涂料属于有机化工高分子材料， 所形成的涂膜属于高分子化合物类型，是一种涂覆在钢材、合金等基体上形成强粘结附着， 可连续涂覆的一种高分子材料。 在 20 世纪 60 年代后期，北美、北欧重工业发达的地区由于环境污染严重， 使得钢铁表面受严重腐蚀，而在冬天由于积雪过多阻碍了车辆的行驶，人们使用盐融冰法在道路上铺洒大量盐以缓解道路的畅通情况，但由于食盐中氯化钠(Nacl)的氯离子对钢材基体表面有严重的腐蚀， 使得交通车辆受到严重的腐蚀，因此美国的 DiamondShamrock 公司开始研究金属防腐蚀的新涂料技术达克罗涂料。 达克罗技术的个实用专利是美国 Ohio 州 Heighis大学的 Malkin 于 1972 年申请的，到随后在美国的MCII 公司、 法国的 DACRAL 公司和日本的 NDS 公司得到应用，现已在我国工业领域得到广泛应用。
达克罗技术是一种具有金属表面高防腐处理的绿色环保型技术。达克罗涂覆技术是将片状锌粉、铝粉、铬酐、硼酸等配制成涂液涂覆在钢材基体上，在恒温干燥箱中经 80℃预热，280～300℃加热固化后得到银灰色的达克罗涂层。 达克罗涂层具有 VOC(挥发性有机化合物)为 0、高防腐蚀性能，涂覆于钢材基体表面其防腐蚀性能高于传统的电镀锌， 是热浸锌工艺的 7～10 倍。 现已在建筑、家电、桥梁、公路建造、汽车、医用设备、军工武器、海洋设施等多种工业防腐蚀处理中得到广泛应用。
1 达克罗技术的制备
1.1 制备材料、工艺
达克罗涂料是由 A、B、C 三种组液配制而成。
配液 A 一般由片状锌粉、片状铝粉、乙二醇、OP 分散剂以及适量消泡剂组成； 配液 B 则由三氧化铬、氧化锌、硼酸以及蒸馏水等组成；配液 C 则为适量增稠剂。 将配制好的 A、B、C 液配制在一起得到达克罗涂料。达克罗涂料一般采用两涂两烘法，达克罗技术工艺流程见图 1。
1.2 材料性能
1.2.1 金属粉末
金属粉末常被用于制作涂料， 涂覆于基体表面起到多种保护作用， 而锌粉被广泛用于提高涂层耐腐蚀性能。 研究表明：锌粉的大小和形状对涂层的防腐蚀性能有重要影响。达克罗涂料中锌粉和铝粉起到重要防腐作用。早期达克罗涂料使用的是球状锌粉，现国内外已广泛使用片状锌粉取代球状锌粉。 一方面，片状锌粉、 铝粉以片状形式层层重叠于基体表面产生壁垒效应，并在高温下干燥脱水，形成牢固致密的保护层， 使腐蚀介质不易到达基体表面， 提高了耐腐蚀性。另一方面，锌、铝的电极电位较低，锌的电极电位为-0.76V，相对于基体金属呈现阳极，当涂层受到损坏或腐蚀介质侵入时，片状锌粉、铝粉作为阳极失去电子自我牺牲来保护阴极基体。因此要选择径厚比大、粒度小、均匀、纯度高的片状锌粉和铝粉。
1.2.2 铬酐
达克罗涂料中加入铬酐， 在高温烘干时大部分Cr6+被还原，生成不溶于水的 Cr3+nCrO3·mCr2O3，涂料中的铬酸钝化形成的氧化膜具有粘结作用， 在烘干后氧化膜将层层片状锌粉、 铝粉与基体致密地粘结在一起， 使涂层牢固地附着于钢材基体上。 同时对涂层中的片状锌粉、铝粉进行了全面地钝化，更近一步提高了涂层的防腐蚀性能。 由于 Cr6+毒性强，易导致致癌， 在反应中无法完全反应依然有部分Cr6+存在。 因此，国内一般使用硼酸取代部分铬酸，以降低涂料中 Cr6+的存在。
1.3 其他助剂
达克罗涂料配制中除了加入金属粉、 铬酸和硼酸外，还加入分散剂(一般为非离子表面活性剂)，提高了金属粉末在水中的分散性；pH 调节剂用于控制涂液的 pH 值，使其保持在 4.0～4.8，此时涂液的稳定性好；增稠剂用于调节涂液的粘稠性，控制涂料的流动性以及其他助剂等。
2 达克罗技术的优缺点
2.1 优点
达克罗技术是一种具有金属表面高防腐处理的绿色环保型技术，涂层具有一般传统电镀锌、热浸锌无法比拟的优点。
(1) 涂层的耐腐性
达克罗涂层具有高耐腐蚀性，但膜厚仅 4～8μm。据研究在标准中性盐雾实验条件下每 10 h 仅消耗1μm 涂层，耐中性盐雾时间可以达到 1200 h 不出现红锈。防腐性能相比一般传统电镀锌、热浸锌可提高 3～5 倍。因此在污染严重的重工业区、海边，相比一般传统的电镀锌、热浸锌而言，达克罗涂层应用更广泛。
(2) 涂层的无氢脆性
达克罗涂层在处理过程中不经过酸洗， 也不存在电镀过程中的渗氢问题，加上涂层的高温固化，避免了涂层的氢脆问题。
(3) 耐热性
达克罗涂层可以在 300℃高温下长期使用，并且外观没有色变，防腐蚀性不下降。而一般传统的电镀锌、热浸锌在 100℃下就无法使用。
(4) 无公害污染及能耗低
达克罗涂层在处理过程中基本上没有三废的排放，因此几乎没有污染问题，是一种良好的环保型技术。 在实际生产中，一般传统电镀锌的吨工件锌耗 60～100kg； 而达克罗技术的吨工件锌耗 1.75～2.5 kg，是一般传统电镀锌的 1/35～1/40。 与传统技术相比，达克罗技术大幅度降低了能耗。
(5) 渗透性和涂覆性
达克罗涂层的涂覆采用浸渍法， 在细微孔隙中也能形成良好的涂层，尤其是对于有缝隙、凹槽、外形不规范、 弹簧类器材， 达克罗技术能够均匀地涂覆。 同时具有良好的涂覆性， 在涂覆完成的零件表面可以进行二次涂覆等。
2.2 缺点
达克罗技术有很多传统方法无法比拟的优点，在国内建筑、家电、桥梁、公路建造、汽车、医用设备、军工武器、海洋设施等工业领域也得到广泛应用，但也存在部分不足之处。其缺点是无法加工大型配件；涂层较薄，其抗划性不足。
3 达克罗技术的防腐性
达克罗涂层在 300℃高温固化后，Cr6+被还原生成不定形的 Cr2O3·CrO3，使得片状锌粉、铝粉与基体表面层层重叠，形成达克罗涂层。该涂层的防腐性能有以下几点：①片状锌粉、铝粉的屏蔽作用及阴极保护作用：该涂层中由于片状锌粉、铝粉层层重叠降低了涂层的孔隙度，有效阻碍了腐蚀因子的进入。另一方面，片状锌粉、铝粉的电位较低，在腐蚀过程中片状锌粉、铝粉作为阳极优先被腐蚀，从而保护了阴极基体。②钝化性：铬酸在被氧化后形成一层致密的氧化膜， 对整个涂层起到钝化作用。 ③自修补作用：当钝化层受到损坏时，涂层中的残留物 CrO3能够在片状锌粉、铝粉表面形成新的钝化膜，当涂层受到损坏时，涂层中的残留物 CrO3也能够在基体表面形成钝化膜， 从而对涂层进行修补减缓基体受腐蚀程度。
4 达克罗在海洋中钢材涂覆应用
地球表面上海洋面积与陆地面积比可达到 71∶29，也就是说地球表面有 71%的面积被海洋覆盖。而在当今世界， 航船业和海洋工业也已成为全球经济的重要支柱。 我国造船量仅在 2007 年就已达到1800 万载重吨，居世界第三位；预期在 2015 年我国造船量可达到 3000 万载重吨，有望成为全球造船大国。
海洋环境是一个具有强腐蚀性的环境， 海水中含盐量高，其中 NaCl 含量约 3%，同时电导率较高，另外由于海水的波浪和生物的光合作用使得海水中的含氧量增高，导致金属在海洋中快速腐蚀。 因此，防御海水腐蚀得到了全球长期以来的关注和研究，目前防御海水腐蚀的途径主要有电化学保护和涂层保护等。
4.1 海洋腐蚀机理
在海洋环境中按腐蚀程度可分为四大区域：①水下区： 水下区由于金属表面缺氧使得阴极反应困难，从而腐蚀相对较轻。 ②水位变化区：水位变化区由于每日温差、 两次潮汐作用使得此区域受腐蚀性加快。 ③浪溅区： 浪溅区是受腐蚀严重的一个区域， 因为金属结构在此区域内长期被涨潮带来的浪花侵湿，又在落潮后在空气中使水分蒸发，导致金属结构表面空隙内氯离子浓度增高，并且向内扩散，破坏钝化膜，使得金属结构严重受损。 ④大气区：金属结构在大气区周期性受到海水的侵湿， 又长期在空气中暴露吸收海洋大气中的盐分， 使得金属结构受到一定程度上的腐蚀。
4.2 氯离子腐蚀机理
海洋与海洋大气层中含有大量的盐分， 使得金属结构在海洋环境中受到腐蚀。 氯离子的侵蚀方式主要有：①氯离子的侵入：A.金属结构在海洋环境中被盐颗粒附着于表面， 使得金属结构内部与外部的氯离子浓度不同， 由于扩散原理氯离子由浓度较高的外部扩散至金属结构内部， 导致金属结构内部受到腐蚀。B.由于金属结构表面受到干湿交替影响，氯离子通过间隙由湿润区域向干燥区域移动， 使得整体受到氯离子的腐蚀。 C.由于电位差导致氯离子主动由电位低向电位高的区域移动。②钝化层的侵蚀：氯离子有极强的去钝化效果， 当氯离子附着于金属结构表面钝化层时， 氯离子可使此处的 pH 值快速下降，破坏金属结构表面的钝化层，使金属结构受到腐蚀。
4.3 达克罗在海水中的防腐蚀过程
涂层的防腐性主要表现在涂层具有附着力、钝化性、屏蔽作用及阴极保护等方面。 达克罗涂层中片状锌粉、铝粉有效阻挡了水、氧、离子等腐蚀因素的浸入，层层叠加的片状锌粉、铝粉在基体表面形成壁垒效应，使腐蚀因子的侵蚀受到阻拦， 减缓了金属表面的腐蚀。 同时锌粉间相互接触与基体接触形成电路，当涂层受到损坏或腐蚀介质侵入时，片状锌粉、 铝粉作为阳极失去电子自我牺牲来保护阴极基体。
在文献中，通过涂覆完成的达克罗涂层在海水环境中，由电化学阻抗谱(EIS)进行实验测试。研究表明， 达克罗涂层在海水环境中先被腐蚀的是锌离子， 当锌离子被腐蚀后，Cr6+被氧化形成钝化膜，使得腐蚀受到阻碍，同时电阻、电容增大。 随后，涂层孔隙中锌离子含量增加，孔隙中 pH 值增加，生成难溶的氢氧化物加厚了钝化层， 从而使腐蚀介质难以扩散到达克罗涂层内部。同时，由于腐蚀产物的沉积，导致片状锌粉的电位正移，部分区域片状锌粉之间的导电性减弱， 从而影响了片状锌粉牺牲阳极保护阴极的作用， 使得达克罗涂层以点腐蚀形式受到侵蚀。
5 结语
达克罗涂料是一种具有金属表面高防腐处理的绿色环保型技术。 达克罗涂料的涂层性能优越于传统的电镀锌、热浸锌工艺，现已在建筑、家电、桥梁、公路建造、汽车、医用设备、军工武器等领域得到广泛应用。 另外，达克罗涂料具有良好的防腐蚀性，针对海洋环境中工业钢材等设备被海水腐蚀问题，达克罗涂料起到了保护钢材减少表面腐蚀的作用。 因此， 我国在未来还需对达克罗涂料技术进行进一步研究，提高我国金属表面处理技术，促进我国的科学技术发展以及工业设备的提高。
达克罗技术是一种具有金属表面高防腐处理的绿色环保型技术。达克罗涂覆技术是将片状锌粉、铝粉、铬酐、硼酸等配制成涂液涂覆在钢材基体上，在恒温干燥箱中经 80℃预热，280～300℃加热固化后得到银灰色的达克罗涂层。 达克罗涂层具有 VOC(挥发性有机化合物)为 0、高防腐蚀性能，涂覆于钢材基体表面其防腐蚀性能高于传统的电镀锌， 是热浸锌工艺的 7～10 倍。 现已在建筑、家电、桥梁、公路建造、汽车、医用设备、军工武器、海洋设施等多种工业防腐蚀处理中得到广泛应用。
1 达克罗技术的制备
1.1 制备材料、工艺
达克罗涂料是由 A、B、C 三种组液配制而成。
配液 A 一般由片状锌粉、片状铝粉、乙二醇、OP 分散剂以及适量消泡剂组成； 配液 B 则由三氧化铬、氧化锌、硼酸以及蒸馏水等组成；配液 C 则为适量增稠剂。 将配制好的 A、B、C 液配制在一起得到达克罗涂料。达克罗涂料一般采用两涂两烘法，达克罗技术工艺流程见图 1。
1.2 材料性能
1.2.1 金属粉末
金属粉末常被用于制作涂料， 涂覆于基体表面起到多种保护作用， 而锌粉被广泛用于提高涂层耐腐蚀性能。 研究表明：锌粉的大小和形状对涂层的防腐蚀性能有重要影响。达克罗涂料中锌粉和铝粉起到重要防腐作用。早期达克罗涂料使用的是球状锌粉，现国内外已广泛使用片状锌粉取代球状锌粉。 一方面，片状锌粉、 铝粉以片状形式层层重叠于基体表面产生壁垒效应，并在高温下干燥脱水，形成牢固致密的保护层， 使腐蚀介质不易到达基体表面， 提高了耐腐蚀性。另一方面，锌、铝的电极电位较低，锌的电极电位为-0.76V，相对于基体金属呈现阳极，当涂层受到损坏或腐蚀介质侵入时，片状锌粉、铝粉作为阳极失去电子自我牺牲来保护阴极基体。因此要选择径厚比大、粒度小、均匀、纯度高的片状锌粉和铝粉。
1.2.2 铬酐
达克罗涂料中加入铬酐， 在高温烘干时大部分Cr6+被还原，生成不溶于水的 Cr3+nCrO3·mCr2O3，涂料中的铬酸钝化形成的氧化膜具有粘结作用， 在烘干后氧化膜将层层片状锌粉、 铝粉与基体致密地粘结在一起， 使涂层牢固地附着于钢材基体上。 同时对涂层中的片状锌粉、铝粉进行了全面地钝化，更近一步提高了涂层的防腐蚀性能。 由于 Cr6+毒性强，易导致致癌， 在反应中无法完全反应依然有部分Cr6+存在。 因此，国内一般使用硼酸取代部分铬酸，以降低涂料中 Cr6+的存在。
1.3 其他助剂
达克罗涂料配制中除了加入金属粉、 铬酸和硼酸外，还加入分散剂(一般为非离子表面活性剂)，提高了金属粉末在水中的分散性；pH 调节剂用于控制涂液的 pH 值，使其保持在 4.0～4.8，此时涂液的稳定性好；增稠剂用于调节涂液的粘稠性，控制涂料的流动性以及其他助剂等。
2 达克罗技术的优缺点
2.1 优点
达克罗技术是一种具有金属表面高防腐处理的绿色环保型技术，涂层具有一般传统电镀锌、热浸锌无法比拟的优点。
(1) 涂层的耐腐性
达克罗涂层具有高耐腐蚀性，但膜厚仅 4～8μm。据研究在标准中性盐雾实验条件下每 10 h 仅消耗1μm 涂层，耐中性盐雾时间可以达到 1200 h 不出现红锈。防腐性能相比一般传统电镀锌、热浸锌可提高 3～5 倍。因此在污染严重的重工业区、海边，相比一般传统的电镀锌、热浸锌而言，达克罗涂层应用更广泛。
(2) 涂层的无氢脆性
达克罗涂层在处理过程中不经过酸洗， 也不存在电镀过程中的渗氢问题，加上涂层的高温固化，避免了涂层的氢脆问题。
(3) 耐热性
达克罗涂层可以在 300℃高温下长期使用，并且外观没有色变，防腐蚀性不下降。而一般传统的电镀锌、热浸锌在 100℃下就无法使用。
(4) 无公害污染及能耗低
达克罗涂层在处理过程中基本上没有三废的排放，因此几乎没有污染问题，是一种良好的环保型技术。 在实际生产中，一般传统电镀锌的吨工件锌耗 60～100kg； 而达克罗技术的吨工件锌耗 1.75～2.5 kg，是一般传统电镀锌的 1/35～1/40。 与传统技术相比，达克罗技术大幅度降低了能耗。
(5) 渗透性和涂覆性
达克罗涂层的涂覆采用浸渍法， 在细微孔隙中也能形成良好的涂层，尤其是对于有缝隙、凹槽、外形不规范、 弹簧类器材， 达克罗技术能够均匀地涂覆。 同时具有良好的涂覆性， 在涂覆完成的零件表面可以进行二次涂覆等。
2.2 缺点
达克罗技术有很多传统方法无法比拟的优点，在国内建筑、家电、桥梁、公路建造、汽车、医用设备、军工武器、海洋设施等工业领域也得到广泛应用，但也存在部分不足之处。其缺点是无法加工大型配件；涂层较薄，其抗划性不足。
3 达克罗技术的防腐性
达克罗涂层在 300℃高温固化后，Cr6+被还原生成不定形的 Cr2O3·CrO3，使得片状锌粉、铝粉与基体表面层层重叠，形成达克罗涂层。该涂层的防腐性能有以下几点：①片状锌粉、铝粉的屏蔽作用及阴极保护作用：该涂层中由于片状锌粉、铝粉层层重叠降低了涂层的孔隙度，有效阻碍了腐蚀因子的进入。另一方面，片状锌粉、铝粉的电位较低，在腐蚀过程中片状锌粉、铝粉作为阳极优先被腐蚀，从而保护了阴极基体。②钝化性：铬酸在被氧化后形成一层致密的氧化膜， 对整个涂层起到钝化作用。 ③自修补作用：当钝化层受到损坏时，涂层中的残留物 CrO3能够在片状锌粉、铝粉表面形成新的钝化膜，当涂层受到损坏时，涂层中的残留物 CrO3也能够在基体表面形成钝化膜， 从而对涂层进行修补减缓基体受腐蚀程度。
4 达克罗在海洋中钢材涂覆应用
地球表面上海洋面积与陆地面积比可达到 71∶29，也就是说地球表面有 71%的面积被海洋覆盖。而在当今世界， 航船业和海洋工业也已成为全球经济的重要支柱。 我国造船量仅在 2007 年就已达到1800 万载重吨，居世界第三位；预期在 2015 年我国造船量可达到 3000 万载重吨，有望成为全球造船大国。
海洋环境是一个具有强腐蚀性的环境， 海水中含盐量高，其中 NaCl 含量约 3%，同时电导率较高，另外由于海水的波浪和生物的光合作用使得海水中的含氧量增高，导致金属在海洋中快速腐蚀。 因此，防御海水腐蚀得到了全球长期以来的关注和研究，目前防御海水腐蚀的途径主要有电化学保护和涂层保护等。
4.1 海洋腐蚀机理
在海洋环境中按腐蚀程度可分为四大区域：①水下区： 水下区由于金属表面缺氧使得阴极反应困难，从而腐蚀相对较轻。 ②水位变化区：水位变化区由于每日温差、 两次潮汐作用使得此区域受腐蚀性加快。 ③浪溅区： 浪溅区是受腐蚀严重的一个区域， 因为金属结构在此区域内长期被涨潮带来的浪花侵湿，又在落潮后在空气中使水分蒸发，导致金属结构表面空隙内氯离子浓度增高，并且向内扩散，破坏钝化膜，使得金属结构严重受损。 ④大气区：金属结构在大气区周期性受到海水的侵湿， 又长期在空气中暴露吸收海洋大气中的盐分， 使得金属结构受到一定程度上的腐蚀。
4.2 氯离子腐蚀机理
海洋与海洋大气层中含有大量的盐分， 使得金属结构在海洋环境中受到腐蚀。 氯离子的侵蚀方式主要有：①氯离子的侵入：A.金属结构在海洋环境中被盐颗粒附着于表面， 使得金属结构内部与外部的氯离子浓度不同， 由于扩散原理氯离子由浓度较高的外部扩散至金属结构内部， 导致金属结构内部受到腐蚀。B.由于金属结构表面受到干湿交替影响，氯离子通过间隙由湿润区域向干燥区域移动， 使得整体受到氯离子的腐蚀。 C.由于电位差导致氯离子主动由电位低向电位高的区域移动。②钝化层的侵蚀：氯离子有极强的去钝化效果， 当氯离子附着于金属结构表面钝化层时， 氯离子可使此处的 pH 值快速下降，破坏金属结构表面的钝化层，使金属结构受到腐蚀。
4.3 达克罗在海水中的防腐蚀过程
涂层的防腐性主要表现在涂层具有附着力、钝化性、屏蔽作用及阴极保护等方面。 达克罗涂层中片状锌粉、铝粉有效阻挡了水、氧、离子等腐蚀因素的浸入，层层叠加的片状锌粉、铝粉在基体表面形成壁垒效应，使腐蚀因子的侵蚀受到阻拦， 减缓了金属表面的腐蚀。 同时锌粉间相互接触与基体接触形成电路，当涂层受到损坏或腐蚀介质侵入时，片状锌粉、 铝粉作为阳极失去电子自我牺牲来保护阴极基体。
在文献中，通过涂覆完成的达克罗涂层在海水环境中，由电化学阻抗谱(EIS)进行实验测试。研究表明， 达克罗涂层在海水环境中先被腐蚀的是锌离子， 当锌离子被腐蚀后，Cr6+被氧化形成钝化膜，使得腐蚀受到阻碍，同时电阻、电容增大。 随后，涂层孔隙中锌离子含量增加，孔隙中 pH 值增加，生成难溶的氢氧化物加厚了钝化层， 从而使腐蚀介质难以扩散到达克罗涂层内部。同时，由于腐蚀产物的沉积，导致片状锌粉的电位正移，部分区域片状锌粉之间的导电性减弱， 从而影响了片状锌粉牺牲阳极保护阴极的作用， 使得达克罗涂层以点腐蚀形式受到侵蚀。
5 结语
达克罗涂料是一种具有金属表面高防腐处理的绿色环保型技术。 达克罗涂料的涂层性能优越于传统的电镀锌、热浸锌工艺，现已在建筑、家电、桥梁、公路建造、汽车、医用设备、军工武器等领域得到广泛应用。 另外，达克罗涂料具有良好的防腐蚀性，针对海洋环境中工业钢材等设备被海水腐蚀问题，达克罗涂料起到了保护钢材减少表面腐蚀的作用。 因此， 我国在未来还需对达克罗涂料技术进行进一步研究，提高我国金属表面处理技术，促进我国的科学技术发展以及工业设备的提高。
