在現(xiàn)代工業(yè)體系中，緊固件作為連接各類機(jī)械、設(shè)備、結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵基礎(chǔ)零件，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)乎整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。從日常使用的電子產(chǎn)品，到大型建筑結(jié)構(gòu)、航空航天設(shè)備，緊固件無處不在，扮演著不可或缺的角色。而表面處理技術(shù)對于緊固件而言，猶如為其披上一層 “防護(hù)鎧甲”，在提升其耐腐蝕性、延長使用壽命、增強(qiáng)功能性等方面發(fā)揮著決定性作用。
達(dá)克羅表面處理技術(shù)作為一種先進(jìn)且成熟的工藝，正逐漸在緊固件領(lǐng)域嶄露頭角，憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢和卓越的防護(hù)性能，成為眾多行業(yè)的首選。它不僅革新了傳統(tǒng)表面處理的理念，更在環(huán)保、性能提升等方面為緊固件的發(fā)展開辟了新的路徑。
本文將深入剖析緊固件表面達(dá)克羅處理技術(shù)，從其起源與發(fā)展脈絡(luò)梳理開始，逐步深入到工藝原理、流程細(xì)節(jié)、性能優(yōu)勢、成本分析、質(zhì)量檢測與控制，以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域與案例分享。旨在為廣大讀者呈現(xiàn)一個全面、系統(tǒng)、深入的達(dá)克羅技術(shù)知識體系，助力行業(yè)從業(yè)者更好地理解和應(yīng)用這一先進(jìn)技術(shù)，同時也為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)管理、質(zhì)量控制等提供有價值的參考與借鑒。
達(dá)克羅技術(shù)的誕生并非偶然，而是應(yīng)對特定環(huán)境挑戰(zhàn)的產(chǎn)物。二十世紀(jì)五十年代末，在北美、北歐等寒冷地區(qū)，冬季道路上厚厚的冰層嚴(yán)重影響機(jī)動車行駛。為解決這一問題，人們采用撒鹽降低冰點(diǎn)的方法來保障道路暢通。然而，隨之而來的是氯化鈉中的氯離子對鋼鐵基體的強(qiáng)烈侵蝕，導(dǎo)致交通工具嚴(yán)重受損。這一嚴(yán)峻問題促使科學(xué)家們積極尋求有效的防護(hù)解決方案。
美國科學(xué)家邁克?馬丁經(jīng)過深入研究，成功研制出一種以金屬鋅片為主，同時加入鋁片、鉻酸、去離子水作為溶劑的高分散水溶性涂料。將這種涂料涂覆在金屬基體上，經(jīng)過全閉路循環(huán)涂覆烘烤后，能夠形成一層薄薄的涂層。這一涂層展現(xiàn)出了驚人的抵抗氯離子侵蝕的能力，成功突破了傳統(tǒng)工藝防腐壽命短的瓶頸，為金屬防護(hù)領(lǐng)域帶來了新的曙光，達(dá)克羅技術(shù)就此誕生，并因其卓越的性能被美國軍方迅速采納，成為一項(xiàng)重要的防腐軍事技術(shù)（美軍標(biāo) MTL - C - 87115）。
自誕生后，達(dá)克羅技術(shù)在全球范圍內(nèi)經(jīng)歷了持續(xù)的發(fā)展與革新。二十世紀(jì)七十年代，日本的 NDS 公司敏銳地察覺到了達(dá)克羅技術(shù)的巨大潛力，從美國 MCI 公司引入該技術(shù)，并買斷了在亞太地區(qū)的使用權(quán)，隨后還控股了美國 MCI 公司。由于日本每年鋼鐵件腐蝕噸位巨大，對防腐技術(shù)極為重視，達(dá)克羅技術(shù)在日本得到了進(jìn)一步的改良與優(yōu)化。在日本，迅速發(fā)展起了 100 余家涂覆廠以及 70 余家制藥單位，達(dá)克羅技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷拓展，影響力也日益擴(kuò)大，一些發(fā)達(dá)國家紛紛效仿，引進(jìn)達(dá)克羅技術(shù)，使其在全球范圍內(nèi)得到了更廣泛的傳播與應(yīng)用。
中國在 1994 年正式從日本引進(jìn)達(dá)克羅技術(shù)，最初主要應(yīng)用于國防工業(yè)和國產(chǎn)化的汽車零部件領(lǐng)域，為提升這些關(guān)鍵領(lǐng)域的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性發(fā)揮了重要作用。隨著技術(shù)的不斷成熟和推廣，其應(yīng)用范圍逐漸拓展到電力、建筑、海洋工程、家用電器、小五金及標(biāo)準(zhǔn)件、鐵路、橋梁、隧道、公路護(hù)欄、石油化工、生物工程、醫(yī)療器械、粉末冶金等眾多行業(yè)，成為推動各行業(yè)產(chǎn)品升級和技術(shù)進(jìn)步的重要力量。
隨著科技的不斷進(jìn)步和環(huán)保要求的日益提高，達(dá)克羅技術(shù)也在持續(xù)創(chuàng)新與發(fā)展。在環(huán)保方面，無鉻達(dá)克羅技術(shù)成為研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)達(dá)克羅技術(shù)中部分含有對環(huán)境和人體有害的鉻離子，尤其是六價鉻離子具有致癌作用。為了應(yīng)對這一問題，科研人員通過研發(fā)新型的替代材料和工藝，成功開發(fā)出無鉻達(dá)克羅技術(shù)，使其在滿足環(huán)保要求的同時，依然能夠保持甚至提升涂層的性能。
在工藝優(yōu)化方面，通過引入智能化設(shè)備和先進(jìn)的控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的精準(zhǔn)控制和自動化操作。例如，利用傳感器實(shí)時監(jiān)測涂覆過程中的各項(xiàng)參數(shù)，如涂層厚度、溫度、濕度等，并通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行自動調(diào)整，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性，同時降低了人工成本和生產(chǎn)誤差。
在性能提升上，通過對涂層結(jié)構(gòu)和成分的深入研究，開發(fā)出了具有更高耐腐蝕性、耐磨性、耐高溫性等綜合性能的達(dá)克羅涂層。例如，采用納米技術(shù)對涂層進(jìn)行改性，在涂層中添加納米顆粒，有效提高了涂層的硬度和耐磨性；通過優(yōu)化涂層的微觀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了涂層對水汽、氧氣等腐蝕介質(zhì)的阻擋能力，進(jìn)一步提升了耐腐蝕性。
達(dá)克羅涂液雖然種類繁多，但其基本組成主要包括以下幾類成分：
金屬物：主要由超細(xì)鱗片狀鋅和超細(xì)鱗片狀鋁組成。鋅和鋁在涂層中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它們具有良好的電化學(xué)活性和物理屏蔽性能。鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位較負(fù)，在腐蝕環(huán)境中能夠優(yōu)先失去電子被氧化，從而對基體金屬起到陰極保護(hù)作用；鋁則可以在涂層表面形成一層致密的氧化鋁保護(hù)膜，增強(qiáng)涂層的化學(xué)穩(wěn)定性和耐蝕性。同時，鱗片狀的結(jié)構(gòu)使得鋅和鋁在涂層中能夠相互交錯堆疊，形成多層屏蔽結(jié)構(gòu)，有效阻礙水、氧等腐蝕介質(zhì)到達(dá)基體的進(jìn)程，起到隔離的屏蔽作用。
無機(jī)酸組分：如鉻酸等。在達(dá)克羅處理過程中，鉻酸與鋅、鋁粉以及基體金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成致密的鈍化膜。這層鈍化膜具有極低的溶解度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠顯著提高涂層的耐腐蝕性能。同時，鉻酸還可以作為催化劑，促進(jìn)涂層形成過程中的其他化學(xué)反應(yīng)，保證涂層的質(zhì)量和性能。不過，由于鉻酸中含有的六價鉻離子對環(huán)境和人體有害，隨著環(huán)保要求的提高，目前正逐漸被無鉻或低鉻的替代體系所取代。
溶劑：一般為惰性有機(jī)溶劑，如乙二醇等。溶劑的主要作用是將金屬物、無機(jī)酸組分等固體顆粒均勻分散在涂液中，形成穩(wěn)定的懸浮體系，便于涂覆操作。同時，在涂覆后的烘烤過程中，溶劑能夠迅速揮發(fā)，使涂層中的固體成分能夠緊密結(jié)合并固化在基體表面。
特殊有機(jī)物：主要為纖維素類白色粉末等，作為涂液的增粘分散組份。它能夠增加涂液的粘度，改善涂液的流變性能，使涂液在涂覆過程中能夠更好地附著在工件表面，形成均勻的涂層。同時，特殊有機(jī)物還可以提高涂液中各成分的分散穩(wěn)定性，防止固體顆粒在儲存和使用過程中發(fā)生團(tuán)聚和沉淀。
達(dá)克羅涂層的形成是一個復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，主要包括以下幾個階段：
涂覆階段：當(dāng)工件浸入達(dá)克羅處理液或通過噴涂等方式將處理液涂覆在工件表面時，處理液中的溶劑迅速濕潤工件表面，使金屬物、無機(jī)酸組分等能夠均勻地附著在工件表面。此時，處理液中的鋅、鋁鱗片在重力和表面張力的作用下，逐漸在工件表面平鋪并相互交錯排列。
烘烤初期階段：將涂覆后的工件放入烘爐中進(jìn)行烘烤，隨著溫度的升高，溶劑開始迅速揮發(fā)，處理液中的固體成分逐漸濃縮并開始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鉻酸首先與鋅、鋁粉發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成鋅、鋁的氧化物和鉻的低價化合物。同時，基體金屬表面的鐵原子也會與鉻酸發(fā)生反應(yīng)，在基體表面形成一層薄薄的鈍化膜。
固化階段：隨著烘烤溫度進(jìn)一步升高至 300℃左右（達(dá)克羅涂層的固化溫度），涂層中的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)一步加劇。鋅、鋁的氧化物和鉻的低價化合物之間發(fā)生縮聚反應(yīng)，形成一種復(fù)雜的無機(jī)聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將鋅、鋁鱗片緊密地結(jié)合在一起，并與基體表面的鈍化膜通過化學(xué)鍵牢固結(jié)合，從而在工件表面形成一層致密、堅(jiān)硬的鋅鉻涂層。在這個過程中，涂層中的水分和未反應(yīng)的揮發(fā)性物質(zhì)完全揮發(fā)，涂層的結(jié)構(gòu)和性能逐漸穩(wěn)定。
冷卻階段：烘烤固化后的工件從烘爐中取出，經(jīng)過冷卻系統(tǒng)快速冷卻。在冷卻過程中，涂層的體積會發(fā)生一定程度的收縮，但由于其與基體之間的化學(xué)鍵結(jié)合力以及自身的致密結(jié)構(gòu)，能夠保持良好的附著力和完整性，最終形成具有優(yōu)異耐蝕性能的達(dá)克羅涂層。
達(dá)克羅涂層的微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出獨(dú)特的特征，這與它的優(yōu)異性能密切相關(guān)。在微觀層面，達(dá)克羅涂層主要由多層交錯堆疊的鱗片狀鋅、鋁組成，這些鱗片之間通過無機(jī)聚合物網(wǎng)絡(luò)相互連接，形成了一種類似于 “魚鱗狀” 的結(jié)構(gòu)。這種特殊的微觀結(jié)構(gòu)賦予了達(dá)克羅涂層以下性能優(yōu)勢：
卓越的耐腐蝕性：多層鱗片狀結(jié)構(gòu)極大地增加了腐蝕介質(zhì)滲透到基體表面的路徑長度。水、氧等腐蝕介質(zhì)需要經(jīng)過層層鱗片的阻擋和曲折的路徑才能到達(dá)基體，這一過程中腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散速度被大大減緩。同時，鋅、鋁鱗片在腐蝕環(huán)境中能夠發(fā)揮陰極保護(hù)作用，即使涂層局部出現(xiàn)破損，鋅、鋁也會優(yōu)先被腐蝕，從而保護(hù)基體金屬不受侵蝕。此外，涂層中的鈍化膜和無機(jī)聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也能夠有效阻止腐蝕介質(zhì)的進(jìn)一步侵入，共同保證了涂層具有卓越的耐腐蝕性。
良好的附著力：涂層與基體之間通過化學(xué)鍵結(jié)合，以及無機(jī)聚合物網(wǎng)絡(luò)與基體表面鈍化膜的緊密連接，使得達(dá)克羅涂層具有良好的附著力。在實(shí)際應(yīng)用中，涂層不易從基體表面脫落，能夠長期保持其防護(hù)性能。
高耐熱性：涂層中的無機(jī)聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有較高的熱穩(wěn)定性，在高溫環(huán)境下不易分解或發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。同時，鋅、鋁鱗片的熔點(diǎn)較高，能夠在一定程度上承受高溫。因此，達(dá)克羅涂層能夠在 300℃以上的高溫環(huán)境下長期使用，且其外觀和性能基本保持不變，具有良好的耐熱性。
無氫脆性：達(dá)克羅處理工藝全程無酸洗、電鍍等析氫環(huán)節(jié)，從根本上杜絕了氫原子侵入基體金屬的可能性。這使得達(dá)克羅涂層特別適用于高強(qiáng)度緊固件等對氫脆敏感的零件，避免了因氫脆導(dǎo)致的零件失效和安全隱患。
良好的滲透性：由于達(dá)克羅處理液具有良好的流動性和滲透性，能夠滲透到工件的深孔、狹縫、管件的內(nèi)壁等復(fù)雜部位。在這些部位，處理液同樣能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并形成完整的涂層，有效解決了傳統(tǒng)電鍍工藝難以對復(fù)雜結(jié)構(gòu)件進(jìn)行均勻涂覆的問題。
脫脂除油：緊固件在加工、儲存和運(yùn)輸過程中，表面通常會附著各種油污和雜質(zhì)，如機(jī)油、防銹油、灰塵等。這些油污和雜質(zhì)會嚴(yán)重影響達(dá)克羅涂層與基體的附著力，降低涂層的防護(hù)性能。因此，脫脂除油是達(dá)克羅處理前的重要工序。常用的脫脂方法包括有機(jī)溶劑脫脂、堿性溶液脫脂和超聲波脫脂等。有機(jī)溶劑脫脂是利用有機(jī)溶劑對油污的溶解作用，將緊固件浸泡在有機(jī)溶劑中，如丙酮、汽油等，使油污迅速溶解并從工件表面脫離。堿性溶液脫脂則是通過堿性物質(zhì)與油污發(fā)生皂化反應(yīng)，將油污轉(zhuǎn)化為可溶于水的物質(zhì)，再通過水洗去除。超聲波脫脂是借助超聲波的空化作用，使溶液產(chǎn)生微小氣泡并迅速破裂，從而增強(qiáng)對油污的剝離能力，提高脫脂效果。在實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)緊固件表面油污的種類、污染程度以及工件的材質(zhì)等因素選擇合適的脫脂方法。
表面清理：在脫脂除油后，需要對緊固件表面進(jìn)行進(jìn)一步清理，以去除表面的毛刺、銹跡、氧化皮等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)不僅會影響涂層的平整度和美觀度，還可能成為腐蝕的起始點(diǎn)，降低涂層的耐蝕性。常用的表面清理方法有機(jī)械清理和化學(xué)清理。機(jī)械清理方法包括噴砂、拋丸、打磨等。噴砂是利用壓縮空氣將磨料（如石英砂、鋼丸等）高速噴射到工件表面，通過磨料的沖擊作用去除表面雜質(zhì)，同時使工件表面形成一定的粗糙度，增加涂層與基體的附著力。拋丸則是通過拋丸機(jī)將彈丸高速拋射到工件表面，達(dá)到清理和強(qiáng)化的目的。打磨一般用于對表面質(zhì)量要求較高的緊固件，通過人工或機(jī)械打磨的方式去除表面的微小瑕疵。化學(xué)清理主要是采用酸洗的方法，利用酸溶液與鐵銹、氧化皮等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其溶解去除。但對于高強(qiáng)度螺栓螺母等工件，由于酸洗后可能產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象，影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此在達(dá)克羅工藝中，通常優(yōu)先采用噴砂等機(jī)械方法除銹，以避免氫脆風(fēng)險。
水洗與烘干：經(jīng)過脫脂除油和表面清理后的緊固件，表面會殘留脫脂劑、酸液、磨料等雜質(zhì)，需要通過水洗徹底清除。水洗一般采用多級逆流漂洗的方式，以節(jié)約用水并提高清洗效果。首先將工件浸泡在清水中，使大部分雜質(zhì)溶解在水中，然后依次通過多個水洗槽進(jìn)行漂洗，確保工件表面的雜質(zhì)被完全清除。水洗后的緊固件表面含有大量水分，如果直接進(jìn)行涂覆處理，水分會影響達(dá)克羅處理液的穩(wěn)定性和涂覆效果，還可能導(dǎo)致涂層出現(xiàn)氣泡、針孔等缺陷。因此，需要對水洗后的緊固件進(jìn)行烘干處理。烘干通常在烘箱中進(jìn)行，溫度一般控制在 80 - 120℃之間，烘干時間根據(jù)工件的大小、數(shù)量和含水量等因素確定，一般為 15 - 30 分鐘，確保工件表面完全干燥。
浸涂工藝：浸涂是將經(jīng)過前處理的緊固件完全浸沒在達(dá)克羅處理液中，使處理液均勻地涂覆在工件表面。浸涂工藝具有設(shè)備簡單、操作方便、涂層均勻等優(yōu)點(diǎn)，適用于形狀簡單、批量較大的緊固件涂覆。在浸涂過程中，需要控制好浸涂時間、浸涂速度和處理液的濃度等參數(shù)。浸涂時間過短，涂層厚度可能不足，影響耐蝕性能；浸涂時間過長，則可能導(dǎo)致涂層過厚，增加成本且影響涂層的附著力。浸涂速度過快，處理液在工件表面的附著不均勻，容易出現(xiàn)流痕等缺陷；浸涂速度過慢，則會影響生產(chǎn)效率。處理液的濃度也需要嚴(yán)格控制，濃度過高，涂層厚度不易控制，且可能導(dǎo)致涂層表面粗糙；濃度過低，則涂層的耐蝕性能無法保證。一般來說，浸涂時間為 1 - 3 分鐘，浸涂速度為 5 - 10 厘米 / 秒，處理液濃度根據(jù)具體產(chǎn)品要求和工藝配方進(jìn)行調(diào)整。浸涂完成后，將工件緩慢提出處理液，使多余的處理液滴回槽中，然后進(jìn)行滴干處理，滴干時間一般為 5 - 10 分鐘，以確保工件表面的處理液分布均勻且無過多殘留。
噴涂工藝：噴涂是利用噴槍將達(dá)克羅處理液霧化后噴射到緊固件表面，形成涂層。噴涂工藝適用于形狀復(fù)雜、表面要求較高或不宜采用浸涂的緊固件。與浸涂相比，噴涂能夠更好地控制涂層的厚度和均勻性，對于一些有特殊外觀要求或局部涂覆要求的工件具有優(yōu)勢。在噴涂過程中，需要調(diào)整好噴槍的壓力、流量和噴涂距離等參數(shù)。噴槍壓力過大，處理液霧化過度，可能導(dǎo)致涂層過薄且不均勻；噴槍壓力過小，則處理液霧化效果差，涂層表面粗糙。流量過大，涂層容易出現(xiàn)流掛現(xiàn)象；流量過小，則涂層厚度不足。噴涂距離一般控制在 15 - 30 厘米之間，距離過近，涂層易出現(xiàn)堆積；距離過遠(yuǎn)，處理液在空氣中的散失較多，影響涂層質(zhì)量。噴涂時通常采用多次噴涂的方式，每次噴涂后進(jìn)行適當(dāng)?shù)拈W干處理，以確保涂層的質(zhì)量和厚度均勻性。閃干溫度一般為 80 - 120℃，時間為 5 - 10 分鐘。
涂覆參數(shù)控制：無論是浸涂還是噴涂，涂覆過程中的參數(shù)控制對于涂層質(zhì)量至關(guān)重要。除了上述提到的浸涂時間、速度、處理液濃度以及噴涂的壓力、流量、距離等參數(shù)外，還需要關(guān)注環(huán)境溫度和濕度。環(huán)境溫度過高，處理液中的溶劑揮發(fā)過快，可能導(dǎo)致涂層表面出現(xiàn)橘皮、氣泡等缺陷；環(huán)境溫度過低，處理液的粘度增加，涂覆均勻性受到影響。環(huán)境濕度較大時，工件表面容易吸附水分，影響涂層與基體的附著力。一般來說，涂覆車間的環(huán)境溫度應(yīng)控制在 20 - 25℃，相對濕度控制在 40% - 60%。此外，涂覆設(shè)備的清潔和維護(hù)也不容忽視，定期對浸涂槽、噴槍等設(shè)備進(jìn)行清洗和保養(yǎng)，防止雜質(zhì)混入處理液中，影響涂層質(zhì)量。
烘烤設(shè)備與溫度曲線：烘烤固化是達(dá)克羅處理工藝的關(guān)鍵工序，通過高溫烘烤使達(dá)克羅處理液中的溶劑揮發(fā)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并形成穩(wěn)定的涂層。常用的烘烤設(shè)備有熱風(fēng)循環(huán)烘箱、隧道式烘爐等。熱風(fēng)循環(huán)烘箱適用于小批量、多品種的生產(chǎn)，其內(nèi)部通過風(fēng)機(jī)使熱空氣循環(huán)流動，確保烘箱內(nèi)溫度均勻。隧道式烘爐則適合大批量連續(xù)生產(chǎn)，工件通過輸送帶在隧道內(nèi)連續(xù)通過不同溫度區(qū)域進(jìn)行烘烤。在烘烤過程中，需要嚴(yán)格控制溫度曲線。達(dá)克羅涂層的固化溫度一般在 300℃左右，烘烤時間根據(jù)工件的材質(zhì)、尺寸、涂層厚度以及烘烤設(shè)備的性能等因素確定，一般為 20 - 40 分鐘。溫度曲線通常分為升溫階段、保溫階段和降溫階段。升溫階段以一定的速率將工件溫度升高到固化溫度，升溫速率不宜過快，否則可能導(dǎo)致涂層表面出現(xiàn)開裂等缺陷；保溫階段使工件在固化。
