橋梁支座錨固螺栓的用途是將支座連接和固定在橋梁和橋墩上，主要承受水平剪切力，一般采用10. 9 或12. 9 級外六角高強度螺栓。橋梁支座錨固螺栓大部分是在橋梁施工現場進行安裝，安裝條件差，磕碰多，達克羅和熱鍍鋅涂層硬度低，不耐磨。

安裝和運輸過程中易損壞涂層，導致損壞的螺栓安裝后不到一年就嚴重生銹，支座生產廠家為此不得不花費大量的人力物力對生銹的螺栓進行防腐處理中國建材網cnprofit.com。為解決這一問題，本研究針對達克羅和滲鋅層的特點，探討一種新的螺栓防腐方法在橋梁支座上應用的可行性。

1 達克羅

達克羅是DACROMET 譯音和縮寫，簡稱達克羅、達克銹、迪克龍。國內命名為鋅鉻涂層，是一種以鋅粉、鋁粉、鉻酸和去離子水為主要成分的新型防腐涂料，浸涂、刷涂或噴涂于鋼鐵工件表面，經320 ℃左右高溫烘烤燒結，形成裹覆在表面的涂層，厚度一般為6 ～ 15 μm。

1. 1 達克羅的防腐機理

達克羅膜層對于鋼鐵基體的保護作用可歸納為以下幾點:

( 1) 壁壘效應: 由于片狀鋅、鋁層狀重疊，阻礙了水、氧等腐蝕介質到達基體的進程，能起一種隔離的屏蔽作用。

( 2) 鈍化作用: 在達克羅的處理過程中，鉻酸與鋅、鋁粉和基體金屬發生化學反應，生成致密的鈍化膜，這種鈍化膜具有很好的耐腐蝕性能。

( 3) 陰極保護作用: 鋅鋁鉻涂層最主要的保護作用與鍍鋅層一樣，是對基體進行陰極保護。

1. 2 達克羅的生產流程

達克羅的生產流程主要為: 除油→機械拋丸→浸涂達克羅液→甩干→預熱→高溫烘烤→冷卻→二次浸涂→甩干→預熱→烘烤→冷卻。

1. 3 達克羅層元素分析

對達克羅層進行了元素分析，元素分析結果如圖1 和表1所示。

達克羅涂層元素分析

達克羅涂層元素分析

從圖1 可知，達克羅涂層中主要包含鋅、鋁、氧、鉻等元素。

2 滲鋅

將滲鋅劑與鋼鐵制件共置于滲爐中，加熱到400 ℃左右，活性鋅原子則由鋼鐵制件的表面向內部滲透，同時鐵原子則由內向外擴散，在制件表層形成了一個均勻的鋅－ 鐵合金層即滲鋅層，厚度一般為30 ～ 80 μm。

2. 1 滲鋅的生產流程

滲鋅的生產流程為: 除油→機械拋丸→裝罐→加溫→滲鋅→冷卻→出罐→分離→檢驗。

2. 2 滲鋅層的元素分析

分別在滲鋅層的表面、中間位置、靠近基體處進行滲鋅層元素分析，結果見表2。

滲鋅層元素分析

從表2 可知，滲鋅層只含有鐵和鋅元素，從表至內，鋅元素逐步減少，鐵元素逐步增加。

2. 3 滲鋅層和達克羅層的顯微結構和硬度

與達克羅相比，滲鋅層膜層更致密、更硬、更厚，達克羅( 放大1 000倍) 和滲鋅層的顯微結構( 放大500 倍) 分別見圖2 和圖3。滲鋅層、達克羅層和基體( 40Cr) 的硬度檢測數據如表3所示。

達克羅涂層顯微結構,滲鋅涂層顯微結構

達克羅層、滲鋅層和基體的硬度

由表3 中數據可知，滲鋅層的平均硬度為441 HV，基體的平均硬度為401 HV，滲鋅層硬度比基體略高，原因是滲鋅層為鋅－ 鐵合金層，結構十分致密，與鋼鐵基體結合牢固，硬度高，耐磨性能好，在運輸、裝配和拆卸使用過程中，滲鋅層不易磨損、擦傷、脫落，容易保證滲鋅面的完整。

而達克羅層的平均硬度為257 HV，遠低于基體和滲鋅層的硬度，因為達克羅層是一個高溫燒結層，與基體間沒有形成化學鍵，與滲鋅處理相比，它的表面硬度和耐劃傷能力略差，在運輸、裝配和拆卸使用過程中易劃傷和脫落。

3 達克羅和滲鋅層防腐性能比較

為了比較達克羅、滲鋅和達克羅－ 滲鋅復合涂層的防腐性能，分別進行了中性鹽霧試驗和室外暴露試驗。

3. 1 中性鹽霧試驗

分別選取達克羅螺栓、滲鋅螺栓和滲鋅－ 達克羅復合涂層螺栓進行安裝前后耐鹽霧性能對比檢測。

3. 1. 1 試驗條件

試驗前處理: 用酒精擦拭試樣除油污; 鹽霧試驗箱溫度:35 ℃; 飽和溫度: 47 ℃; 噴霧壓力1. 0 ～ 1. 5 kg /cm2 ; 試驗溶液為( 50 ± 5) g /L 的NaCl 水溶液，水為去離子水，鹽為分析純的NaCl，pH 為6. 5 ～ 7. 0，噴霧量為1. 0 ～ 2. 0 mL/( 80 cm2·h － 1 )收集液的密度為1. 029 ～ 1. 036 g /cm3 ; 試樣的放置角度: 試樣表面與垂直方向成15° ～ 20°。試驗結束后拿出試樣，放置30 min，用自來水沖洗試樣表面殘留的鹽溶液，用紙輕輕吸干水分，檢查試樣。

3. 1. 2 對比試樣狀態

試樣材質: 40Cr 螺栓; 涂層厚度: 達克羅層10 ～ 15 μm; 滲鋅層50 ～ 70 μm; 滲鋅－ 達克羅復合涂層總膜厚50 ～ 70 μm。

3. 1. 3 檢測結果

不同涂層的螺栓使用前后耐鹽霧性能對比如表4。

不同涂層的螺栓使用前后耐鹽霧性能對比

由結果可知: 安裝前，3種螺栓的耐中性鹽霧性能的順序均為: 復合涂層＞ 達克羅＞ 滲鋅。但安裝后3 種螺栓的防腐性能變化率差異很大，達克羅處理的螺栓在使用后耐鹽霧性能急劇下降，只有之前的10% ～ 20%的防腐能力，而滲鋅層則仍然保持有80%以上的防腐能力。

主要由于滲鋅層表面含有少量鐵元素，會導致滲鋅層本身耐鹽霧性能差，但其本身耐磨性能好，而且滲鋅層較厚，所以其耐鹽霧性能在安裝后下降少，相反，達克羅層將基體完全隔絕開了，加上達克羅層本身的耐腐蝕性能好，所以未損壞的達克羅層耐鹽霧性能好，但因其硬度低、膜層薄，易損壞，損壞后鐵基體直接裸露在外，導致耐鹽霧性能迅速下降。

從表4 可知，滲鋅－ 達克羅復合防腐涂層的防腐性能比單一的達克羅涂層或者滲鋅層的防腐性能有了很大提高，采用滲鋅－ 達克羅復合涂層的防腐工藝，即在滲鋅層的基礎上再涂覆一層達克羅，可以取長補短，有效利用達克羅層的高耐鹽霧性能和滲鋅層的耐磨性能，當達克羅在使用過程中有損傷點產生時，仍然有滲鋅層做保護，從而保證工件不會從被損傷點腐蝕。

3. 2 室外自然暴露試驗

中性鹽霧試驗不能完全反映被測試樣在實際使用環境中的耐腐蝕性能，為了檢測滲鋅螺栓和達克羅螺栓在實際使用環境中的耐腐蝕性能，分別選取了滲鋅和達克羅處理的螺栓進行安裝前后室外自然暴露試驗。

3. 2. 1 實驗條件

將試樣擺放在屋頂石棉瓦瓦槽中，四周及上方無任何遮蓋; 試樣放置角度與水平方向約20°，試驗時間: 1 a。

3. 2. 2 對比試樣狀態

未使用和使用過的達克羅螺栓，膜厚均為10 ～ 15 μm; 未使用和使用過的滲鋅螺栓，膜厚均為50 ～ 70 μm。

3. 2. 3 試驗結果

試驗結果見圖4。

室外自然暴露實驗

從圖4 可知，室外自然暴露1 a 之后未使用的達克羅螺栓和滲鋅螺栓均未生銹，使用過的達克羅螺栓生銹嚴重，而使用過的滲鋅螺栓則只有很少一點銹跡，可見滲鋅螺栓的實際耐腐蝕效果要好于達克羅螺栓。

達克羅螺栓使用后，因達克羅層硬度低，滲層極易破壞，基體直接暴露在外，導致很快生銹。而滲鋅層為擴散性冶金層，與基材的結合強度高達600 ～ 700 MPa，很難被剝離掉，經安裝使用后，滲層仍然基本完好，故螺栓幾乎未生銹。

4 滲鋅－ 達克羅復合防腐涂層在鐵路橋梁支座錨固螺栓上的應用

依據以上研究，制定了鐵路橋梁錨固螺栓的防腐規范，要求螺栓整體采用滲鋅－ 達克羅復合涂層處理。

( 1) 檢驗要求: 涂層總厚度≥50 μm，耐中性鹽霧時間≥1 000 h，鹽霧試驗為型式試驗，每年1 次，日常檢測項目包括外觀、厚度、硝酸銨快速腐蝕≥2 h。

( 2) 工藝優化: 如需要進一步提高螺栓的防腐效果，建議在達克羅處理之后，增加一道達克羅封閉層，即采用滲鋅－ 達克羅－ 封閉，可以增加達克羅層的耐磨性和耐劃傷性。

( 3) 應用效果。經過1 a 多在沿海線路的應用，滲鋅－ 達克羅復合防腐涂層的錨固螺栓實際應用效果良好，至今未發現有螺栓生銹的情況。

5 結語

通過研究達克羅和滲鋅層的硬度、鹽霧試驗和戶外自然暴露，得出以下結論。

( 1) 滲鋅層的硬度比40Cr 基體略高，而達克羅層的硬度遠低于滲鋅層和基體的硬度;

( 2) 達克羅層耐中性鹽霧試驗要好于滲鋅層，但使用在螺栓上時，實際防腐效果不如滲鋅層;

( 3) 橋梁支座錨固螺栓采用滲鋅－ 達克羅復合防腐涂層效果良好。

包勝軍，周萬紅，唐革新，謝昕欣，郭紅鋒( 株洲時代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007)