一、前言

與傳統(tǒng)的電鍍、熱浸鍍等工藝相比，達(dá)克羅涂層具有高耐蝕性、高耐熱性、高耐候性、無(wú)氫脆、與環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，自問(wèn)世以來(lái)，在許多工業(yè)部門包括在汽車的防腐中得到了廣泛應(yīng)用。達(dá)克羅（Dacromet）技術(shù)誕生于20世紀(jì)70年代初，是美國(guó)Diamond  Shamrock 公司為解決由融雪鹽引起的汽車銹蝕問(wèn)題而研制的一種全新的金屬防腐系統(tǒng)。目前，世界上、許多汽車公司如德國(guó)大眾、美國(guó)通用、福特、戴姆勒-克萊斯勒、韓國(guó)現(xiàn)代以及日本豐田、日產(chǎn)、本田、三菱等均已采用達(dá)克羅技術(shù)，并明確規(guī)定某些零件只能采用達(dá)克羅涂層防腐。除普通鋼制件外，達(dá)克羅涂層還可用于鑄鐵、粉末冶金材料、鋁合金等零件的表面防腐處理。達(dá)克羅技術(shù)的應(yīng)用，大大延長(zhǎng)了汽車的使用壽命。在多年的應(yīng)用中，各汽車公司已逐步形成了達(dá)克羅技術(shù)的處理規(guī)范和涂層質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，如大眾的TL245、TL193,TL233，通用的GME0025-F,福特的WSD-M2 1P11-B1等標(biāo)準(zhǔn)。

二、達(dá)克羅涂層的防腐機(jī)理

達(dá)克羅涂層主要由鱗片狀鋅片、鋁片以及無(wú)定形復(fù)合鉻酸鹽聚合物(nCrO3,mCr203)組成。金屬片在基體表面層層疊加，鉻酸鹽聚合物填塞在金屬片之間，并通過(guò)樹脂固化反應(yīng)，使金屬片之間以及金屬片與基體牢固地粘結(jié)在一起，形成一種特殊的片狀交錯(cuò)疊層結(jié)構(gòu)。達(dá)克羅涂層對(duì)基體的保護(hù)作用主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

a．機(jī)械屏蔽作用

達(dá)克羅涂層的交錯(cuò)疊層結(jié)構(gòu)本身就是一個(gè)非常有效的機(jī)械阻卜擋層，而且．絮狀無(wú)定形的鉻酸鹽聚合物填塞在金屬片之間，大大減少了涂層的空隙率，使涂層更為致密。此外，鋅的腐蝕產(chǎn)物與空氣中的CO2反應(yīng)，生成不溶于水的碳酸鋅，不斷恢復(fù)其機(jī)械阻擋功能。因此，達(dá)克羅涂層能在零件表面形成良好的機(jī)械屏蔽層，使腐蝕介質(zhì)很難找到進(jìn)人金屬基體的通道。

b.自鈍化作用

鋅、鋁金屬片與鉻酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在各自表面生成致密的鈍化膜，并通過(guò)無(wú)機(jī)鹽粘結(jié)在一起，使整個(gè)涂層完全由帶有鈍化膜的鋁、鋅片緊密疊加而成，形成“超厚”鈍化膜。鍍鋅層的鈍化反應(yīng)僅發(fā)生在鍍層表面，當(dāng)有限的Cr6+被消耗完時(shí)，鍍層防腐蝕能力迅速下降，而達(dá)克羅技術(shù)是對(duì)整個(gè)涂層中的鋅鋁及基體金屬進(jìn)行全面鈍化，且鋅鋁涂層中每個(gè)金屬片周圍都有Cr6+，當(dāng)鈍化膜遭到破壞時(shí)，由于膜層中還有少量的六價(jià)鉻，使金屬片表面重新生成鈍化膜，起到了自修復(fù)作用，因而保護(hù)作用更強(qiáng)。

c.犧牲陽(yáng)極電化學(xué)保護(hù)作用

由于鋅、鋁的標(biāo)準(zhǔn)電極電位遠(yuǎn)遠(yuǎn)負(fù)于鋼鐵基體的標(biāo)準(zhǔn)電極電位，一在腐蝕介質(zhì)中形成微電池時(shí)，鋅鋁作為陽(yáng)極被犧牲，基體作為陰極得到保護(hù)。此外，涂層的疊層結(jié)構(gòu)層層削弱了腐蝕電流，加之鋁片的“淘析”作用，大大減緩了鋅被腐蝕的速度，從而延長(zhǎng)了涂層的防腐壽命。3達(dá)克羅技術(shù)在汽車制造和設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

a.承受熱負(fù)載零件的防腐。部分汽車零件如隔熱板、制動(dòng)盤、排氣管、散熱器、噴油嘴以及發(fā)動(dòng)機(jī)零件等工作溫度較高，要求這些零件的表面防護(hù)層在中高溫下也具有良好雨抗腐蝕性能。傳統(tǒng)的鍍鋅層表面鈍化膜在70℃左右就會(huì)被破壞，抗蝕能力急劇下降，而達(dá)克羅涂層的固化溫度為300℃左右，涂層中的鉻酸聚合物不含結(jié)晶水，涂層在高溫下不易被破壞，表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫防腐性能。用達(dá)克羅技術(shù)處理的零件在250℃下連續(xù)長(zhǎng)期使用，其外觀幾乎不變，抗腐蝕性能也幾乎不受影響，因此達(dá)克羅技術(shù)非常適用于需要承受一定溫度負(fù)載的汽車零部件的防腐。目前，上海大眾生產(chǎn)的PASSAT,TOUILAN ,POLO等車．型的制動(dòng)盤、隔熱板等多種零件均已采用達(dá)克羅技術(shù)，大大提高了零件的高溫抗腐蝕性能。

b.高強(qiáng)度鋼制件的防腐。高強(qiáng)度鋼在酸洗和電鍍等過(guò)程中有產(chǎn)生氫脆的危險(xiǎn)性，雖然可以通過(guò)熱處理驅(qū)氫，但很難徹底驅(qū)氫。達(dá)克羅涂覆過(guò)程不需酸洗和活化，也沒有導(dǎo)致析氫的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，避免了氫脆，因此特別適用于高強(qiáng)度鋼制件如高強(qiáng)度負(fù)荷的支架、連接件等零件的防腐。德國(guó)大眾已明確提出了達(dá)克羅技術(shù)特別適用于抗拉強(qiáng)度RM≥1000 N/mm2  的高強(qiáng)度鋼制零件的表面防腐。

c.緊固件的防腐。達(dá)克羅涂覆保證無(wú)氫脆，特別適用于高強(qiáng)度緊固件，國(guó)外已明確建議汽車上≥10.9級(jí)的緊固件使用達(dá)克羅涂層防腐。除了高耐蝕性、無(wú)氫脆外，摩擦因數(shù)也是緊固件的一個(gè)重要指標(biāo)。目前，國(guó)內(nèi)汽車用高強(qiáng)度緊固件基本依靠進(jìn)口，緊固件國(guó)產(chǎn)化的一個(gè)重要瓶頸就是摩擦因數(shù)的控制。上海大眾螺栓實(shí)驗(yàn)室正在對(duì)各種防腐涂層（達(dá)克羅處理、電鍍鋅、熱鍍鋅、發(fā)藍(lán)處理、電鍍鋅鎳合金等）處理后的緊固件進(jìn)行摩擦因數(shù)的分析和檢測(cè)，并和國(guó)內(nèi)一些緊固件生產(chǎn)廠商和表面保護(hù)廠商合作，以推動(dòng)汽車用高強(qiáng)度緊固件的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。用于控制達(dá)克羅涂層摩擦因數(shù)的主要途徑有：在達(dá)克羅處理液中加入PTFE并通過(guò)調(diào)節(jié)其含量控制涂層的摩擦因數(shù)；采用復(fù)合涂層，在面涂（Top-coat）中加人適當(dāng)?shù)哪Σ烈驍?shù)調(diào)節(jié)劑；對(duì)達(dá)克羅涂層進(jìn)行封閉后處理時(shí)，在封閉液中加入摩擦因數(shù)調(diào)節(jié)劑可獲得所需要的摩擦因數(shù)。

d.彈性零件的防腐。用于制造汽車彈性件（如彈性環(huán)箍、夾箍、彈簧等）的專用彈簧鋼，強(qiáng)度和硬度較高，電鍍處理會(huì)產(chǎn)生氫脆，如驅(qū)氫不徹底，在承受動(dòng)載荷時(shí)容易發(fā)生撕裂或腐蝕疲勞破壞，給汽車行駛安全帶來(lái)隱患，因此選用合適的表面處理方法非常重要。此外，達(dá)克羅涂層具有的高耐蝕、在緊密接觸的縫隙中也能形成符合要求的膜層等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于彈性零件的防腐。早在1972年，戴姆勒-克萊斯勒就把達(dá)克羅技術(shù)成功應(yīng)用于車門彈簧上，目前上海大眾汽車有限公司所用的金屬環(huán)箍、夾箍、制動(dòng)軟管卡箍等高強(qiáng)度彈性零件基本上已經(jīng)采用了達(dá)克羅表面處理技術(shù)。

e.高耐蝕性和高耐候性零件的防腐。與傳統(tǒng)鍍鋅處理相比，達(dá)克羅涂層的抗腐蝕性能可提高7-10倍。而且，達(dá)克羅涂層是一種無(wú)機(jī)涂層，不含任何有機(jī)聚合物，因而不受汽油、制動(dòng)油、機(jī)油、潤(rùn)滑油、抗凍液以及清潔劑等油品和化學(xué)試劑的侵蝕，具有極好的耐化學(xué)品性能，故達(dá)克羅涂層特別適用于門鎖、鎖扣板、排氣系統(tǒng)零件、底盤零件以及汽車外用件等要求高耐蝕性和高耐候性的零件防腐。這些零件經(jīng)達(dá)克羅技術(shù)處理后，耐中性鹽霧試驗(yàn)（DIN50021SS）和冷凝水試驗(yàn)（DIN 50017 KK）均在720 h以上。

f.形狀較復(fù)雜零件的防腐。腔件、連接管、儀表板、形狀復(fù)雜的齒輪以及各種油、氣、水管等零件采用電鍍處理時(shí)，由于零件形狀和電鍍工藝的局限性，形成的鍍層不均勻，甚至發(fā)卜生漏鍍，使鍍層抗蝕性能急劇下降，直接影響了汽車零件的性能和使用壽命。而達(dá)克羅采用浸漬、刷涂或噴涂的涂覆方式，不存在電鍍過(guò)程中均鍍能力和深度能力不好的問(wèn)題，而且達(dá)克羅處理液具有優(yōu)異的滲透性特別適用于凹槽孔隙件以及管狀件等形狀較復(fù)雜零件的防腐。

達(dá)克羅技術(shù)也存在著一些不足，使其在汽車防腐中的應(yīng)用受到限制，即達(dá)克羅處理的零件可以與鋁制零件連接，但在與不銹鋼、鎂、銅和鎳的組裝中，會(huì)出現(xiàn)接觸腐蝕；達(dá)克羅涂層的硬度較低，耐磨性不好，不適用于運(yùn)動(dòng)零件和高耐磨場(chǎng)合下使用的零件。

三、達(dá)克羅涂層的涂覆方式

汽車零件的用途和工作環(huán)境不同，防腐要求也不同，相應(yīng)地達(dá)克羅處理過(guò)程（如涂覆方式、烘涂次數(shù)等）也應(yīng)有所區(qū)別。達(dá)克羅涂層的主要涂覆方式有浸漬-甩干、靜電噴涂、浸漬-瀝干參見表1），日前最常用的是浸漬-甩干涂敷方式。

上海達(dá)克羅涂履有限公司根據(jù)汽車零件的防腐要求和使用環(huán)境，對(duì)烘涂次數(shù)、涂覆量及涂層厚度作了歸納，如表2所示（采用浸漬-甩干的涂覆方式）。

四、研究方向

4.1無(wú)鉻達(dá)克羅涂層的開發(fā)

目前，在汽車制造行業(yè)大量使用的達(dá)克羅母液中含有鉻酸，在固化成膜過(guò)程中，雖然大部分六價(jià)鉻還原成了三價(jià)鉻，但仍有少量鉻以可溶性六價(jià)鉻的形式存留在膜層中。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，其含量大于3μg/cm2。六價(jià)鉻毒性強(qiáng)且具有致癌作用，其使用已經(jīng)受到越來(lái)越多的限制，因此無(wú)鉻表面處理技術(shù)的研究日益空前活躍。在此背景下，各國(guó)在現(xiàn)有達(dá)克羅技術(shù)的基礎(chǔ)上，致力于研制開發(fā)無(wú)鉻達(dá)克羅涂層。國(guó)內(nèi)雖然暫舊寸對(duì)表面涂鍍層中的六價(jià)鉻含量還沒有限制，但隨著中國(guó)汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展以及全球采購(gòu)的興起等，對(duì)汽車零部件表面處理提出更高的環(huán)保要求、開發(fā)無(wú)鉻涂層必然是大勢(shì)所趨。目前，國(guó)外無(wú)鉻達(dá)克羅涂層研究比較成功的有德國(guó)Dorken公司的Delta-Tone 9000和Delta Seal/Delta SealGZ等Delta-MKS復(fù)合涂層系列，MCII（美國(guó)）、Dacral（法國(guó)）、MCB（巴西）及NDS（日本）共同研制開發(fā)的Geomet技術(shù)，美國(guó)Magni公司開發(fā)的Magni510 , Magni 100等Magni系列，國(guó)內(nèi)目前在這方面的研究還幾乎是一片空白。

無(wú)鉻達(dá)克羅涂層主要采用無(wú)機(jī)硅等作為粘結(jié)劑，通過(guò)封閉等一系列后處理，達(dá)到與含鉻達(dá)克羅涂層同樣優(yōu)異的防腐性能。無(wú)鉻達(dá)克羅技術(shù)不僅具有含鉻達(dá)克羅技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，而且涂層中完全不含六價(jià)、三價(jià)鉻，因此無(wú)鉻達(dá)克羅涂層真正實(shí)現(xiàn)了“綠色”防腐，它的推廣應(yīng)用將是汽車防腐技術(shù)中的一次環(huán)保革命。

4.2降低達(dá)克羅處理成本

隨著汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，降低成本也是極其重要的。目前，達(dá)克羅處理成本仍高于鍍鋅處理，這是影響達(dá)克羅技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于汽車防腐的主要原因之一，尤其在國(guó)內(nèi)，技術(shù)被國(guó)外公司壟斷，處理液和設(shè)備主要靠進(jìn)口，成本高，因此如何降低成本是推廣達(dá)克羅技術(shù)應(yīng)用于汽車防腐的一個(gè)重要課題。另外，低溫固化以減少能耗、實(shí)現(xiàn)技術(shù)和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化等都是國(guó)內(nèi)降低達(dá)克羅處理成本的重要研究方向。

4.3作為有機(jī)涂料的底層

為了延長(zhǎng)汽車的使用壽命，對(duì)于使用環(huán)境比較惡劣的零件如發(fā)動(dòng)機(jī)零件、冷卻水管、真空泵支架、雨刮臂、車外件等，其防腐要求更高，于是類似車身采用鍍鋅鋼板再涂裝的工藝，許多零件采用幾了電鍍鋅或熱鍍鋅處理后再電泳漆或油漆的復(fù)合涂層。達(dá)克羅涂層作為一種熱固性涂層，與其他附加涂層有良好的粘結(jié)性，與有機(jī)涂層的結(jié)合力甚至超出磷化膜，因此可在達(dá)克羅涂層上再涂適當(dāng)?shù)挠推帷⑶迤峄螂娪酒岬?，從而獲得更好的防腐性能。如果用達(dá)克羅技術(shù)對(duì)沖壓成形的車身直接進(jìn)行處理以取代鍍鋅鋼板作為汽車涂裝的底層，不僅可以進(jìn)一步延長(zhǎng)汽車的使用壽命，而且將使汽車制造過(guò)程更為環(huán)保，筆者認(rèn)為，這也有可能成為今后汽車防腐技術(shù)的一個(gè)研究方向。

4.4 后處理及復(fù)合涂層的研究

對(duì)達(dá)克羅涂層進(jìn)行后處理或采用復(fù)合涂層，可以改善涂層摩擦因數(shù)、提高涂層的耐蝕性等。例如，通過(guò)加入細(xì)微剛玉粉、稀土等添加劑調(diào)整涂層組成，以提高涂層的硬度、改善涂層的耐磨性。另外，達(dá)克羅涂層本身只有銀白色，顏色比較單一，可以通過(guò)后處理或復(fù)合涂層獲得黑色、藍(lán)色、紅色、橄欖綠色等不同的顏色，提高汽車零部件的裝飾性和匹配性能。

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