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达克罗表面处理技术


达克罗
简介 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,是一种新型的耐腐涂层,与传统的电镀锌相比:锌铬涂层耐腐蚀性 能极强,是镀锌的 7—10 倍,无氢脆性,特别适用于高强度受力件,高耐热性、 耐热温度 300℃, 尤其适用于汽车、 摩托车发动机部件的高强度构件, 高渗透性、 高附着性、高减磨性、高耐气候性、高耐化学品稳定

性、无污染性。达克罗技术 的基体材料范围:钢铁制品及有色金属如铝、镁及其合金,铜、镍、锌等及其合 金。而且涂覆全过程中无污染,在金属表面处理历史上是一场革命,是当今世界 上金属表面处理富有代表性的高新技术。 达克罗最早诞生于二十世纪五十年代末,在北美、北欧寒冷的冬天,道路上 厚实的冰层严重阻碍机动车的行驶, 人们用盐撒在地上的方法来降低凝固点的温 度, 这样缓解道路畅通问题, 但是紧接而来的氯化钾中的氯离子侵蚀了钢铁基体, 交通工具严重受损、 严峻的课题出现了。美国的科学家迈克·马丁研制了以金属 锌片为主同时加入铝片、铬酸、去离子水做溶剂的高分散水溶性涂料,涂料沾在 金属基体上,经过全闭路循环涂覆烘烤,形成薄薄的涂层,达克罗涂层成功地抵 抗氯离子的侵蚀, 防腐技术进入了新的台阶, 革新了传统工艺防腐寿命短的缺陷。 由此,达克罗技术被美国军方采纳,成为一项防腐军事技术(美军标 MTL-C-87115) ,到了七十年代日本的 NDS 公司从美国 MCI 公司引入达克罗技术, 并且买断了在亚太地区的使用权,并控股美国 MCI 公司。岛国的日本每年钢铁件 腐蚀吨位大,因此她尤其注重防腐技术,达克罗技术又通过日本的改良后,在本 国并迅速发展了 100 余家涂覆厂以及 70 余家制药单位,一些发达国家也纷纷引 进达克罗技术,中国在 1994 年正式从日本引进达克罗技术,最初仅用于国防工 业和国产化的汽车零部件,现已发展到电力、建筑、海洋工程、家用电器、小五 金及标准件、铁路、桥梁、隧道、公路护栏、石油化工、生物工程、医疗器械粉 末冶金等多种行业。 2002 年国家质量监督检验检疫总局发布了"锌铬涂层技术条件"的中华人民共和 国国家标准,标准号为:GB/T18684-2002.标准的公布为达克罗涂层的生产和检测 带来了方便.与传统的电镀锌相比,达克罗的耐腐蚀性能好,而且在涂覆全过程中 无污染,成为符合环保要求的一项 "绿色工程".应用该技术可以使基体表面具有 耐蚀,耐高温氧化,隔热和密封等性能.这一技术不仅在航天,石油化工,机械制造, 公路,铁路,码头等领域得到了广泛的应用,而且已推广到电器行业中。 1.达克罗涂层的特点 (1) 生产过程无污染 达克罗涂覆生产过程中,工件在前处理时,仅生成少量的铁锈和粘附在工件 表面的油污,整个生产是在一个封闭循环的工序中进行,达克罗涂液在固化时向 外排放的主要是涂液中的水份,因此对外界无污染

(2) 极强的抗腐蚀性能 达克罗涂层在厚度一般情况下,一涂的厚度 3~5μ m,二涂二烘在 6~10 μ m,根据统计,在标准盐雾试验下, 达克罗涂层每 100h消耗 1μ m,而电镀锌时涂 层每 10h即消耗 1μ m,因此达克罗涂层的抗盐雾侵蚀能力,在同等涂层厚度下, 是电镀抗腐能力的 7~10 倍。 做的好的达克罗的涂层, 耐盐雾侵蚀能力可达 1000 h以上。

(3)高渗透性 达克罗涂液是水溶性的涂液,所以它的渗透性非常好,在细微的空隙的中也 能形成涂层,其深涂能力远优于电镀。与电镀相比,对于小孔的内壁,电镀时是 很困难的,但达克罗涂覆时则能很好的涂覆上去。有人曾做过试验,收紧的弹簧 件经过达克罗处理后,放开后再作盐雾试验,其耐盐雾试验的时间仍可达到 240 h以上,说明达克罗涂液已渗入紧密结合的缝隙处。

(4)无氢脆 达克罗处理的一个特点是工件在前处理时不进行酸洗。 氢脆是传统电镀锌工 艺不能完全克服的弊端,由于达克罗工艺不对工件进行酸洗,就可以避免氢离子 侵蚀钢铁基体,因此达克罗涂层特别适用于 6~1000N/mm2 的高强度螺栓和弹 簧种类的工件的表面防腐保护。

(5)高附着性 达克罗的涂层经过高温烘烤后,在工件的表面形成了由锌、铝片及复合盐组 成的涂层,它与钢铁基体有着良好的结合力,所以它的附着性相当的好。同时, 这样形成的涂层表面,有利于各种涂料的再涂装。

(6)极好的耐热 达克罗涂层是在 300℃左右的温度条件下固化的形成的,因此它能长时间在 高温条件下工作,其涂层的颜色不改变,耐热腐蚀性极好。

(7)较好的耐候性 达克罗在一定层厚下可以经受二氧化硫、酸雨、烟尘、粉尘的侵蚀。被用于 市政工程中。经检测,其耐SO2 试验可达 3 周,此外还具有一定耐化学药品的 腐蚀性,在汽油、机油中耐蚀性较好。

(8)低摩擦性 在达克罗涂层中加入高分子材料,经适当处理工件的为摩擦系数 0.06~ 0.12,经一般处理为 0.12~0.18,能满足工业的需要。

(9)涂层厚度易控制 一般达克罗涂层的厚度,二涂二烘可以控制在 6~8μ m之间,用于紧固件的 表面防腐处理时,其配合精度可以符合 6g/6H的精度,不会出现象热镀锌处理 过的紧固件在操作中易破坏涂层的现象。

(10)涂层硬度低 达克罗涂层本身的硬度仅有 1~2H,再加上它较薄,达克罗涂层不适用于运动 件或在高耐磨的条件下使用。 由于达克罗涂层具有上述十大特点,所以适用于电器设备的金属表面涂覆。 2 达克罗涂层的组成及防锈机理

达克罗处理涂液是由直径四到五个微米,厚零点四到五微米的锌片、铝片 [2]、无水铬酸、乙二醇、氧化锌等组成的分散性水溶液。把被处理的工件放入 处理液中浸泡或喷涂后,使工件的表面薄薄地粘附上一层涂液,然后在固化炉中 加热至 300℃左右,使涂层中的 6 价的铬被乙二醇等有机物还原,生成不溶于水、 不定形的nCrO3、mCr2O3,在它的作用下,将锌片与铝片粘结在一起, 在工件的表面形成数十层的层层相叠的涂层,同时达克罗涂液中的无水铬酸,使 工件表面氧 化,使涂层与工件表面的结合力增强。 达克罗涂层的防锈机理一般认为是以下几点: (1)锌粉的受控自我牺牲保护作用 ; (2)铬酸在处理时使工件表面形成不易被腐蚀的稠密氧化膜; (3)由几十层叠加在一起的锌片和铝片组成的涂层,形成了屏蔽作用,增加了侵 入者到达工件表面 所经过的路径。电镀锌是在钢铁表面直接覆盖一层锌,腐蚀电流很容易在各层之 间流动,尤其在盐雾环境中,大幅度减小保护电流使锌易于消耗,在处理中早期阶 段产生了白锈或红锈。 而达克罗处理是由一片片各自覆盖铬酸化合物的锌片组成, 电导适中,所以有极佳的抗腐性能。 层层覆盖的锌片相互叠加形成了屏蔽,即使在

盐雾试验中锌的析出速度也受到了控制。而且,由于达克罗干膜中铬酸化合物不 含有结晶水,其抗高温性及加热后的耐蚀性能也很好。 3 达克罗工艺过程和应用

达克罗涂覆工件,可以采用浸涂法,这是最常用的一种方法,主要用于标 准件或比较小的工件,对于尺寸比较大的零件,可以采用喷涂或刷涂,在生产中 到底采用哪一种方法进行表面涂覆,可以根据零件的尺寸、形状、质量要求、加 工量等来选择适宜的表面涂覆工艺。下面以浸涂为例,采用二涂二烘时的达克罗 处理过程如下: ● 待加工工件→清洗脱脂→检验→抛丸去氧化皮→检验→工件浸入涂液中→ 取出沥液→离心甩干→将料倾倒在料筐或网带上→分散倒出的工件, 使互相不重 叠在一起→进炉预热, 去除涂层中的水份→高温烘烤烧结,进行涂层固化→降温 冷却→出炉→质量检验→工件浸入涂液中→取出沥液→离心甩 干→将料倾倒在料筐或网带上→分散倒出的工件, 使互相不重叠在一起→进炉预 热, 去除涂层中的水份→高温烘烤烧结,进行涂层固化→降温冷却→出炉→质量 检验→包装入库或出厂 达克罗技术目前在国内,在汽车行业应用较广,例如上海大众、广州本田、武汉 神龙、一汽红旗、二汽东风等。在变压器、电气电子行业,各种家用电器电子产 品、通讯器材、高低压配电柜的上面,都得到了应用。例如深圳有个专为电子行 业配套的公司, 专门上了条达克罗涂覆生产线,进行电器产品和各类标准件的表 面防腐处理。如皋高压电器厂、沈阳、西安、平顶山高压开关厂等都自己筹建了 达克罗涂覆生产线, 除满足自己生产的电器产品的防腐需要外,还对外承接加工 处理。在地铁、轻轨、桥梁、隧道的金属结构件、标准件、紧固件、预埋件、高 速公路的波形护栏等的应用。目前,上海新建的高架和轻轨的关键结构件、标准 件,都采用了达克罗技术。 达克罗是一种金属表面防腐的新技术,而且是一种环保型的新技术,应用越来越 广泛,我们可以在要求较高的防腐性产品中,根据具体需要选择采用;达克罗件可 取代电镀锌、电镀铬、热浸镀锌、不锈钢紧固件和标准件。当然,达克罗产品也 存在着弱点, 尽管如此,随着达克罗技术的普及和发展,技术的进步, 新的材料的 采用,其生产成本会有一个逐步降低的过程。另外,从表面上看达克罗涂层的生 产成本比较高,但从涂覆后工件的使用年限上看,减少了定期维修费用,总的算起 来还是经济的 达克罗涂层的检测方法的详细介绍 根据 2002 年国家质量监督检验检疫总局发布了"锌铬涂层 技术条件"的中华人 民共和国国家标准,标准号为 GB/T18684-2002,对达克罗涂层的检测主要有以 下五项: 一、外观: 在自然折射光下,用肉眼进行观察。锌铬涂层的基本色调应呈银灰色,经改性也

可以获得其他颜色,如黑色等。锌铬涂层应连续,无漏涂、气泡、剥落、裂纹、 麻点、 夹杂物等缺陷。 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。 二、涂敷量和涂层厚度的检测: 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 50g 试样,采用精度为 1mg 的天平称得原始质量 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,在称取涂层溶解后的试样质量 W2(mg)。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: 按 GB/T6462 要求,采用金相显微镜法检测涂层的厚度。 三、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。 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。 四、耐盐雾性能试验: 耐盐雾性能试验按 GB/T10125-1997 第 3.2.1 要求进行。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,分为四个等级。 五、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温度和湿度。 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 检查最后一次。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。

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,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。


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