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达克罗表面处理技术的介绍达克罗是DACROMET译音和缩写,简称达克罗、达克锈、迪克龙。国内命名为锌铬涂层,是一种以锌粉、铝粉、铬酸和去离子水为主要成分的新型的防腐涂料 。 达克罗技术,是当今表面处理最新技术,其锌铬涂层被誉为国际表面处理行业中具有划时代意义的革命性产品。达克罗涂层具有较高的耐蚀性(是电镀锌的7-10倍)、耐热性高(250℃能够继续正常使用)、无氢脆、渗透性高、耐候性好、与基体具有良好结合力、对环境无污染等优点。 下图是达克罗技术与传统的电镀锌、电镀镉、热浸镀锌两种表面处理技术使用寿命的对比: 一、主要成分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,如乙二醇等。 3、无机酸组分:如铬酸等。 4、特殊有机物:为涂液的增粘分散组份,主要成份为纤维素类白色粉末。 二、防腐机理 达克罗膜层对于钢铁基体的保护作用可归纳为以下几点: 1、壁垒效应:由于片状锌、铝层状重叠,阻碍了水、氧等腐蚀介质到达基体的进程,能起一种隔离的屏蔽作用。 2、钝化作用:在达克罗的处理过程中,铬酸与锌、铝粉和基体金属发生化学反应,生成致密的钝化膜,这种钝化膜具有很好的耐腐蚀性能。 3、阴极保护作用:锌铝铬涂层最主要的保护作用与镀锌层一样,是对基体进行阴极保护。 三、达克罗涂层的特点 达克罗涂层具有优良的防腐性能、耐候性和耐化学品性;极好的耐热性;防止产生双金属腐蚀;无氢脆,特别适合高强度钢工件的表面处理;极好的均镀能力;涂料的底漆良好;可应用于多种金属表面;污染小;可改善摩擦性能;配合精度好等优点。达克罗涂层也有其不足:达克罗涂层硬度低、耐磨性差,限制了其应用;涂复液及涂层中均含有一定量的Cr6+;达克罗涂层的延展性不好;涂层制备能耗高;达克罗涂层耐酸、碱性差;不适应于少量生产;达克罗涂层色泽单一。 四、达克罗的处理工艺 1、 达克罗处理液的成分组成 现在的达克罗处理液已经系列化,可根据不同的用途在其中添加一些相应的组分,其基本组成如表1。 完整的达克罗处理液应该包括下列成分: a. 片状的锌粉:锌片是达克罗处理液的主要物质,也是达克罗膜层的主要成分,在腐蚀性介质中对基体起牺牲阳极的电化学保护作用,此外,还含有铝片或其他的金属如镁、锰及其混合物; b. 六价铬化合物:六价铬的化合物主要为铬酐,亦可用铬酸盐、重铬酸盐或它们的混合物,六价铬在烧结成膜过程中被还原为三价铬,形成铬和锌的聚合 物,起到粘结剂的作用,同时对锌片和基体又有钝化作用,可提高达克罗膜层的抗腐蚀性; c. 还原剂:还原剂的作用是在烧结过程中促进六价铬还原为三价铬,并保证膜层的质量,形成无机铬的聚合物为粘结剂。还原剂应该是水溶性的,在处理液中对六价铬无还原性,在烧结过程中还原剂和六价铬充分反应,在膜层中没有残存或含量很少,不至于影响膜层的外观和耐蚀性能,还能防止CrO3 析出而导致膜层脱落; d. pH 调整剂控制涂液的pH 值在3.5~5.0 之间,常用的有锂及钙的氧化物、碳酸盐,其中使用最多的是氧化锌; e. 润滑剂:为聚四氟乙烯,主要改善膜层的摩擦性能,稳定摩擦因数,还可使涂层光滑,在腐蚀不断扩大时可减缓膜层的机械腐蚀; f. 表面活性剂:处理液中的活性剂包括分散剂、悬浮剂、去泡剂、增湿剂和增稠剂; g. 其他辅助组分:为了减少六价铬在淡水中的溶出,可加入部分硼酸、钼酸盐、磷酸盐等代替部分铬酐,硼酸不仅是成膜促进剂,可确保达克罗层在淡水和海洋环境中均具有优异的耐蚀性; h. 液体介质:一般使用去离子水和叔丁醇,由于水和叔丁醇是以任何比例互溶的,两者可以以任何的比例进行混合来提供液体介质。 2、达克罗涂层的制备工艺流程 处理液配好以后,就可以对零件进行处理了。其具体工艺流程为见图1。整个处理过程有3 个重要的质量控制点,即前处理、涂覆、烘烤。 前处理的目的是除去零件表面的油污、锈及氧化皮,提高膜层与基体的结合力。达克罗前处理工艺一般采用有机溶剂清洗+超声波清洗+喷丸。 涂覆是用达克罗液喷涂或浸渍零件,然后再采用离心甩干、自然垂流、吹散等方式除去多余的处理液。烘烤是将金属基体上的达克罗处理液转变成膜层的过程,常见的生产在网带式循环热风烘烤炉中进行,整个烘道分预热区和固化区。烘烤过程对于达克罗膜性能的形成十分重要。 达克罗涂层的基本处理方法是浸涂,实际处理时根据处理零件的大小、形状、质量和要求性能不同,可以采用不同的处理方法。目前工厂常用的有浸—旋转方法、喷射方法、浸沥法。 a. 浸渍—离心旋转法DIP-SPIN:这种方式主要处理螺栓、弹簧、尺寸较小的冲压件等。零件用网篮浸渍达克罗液后,在离心设备中甩干,然后烘烤,这是一种最常用的方法。 b. 喷涂法SPRA:这种处理方式类似喷塑,将涂液喷到悬挂的工件上,零件外观要求高的,通常采用这种方式。这种方法适用于那些不宜用旋转、沥干的方法来消除多余液体并具有特殊形状的零件。 c. 浸渍—沥干法DIP-DRYING:这种方式与DIP-SPIN 法相似,只是将甩干改成自然沥干,零件被挂在传送带上运输,通常用于大型零件。 3、达克罗膜层的形成机理、结构 (1)达克罗膜层的形成 达克罗膜层在形成时发生以下反应: a. 配液时,锌片表面的氧化膜与铬酸发生反应,在锌片表面形成致密的铬酸锌钝化膜; b. 湿膜经烘干烧结固化后成膜,在成膜过程发生了一系列反应,其主要的反应有铬酸的界面反应生成Fe2O3·Cr2O3 和铬酸的还原及高温下坚硬联合物nCr2O3·mCrO3 非结晶体的生成。 (2)达克罗膜层的结构 达克罗膜层的结构见图2。 (3)达克罗膜层的抗蚀性机理 a. 金属Zn 的受控自我牺牲保护作用(ControlledGalvanic Protec-tion); b. Cr 酸使金属表面形成不易被腐蚀的稠密氧化膜(Passivation); c. Zn 片与Cr 化合物的屏蔽作用。 五、达克罗技术的优缺点优点: 达克罗是一种新型的表面处理技术,与传统的电镀工艺相比,达克罗是一种"绿色电镀"。其优势有以下几点: 1、超强的耐蚀性能:达克罗膜层的厚度仅为4-8μm,但其防锈效果却是传统电镀锌、热镀锌或涂料涂覆法的7-10倍以上。采用达克罗工艺处理的标准件、管接件经耐盐雾试验1200h以上未出现红锈。 2、无氢脆性:氢脆是传统镀锌工艺不能完全克服的弊病,而在涂覆碎铬涂层时,由于不经过酸洗,也没有电渡时的渗氧现象,再加之是在较高温度下固化,所以锌铬涂层绝对没有氧脆现象,特别适用于高强度零件的防腐处理。达克罗的处理工艺决定了达克罗没有氢脆现象,所以达克罗非常适合受力件的涂覆。 3、高耐热性:达克罗可以耐高温腐蚀,耐热温度可达300℃以上。而传统的镀锌工艺,温度达到100℃时就已经起皮报废了。 4、结合力及再涂性能好:达克罗涂层与金属基体有良好的结合力,而且与其他附加涂层有强烈的粘着性,处理后的零件易于喷涂着色,与有机涂层的结合力甚至超过了磷化膜。试验证明:锌络涂层涂覆表面对油漆、涂料的附着力很强,因此,可以在碎铬涂层涂覆表面进行再涂装,形成所需要的各种色彩的膜。 5、良好的渗透性:由于静电屏蔽效应,工件的深孔、狭缝,管件的内壁等部位难以电镀上锌,因此工件的上述部位无法采用电镀的方法进行保护。达克罗则可以进入工件的这些部位形成达克罗涂层。 6、无污染和公害:达克罗在生产加工及工件涂覆的整个过程中,不会产生对环境有污染的废水废气,不用三废治理,降低了处理成本。 7、对环境不产生污染对设备无腐烛对人体无损害。 缺点:达克罗虽然有许多优点,但它也有一些不足之处,主要体现为: 1、部分达克罗中含有对环境和人体有害的铬离子,尤其是六价铬离子具有致癌作用。(在目前的环保政策下,现在的达克罗中已不含六价铬离子) 2、达克罗的烧结温度较高、时间较长,能耗大。 3、达克罗的表面硬度不高、耐磨性不好,而且达克罗涂层的制品不适合与铜、镁、镍和不锈钢的零部件接触与连接,因为它们会产生接触性腐蚀,影响制品表面质量及防腐性能。 4、达克罗涂层的表面颜色单一,只有银白色和银灰色,不适合汽车发展个性化的需要。不过,可以通过后处理或复合涂层获得不同的颜色,以提高载重汽车零部件的装饰性和匹配性。 5、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。 四、注意事项 1.达克罗遇光照会迅速老化,所以达克罗的涂覆过程应该在室内进行。 2.达克罗烘烤温度过低、过高都会使达克罗丧失防腐能力,达克罗应该在合适的温度范围内烘烤。 3.达克罗的使用周期很短,所以应该尽快用完。 4.达克罗的耐磨性能较差,所以应顶涂达克罗,然后再涂以耐磨性的其他涂料。 六、达克罗技术技术应用 1、载重汽车上各种高强度底盘中小支架、连接件、外露件及紧固件的防腐,如各种异型钢支架、螺栓(含骑马螺栓、车轮螺栓等)、螺母等。 2、发动机周围等高热环境金属制件的防腐,如隔热板、排气管、散热器、发动机缸盖等零部件。 3、载重汽车上各种弹性零件的防腐,如环箍、半圆卡箍、各种弹簧、板簧等。 4、载重汽车上各种形状复杂的管类、腔类零部件的防腐,如发动机的排气管、消声器等。 |