在现代工业体系中，紧固件作为连接各类机械、设备、结构的关键基础零件，其性能的优劣直接关乎整个系统的稳定性与可靠性。从日常使用的电子产品，到大型建筑结构、航空航天设备，紧固件无处不在，扮演着不可或缺的角色。而表面处理技术对于紧固件而言，犹如为其披上一层 “防护铠甲”，在提升其耐腐蚀性、延长使用寿命、增强功能性等方面发挥着决定性作用。
达克罗表面处理技术作为一种先进且成熟的工艺，正逐渐在紧固件领域崭露头角，凭借其独特的技术优势和卓越的防护性能，成为众多行业的首选。它不仅革新了传统表面处理的理念，更在环保、性能提升等方面为紧固件的发展开辟了新的路径。
本文将深入剖析紧固件表面达克罗处理技术，从其起源与发展脉络梳理开始，逐步深入到工艺原理、流程细节、性能优势、成本分析、质量检测与控制，以及广泛的应用领域与案例分享。旨在为广大读者呈现一个全面、系统、深入的达克罗技术知识体系，助力行业从业者更好地理解和应用这一先进技术，同时也为相关领域的技术研发、生产管理、质量控制等提供有价值的参考与借鉴。
达克罗技术的诞生并非偶然，而是应对特定环境挑战的产物。二十世纪五十年代末，在北美、北欧等寒冷地区，冬季道路上厚厚的冰层严重影响机动车行驶。为解决这一问题，人们采用撒盐降低冰点的方法来保障道路畅通。然而，随之而来的是氯化钠中的氯离子对钢铁基体的强烈侵蚀，导致交通工具严重受损。这一严峻问题促使科学家们积极寻求有效的防护解决方案。
美国科学家迈克・马丁经过深入研究，成功研制出一种以金属锌片为主，同时加入铝片、铬酸、去离子水作为溶剂的高分散水溶性涂料。将这种涂料涂覆在金属基体上，经过全闭路循环涂覆烘烤后，能够形成一层薄薄的涂层。这一涂层展现出了惊人的抵抗氯离子侵蚀的能力，成功突破了传统工艺防腐寿命短的瓶颈，为金属防护领域带来了新的曙光，达克罗技术就此诞生，并因其卓越的性能被美国军方迅速采纳，成为一项重要的防腐军事技术（美军标 MTL - C - 87115）。
自诞生后，达克罗技术在全球范围内经历了持续的发展与革新。二十世纪七十年代，日本的 NDS 公司敏锐地察觉到了达克罗技术的巨大潜力，从美国 MCI 公司引入该技术，并买断了在亚太地区的使用权，随后还控股了美国 MCI 公司。由于日本每年钢铁件腐蚀吨位巨大，对防腐技术极为重视，达克罗技术在日本得到了进一步的改良与优化。在日本，迅速发展起了 100 余家涂覆厂以及 70 余家制药单位，达克罗技术的应用范围不断拓展，影响力也日益扩大，一些发达国家纷纷效仿，引进达克罗技术，使其在全球范围内得到了更广泛的传播与应用。
中国在 1994 年正式从日本引进达克罗技术，最初主要应用于国防工业和国产化的汽车零部件领域，为提升这些关键领域的产品质量和可靠性发挥了重要作用。随着技术的不断成熟和推广，其应用范围逐渐拓展到电力、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、粉末冶金等众多行业，成为推动各行业产品升级和技术进步的重要力量。
随着科技的不断进步和环保要求的日益提高，达克罗技术也在持续创新与发展。在环保方面，无铬达克罗技术成为研究与应用的热点。传统达克罗技术中部分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。为了应对这一问题，科研人员通过研发新型的替代材料和工艺，成功开发出无铬达克罗技术，使其在满足环保要求的同时，依然能够保持甚至提升涂层的性能。
在工艺优化方面，通过引入智能化设备和先进的控制技术，实现了生产过程的精准控制和自动化操作。例如，利用传感器实时监测涂覆过程中的各项参数，如涂层厚度、温度、湿度等，并通过计算机控制系统进行自动调整，大大提高了产品质量的稳定性和一致性，同时降低了人工成本和生产误差。
在性能提升上，通过对涂层结构和成分的深入研究，开发出了具有更高耐腐蚀性、耐磨性、耐高温性等综合性能的达克罗涂层。例如，采用纳米技术对涂层进行改性，在涂层中添加纳米颗粒，有效提高了涂层的硬度和耐磨性；通过优化涂层的微观结构，增强了涂层对水汽、氧气等腐蚀介质的阻挡能力，进一步提升了耐腐蚀性。
达克罗涂液虽然种类繁多，但其基本组成主要包括以下几类成分：
金属物：主要由超细鳞片状锌和超细鳞片状铝组成。锌和铝在涂层中发挥着至关重要的作用，它们具有良好的电化学活性和物理屏蔽性能。锌的标准电极电位较负，在腐蚀环境中能够优先失去电子被氧化，从而对基体金属起到阴极保护作用；铝则可以在涂层表面形成一层致密的氧化铝保护膜，增强涂层的化学稳定性和耐蚀性。同时，鳞片状的结构使得锌和铝在涂层中能够相互交错堆叠，形成多层屏蔽结构，有效阻碍水、氧等腐蚀介质到达基体的进程，起到隔离的屏蔽作用。
无机酸组分：如铬酸等。在达克罗处理过程中，铬酸与锌、铝粉以及基体金属发生化学反应，生成致密的钝化膜。这层钝化膜具有极低的溶解度和良好的化学稳定性，能够显著提高涂层的耐腐蚀性能。同时，铬酸还可以作为催化剂，促进涂层形成过程中的其他化学反应，保证涂层的质量和性能。不过，由于铬酸中含有的六价铬离子对环境和人体有害，随着环保要求的提高，目前正逐渐被无铬或低铬的替代体系所取代。
溶剂：一般为惰性有机溶剂，如乙二醇等。溶剂的主要作用是将金属物、无机酸组分等固体颗粒均匀分散在涂液中，形成稳定的悬浮体系，便于涂覆操作。同时，在涂覆后的烘烤过程中，溶剂能够迅速挥发，使涂层中的固体成分能够紧密结合并固化在基体表面。
特殊有机物：主要为纤维素类白色粉末等，作为涂液的增粘分散组份。它能够增加涂液的粘度，改善涂液的流变性能，使涂液在涂覆过程中能够更好地附着在工件表面，形成均匀的涂层。同时，特殊有机物还可以提高涂液中各成分的分散稳定性，防止固体颗粒在储存和使用过程中发生团聚和沉淀。
达克罗涂层的形成是一个复杂的化学反应过程，主要包括以下几个阶段：
涂覆阶段：当工件浸入达克罗处理液或通过喷涂等方式将处理液涂覆在工件表面时，处理液中的溶剂迅速湿润工件表面，使金属物、无机酸组分等能够均匀地附着在工件表面。此时，处理液中的锌、铝鳞片在重力和表面张力的作用下，逐渐在工件表面平铺并相互交错排列。
烘烤初期阶段：将涂覆后的工件放入烘炉中进行烘烤，随着温度的升高，溶剂开始迅速挥发，处理液中的固体成分逐渐浓缩并开始发生化学反应。铬酸首先与锌、铝粉发生氧化还原反应，生成锌、铝的氧化物和铬的低价化合物。同时，基体金属表面的铁原子也会与铬酸发生反应，在基体表面形成一层薄薄的钝化膜。
固化阶段：随着烘烤温度进一步升高至 300℃左右（达克罗涂层的固化温度），涂层中的化学反应进一步加剧。锌、铝的氧化物和铬的低价化合物之间发生缩聚反应，形成一种复杂的无机聚合物网络结构。这种网络结构将锌、铝鳞片紧密地结合在一起，并与基体表面的钝化膜通过化学键牢固结合，从而在工件表面形成一层致密、坚硬的锌铬涂层。在这个过程中，涂层中的水分和未反应的挥发性物质完全挥发，涂层的结构和性能逐渐稳定。
冷却阶段：烘烤固化后的工件从烘炉中取出，经过冷却系统快速冷却。在冷却过程中，涂层的体积会发生一定程度的收缩，但由于其与基体之间的化学键结合力以及自身的致密结构，能够保持良好的附着力和完整性，最终形成具有优异耐蚀性能的达克罗涂层。
达克罗涂层的微观结构呈现出独特的特征，这与它的优异性能密切相关。在微观层面，达克罗涂层主要由多层交错堆叠的鳞片状锌、铝组成，这些鳞片之间通过无机聚合物网络相互连接，形成了一种类似于 “鱼鳞状” 的结构。这种特殊的微观结构赋予了达克罗涂层以下性能优势：
卓越的耐腐蚀性：多层鳞片状结构极大地增加了腐蚀介质渗透到基体表面的路径长度。水、氧等腐蚀介质需要经过层层鳞片的阻挡和曲折的路径才能到达基体，这一过程中腐蚀介质的扩散速度被大大减缓。同时，锌、铝鳞片在腐蚀环境中能够发挥阴极保护作用，即使涂层局部出现破损，锌、铝也会优先被腐蚀，从而保护基体金属不受侵蚀。此外，涂层中的钝化膜和无机聚合物网络结构也能够有效阻止腐蚀介质的进一步侵入，共同保证了涂层具有卓越的耐腐蚀性。
良好的附着力：涂层与基体之间通过化学键结合，以及无机聚合物网络与基体表面钝化膜的紧密连接，使得达克罗涂层具有良好的附着力。在实际应用中，涂层不易从基体表面脱落，能够长期保持其防护性能。
高耐热性：涂层中的无机聚合物网络结构具有较高的热稳定性，在高温环境下不易分解或发生结构变化。同时，锌、铝鳞片的熔点较高，能够在一定程度上承受高温。因此，达克罗涂层能够在 300℃以上的高温环境下长期使用，且其外观和性能基本保持不变，具有良好的耐热性。
无氢脆性：达克罗处理工艺全程无酸洗、电镀等析氢环节，从根本上杜绝了氢原子侵入基体金属的可能性。这使得达克罗涂层特别适用于高强度紧固件等对氢脆敏感的零件，避免了因氢脆导致的零件失效和安全隐患。
良好的渗透性：由于达克罗处理液具有良好的流动性和渗透性，能够渗透到工件的深孔、狭缝、管件的内壁等复杂部位。在这些部位，处理液同样能够发生化学反应并形成完整的涂层，有效解决了传统电镀工艺难以对复杂结构件进行均匀涂覆的问题。
脱脂除油：紧固件在加工、储存和运输过程中，表面通常会附着各种油污和杂质，如机油、防锈油、灰尘等。这些油污和杂质会严重影响达克罗涂层与基体的附着力，降低涂层的防护性能。因此，脱脂除油是达克罗处理前的重要工序。常用的脱脂方法包括有机溶剂脱脂、碱性溶液脱脂和超声波脱脂等。有机溶剂脱脂是利用有机溶剂对油污的溶解作用，将紧固件浸泡在有机溶剂中，如丙酮、汽油等，使油污迅速溶解并从工件表面脱离。碱性溶液脱脂则是通过碱性物质与油污发生皂化反应，将油污转化为可溶于水的物质，再通过水洗去除。超声波脱脂是借助超声波的空化作用，使溶液产生微小气泡并迅速破裂，从而增强对油污的剥离能力，提高脱脂效果。在实际生产中，可根据紧固件表面油污的种类、污染程度以及工件的材质等因素选择合适的脱脂方法。
表面清理：在脱脂除油后，需要对紧固件表面进行进一步清理，以去除表面的毛刺、锈迹、氧化皮等杂质。这些杂质不仅会影响涂层的平整度和美观度，还可能成为腐蚀的起始点，降低涂层的耐蚀性。常用的表面清理方法有机械清理和化学清理。机械清理方法包括喷砂、抛丸、打磨等。喷砂是利用压缩空气将磨料（如石英砂、钢丸等）高速喷射到工件表面，通过磨料的冲击作用去除表面杂质，同时使工件表面形成一定的粗糙度，增加涂层与基体的附着力。抛丸则是通过抛丸机将弹丸高速抛射到工件表面，达到清理和强化的目的。打磨一般用于对表面质量要求较高的紧固件，通过人工或机械打磨的方式去除表面的微小瑕疵。化学清理主要是采用酸洗的方法，利用酸溶液与铁锈、氧化皮等发生化学反应，将其溶解去除。但对于高强度螺栓螺母等工件，由于酸洗后可能产生氢脆现象，影响产品质量，因此在达克罗工艺中，通常优先采用喷砂等机械方法除锈，以避免氢脆风险。
水洗与烘干：经过脱脂除油和表面清理后的紧固件，表面会残留脱脂剂、酸液、磨料等杂质，需要通过水洗彻底清除。水洗一般采用多级逆流漂洗的方式，以节约用水并提高清洗效果。首先将工件浸泡在清水中，使大部分杂质溶解在水中，然后依次通过多个水洗槽进行漂洗，确保工件表面的杂质被完全清除。水洗后的紧固件表面含有大量水分，如果直接进行涂覆处理，水分会影响达克罗处理液的稳定性和涂覆效果，还可能导致涂层出现气泡、针孔等缺陷。因此，需要对水洗后的紧固件进行烘干处理。烘干通常在烘箱中进行，温度一般控制在 80 - 120℃之间，烘干时间根据工件的大小、数量和含水量等因素确定，一般为 15 - 30 分钟，确保工件表面完全干燥。
浸涂工艺：浸涂是将经过前处理的紧固件完全浸没在达克罗处理液中，使处理液均匀地涂覆在工件表面。浸涂工艺具有设备简单、操作方便、涂层均匀等优点，适用于形状简单、批量较大的紧固件涂覆。在浸涂过程中，需要控制好浸涂时间、浸涂速度和处理液的浓度等参数。浸涂时间过短，涂层厚度可能不足，影响耐蚀性能；浸涂时间过长，则可能导致涂层过厚，增加成本且影响涂层的附着力。浸涂速度过快，处理液在工件表面的附着不均匀，容易出现流痕等缺陷；浸涂速度过慢，则会影响生产效率。处理液的浓度也需要严格控制，浓度过高，涂层厚度不易控制，且可能导致涂层表面粗糙；浓度过低，则涂层的耐蚀性能无法保证。一般来说，浸涂时间为 1 - 3 分钟，浸涂速度为 5 - 10 厘米 / 秒，处理液浓度根据具体产品要求和工艺配方进行调整。浸涂完成后，将工件缓慢提出处理液，使多余的处理液滴回槽中，然后进行滴干处理，滴干时间一般为 5 - 10 分钟，以确保工件表面的处理液分布均匀且无过多残留。
喷涂工艺：喷涂是利用喷枪将达克罗处理液雾化后喷射到紧固件表面，形成涂层。喷涂工艺适用于形状复杂、表面要求较高或不宜采用浸涂的紧固件。与浸涂相比，喷涂能够更好地控制涂层的厚度和均匀性，对于一些有特殊外观要求或局部涂覆要求的工件具有优势。在喷涂过程中，需要调整好喷枪的压力、流量和喷涂距离等参数。喷枪压力过大，处理液雾化过度，可能导致涂层过薄且不均匀；喷枪压力过小，则处理液雾化效果差，涂层表面粗糙。流量过大，涂层容易出现流挂现象；流量过小，则涂层厚度不足。喷涂距离一般控制在 15 - 30 厘米之间，距离过近，涂层易出现堆积；距离过远，处理液在空气中的散失较多，影响涂层质量。喷涂时通常采用多次喷涂的方式，每次喷涂后进行适当的闪干处理，以确保涂层的质量和厚度均匀性。闪干温度一般为 80 - 120℃，时间为 5 - 10 分钟。
涂覆参数控制：无论是浸涂还是喷涂，涂覆过程中的参数控制对于涂层质量至关重要。除了上述提到的浸涂时间、速度、处理液浓度以及喷涂的压力、流量、距离等参数外，还需要关注环境温度和湿度。环境温度过高，处理液中的溶剂挥发过快，可能导致涂层表面出现橘皮、气泡等缺陷；环境温度过低，处理液的粘度增加，涂覆均匀性受到影响。环境湿度较大时，工件表面容易吸附水分，影响涂层与基体的附着力。一般来说，涂覆车间的环境温度应控制在 20 - 25℃，相对湿度控制在 40% - 60%。此外，涂覆设备的清洁和维护也不容忽视，定期对浸涂槽、喷枪等设备进行清洗和保养，防止杂质混入处理液中，影响涂层质量。
烘烤设备与温度曲线：烘烤固化是达克罗处理工艺的关键工序，通过高温烘烤使达克罗处理液中的溶剂挥发，发生化学反应并形成稳定的涂层。常用的烘烤设备有热风循环烘箱、隧道式烘炉等。热风循环烘箱适用于小批量、多品种的生产，其内部通过风机使热空气循环流动，确保烘箱内温度均匀。隧道式烘炉则适合大批量连续生产，工件通过输送带在隧道内连续通过不同温度区域进行烘烤。在烘烤过程中，需要严格控制温度曲线。达克罗涂层的固化温度一般在 300℃左右，烘烤时间根据工件的材质、尺寸、涂层厚度以及烘烤设备的性能等因素确定，一般为 20 - 40 分钟。温度曲线通常分为升温阶段、保温阶段和降温阶段。升温阶段以一定的速率将工件温度升高到固化温度，升温速率不宜过快，否则可能导致涂层表面出现开裂等缺陷；保温阶段使工件在固化。
