在被借鉴到达克罗的生产中，用于生产质量的控制。目的只有一个，了解我们做的与我们想达到的是否相一致。随着生产的发展，新的检测方法将不断地出现，将帮助我们更好地进行生产。
根据2002年国家质量监督检验检疫总局发布了“锌铬涂层技术条例”的中华人民共和国国家标准，标准号为GB/T 18684-2002，对达克罗涂层的检测主要有外观、涂敷量和涂层厚度的检测、附着强度试验、耐盐雾性能试验和湿热试验五项。
同时标准中还规定了抽取试样的方法：同一批产品中，按每一种试验随机抽取三个试样，进行试验。若其中任何一件试样经试验不合格，则应再随机抽取三件试样进行相同的试验，若其中再有任何一件不合格，则该批产品为不合格。对于组合件或单件质量超过150克的零件或构件，则切取该工件的一部分作为试样进行试验。为了避免切口处裸露的钢铁基体影响试验结果，应采用涂料、蜡或胶带等保护切口。对于形状复杂难以求出表面积的零件也可以采用同样的方法制备试样。
除了以上标准中提到的五项涂层的检测外，在实际生产中，为了保证产品的质量，需要随时了解涂层的情况，通常还进行氨水试验、导电性试
验、涂层硬度检测、孔隙率检测等。
1、 外观
在自然折射光下，用肉眼进行观察。涂层应连续，无漏涂、气泡、剥落、裂纹、麻点、夹杂物等缺陷。达克罗涂层的基本色调应呈银灰色，表面光滑平整。涂层应基本均匀，无明显的局部过厚现象。涂层不应变色，但是允许有小黄色斑点存在。经改性后涂层也可以获得其他颜色，如黑色等。关于达克罗涂层的颜色，除本色外，其它都是通过添加色浆进行改色，或在涂层上另外再涂上一到预期色泽的涂料来改色。在市场上已可见到日本和韩国的黑色的达克罗液产品，国内也有几家企业推出了黑色和其它色泽的达克罗液，由于质量和价格的原因，仅在小范围内使用。
2、 涂敷量和涂层厚度的检测
检测涂层的涂敷量和厚度，既是为了检测工件涂层的质量，也是为了核算生产成本用。生产中，涂液的用量大，其每个单位的生产成本就高，反之则低。在保证达到用户要求的质量的前题下，涂料的用量越少，生产成本就越低。标准对不同等级涂层的涂敷量或涂层厚度分为四个等级，可以采用二种方法进行检测。
① 溶解称重法：重量大于的50g试样，先采用精度为1mg的天平，称得试样的初始质量W1(mg),将试样放入70℃～80℃的20%NaOH水溶液中，浸泡10min，使锌铬涂层全部溶解。取出试样，充分水洗后立即烘干,然后称得涂层溶解后的试样质量W2(mg)。再量取并计算出工件的表面积S(dm2 ），按下列公式计算出涂层的涂覆量W（mg/dm2）：W=(W1-W2)/S
② 金相显微镜法： 也可按GB/ T6462要求，采用金相显微镜法检测涂层的厚度。
3、 附着强度试验
采用胶带试验方法，检测锌铬涂层与基体的附着强度，胶带试验按GB/T5270-1985第1.4要求进行。要求试验后涂层不得从基体上剥落或露底，但允许胶带变色和粘着锌、铝粉粒。如无标准胶带，也可暂时用一般的胶
带，通过与已合格的工件的涂层进行对照的办法，检测新加工好的涂层的附着强度。
耐水性能试验：把试样浸入40℃±1℃的去离子水中，连续浸泡240h， 将试样取出后在室温下干燥，再进行附着强度试验，试验结果应达到附着强度试验的要求。附着强度试验应在试样从去离子水中取出后的2h之内进行。进行耐水性试验后，涂层不得从基体上剥落或露底。
4、 耐盐雾性能试验
耐盐雾性能试验按GB/T 10125-1997第3.2.1要求进行。试样须采用标准的试验设备，涂层经盐雾试验后，按涂层上出现红锈的时间从120小时到1000小时，共分为四个等级。
5、 湿热试验
湿热试验在湿热试验箱中进行，湿热试验箱应能调整和控制箱内的温度和湿度。试验的方法为：将湿热试验箱温度设定为40℃±2℃，相对湿度为95%±3%，将样品垂直挂于湿热试验箱中，样品不应相互接触。当湿热试验箱达到设定的温度和湿度时，开始计算试验时间。连续试验48h 检查一次，检查样品是否出现红锈。两次检查后，每隔72h 检查一次，每次检查后，样品应变换位置。240h后检查最后一次。国家标准中规定，只对3级和4级涂层进行耐湿热试验，要求涂层在240 小时内不得出现红锈。
6、 氨水试验
这是一种为了定性地了解生产中涂层的固化情况，确定涂层是否达到了预期的要求，所采取的一种检测方法。做法是：在室温下,挑选生产线上刚出炉的工件，在涂层上滴1至4滴浓氨水;保持15～30min，如果出现黄色,判为合格,说明涂层已烘烤彻底。需要注意的是，当工件烘烤过头，进行氨水试验时也会出现黄色，所以试验时要综合设备的运行情况进行分析判断,不能单以工件的反应作为判断产品合格的依据。
7、 涂层硬度检测
硬度是涂层的重要机械性能之一，它涉及被涂覆工件在使用过程中的
耐磨能力及使用寿命等，由于普通的达克罗涂层的硬度是很低的，所以采用铅笔划痕硬度试验法检测，其硬度范围在1H到3H，通过后处理，有的厂家据说可提供5H的达克罗涂层。
8、 硝酸铵法快速检测
硝酸铵（NH4NO3）快速试验方法，是一种对达克罗涂层进行涂覆质量快速检验的一种方法，它能在很短的时间内，检测、判断涂层的耐蚀能力，受方法的限制，所获得的数据仅有参考价值。
本试验方法主要是检验工件前处理的好坏：不好则很快生出红锈，其准确率为百分之九十。但检测的结果不好，不等于盐雾实验不好。本实验三小时相当于盐雾实验一千小时，是线性关系。如要严格考核涂层的耐蚀性，应按GB 6458-86标准，中性盐雾试验既NSS试验为准。本试验相当于NSS试验的数值,硝酸铵快速试液的配制方法：在烧杯中加入一千毫升的去离子水，然后加入百分之二十硝酸铵（试剂级）于烧杯中，搅拌均匀，备用。
测试步骤：将盛有上面配制好的硝酸铵溶液的烧杯，放在电炉上，水浴加热至75℃±5℃，用温度计测量、控制水浴的温度。将要测试的试样用塑料绳扎牢，轻轻地浸入到硝酸铵溶液中，悬挂固定。操作中应避免试样与试样、试样与烧杯壁之间接触。
在测试期间，控制好硝酸铵溶液的温度为75℃±1℃，按一定的时间间隔观察试样的表面变化情况，并记录下观察的结果。对照表一的数值，判断试样是否合格。如果要重新做硝酸铵快速试验，必须重新按上述方法配制硝酸铵溶液。
9、 耐水性能
将试样浸入40℃±1℃的去离子水中，连续浸泡240h，将试样取出后在室温下干燥，再进行附着强度试验，试验结果应达到附着强度试验的要求。附着强度试验应在试样从去离子水中取出后的2h之内进行。进行耐水性试验后，合格的试样上不得出现涂层从基体上剥落或露底的现象。
10、耐热腐蚀性能
将达克罗试样在高温烘箱里，在三百度下，放置一段时间后取出，与标准试样比较, 看涂层的变化，从而判断其耐热腐蚀的能力。当用户对涂层提出耐热性能要求时才进行此项检测。根据达克罗涂层的特点，对三百度以下的高温环境，是能胜任的。
11、耐机械摩擦性能
对于标准件，考虑到在使用过程中总会有拆装的操作，对于涂覆在标准件上的达克罗涂层，须能在数次拆装后，涂层仍具有很好的耐腐蚀能力和保护基体的作用。试验方法：随机抽取配套的螺栓和螺母五套，将螺母旋入螺栓，然后退下，如此循环10次，将此螺栓和螺母浸于3%的氯化钠溶液中，观察经过机械摩擦后的涂层的变化。正常情况下，在十天以后涂层才会出现锈蚀的变化。
12、涂层的耐盐水性能
对于中小达克罗生产企业，不一定会专门配备盐雾试验箱。为了弥补这一不足，可采用检测涂层的耐盐水性能。方法是将要检测的试样浸于盛有5%的氯化钠溶液的烧杯中,观察腐蚀情况。要检测的试样在5%的氯化钠溶液中，正常的情况下试样在二至三个月内，不会有变化。做测试的试样，试样须悬空吊在氯化钠的溶液中。与试样相比，溶液的容积要足够大，并要经常搅动涂液，使试样周围的涂液的成份与其它部分相一致。在做本试验时，要按固定的时间间隔，由专人观察试样的变化，并记录好观察所得到的数据。