铝合金三价铬本色钝化实践.pdf

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有色合金及铸
铝合金三价铬本色钝化实践
彭敬东,熊慶2,王宁,石燕
(1.重庆市西南大学化学化工学院,重庆400715:2.重庆长江造型材料(集团)有限公司,重庆400715
摘要:介绍了铝合金三价铬钝化工艺流程和重要工序,分析了钝化液成分及操作条件对钝化工
艺的影响。采用三价络钝化工艺可使铝合金表层的耐蚀性大大提高
关鍵词:铝合金表面处理;化学氧化;三价铬钝化
中图分类号:TG174.451文献标识码:B文章编号:1673-3320(2011)02-0019-03
Natural Color Passivation with Trivalent Chromate for Aluminum Alloy
Peng Jingdong Xiong Ying? Wang Ning Shi Yan
1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Southwest University, Chongqing 400715, China
2. Chongging Changjiang Moulding Material Group Co, Ltd, Chongqing 400715, China
Abstract: The process of aluminum alloy passivation with trivalent chromate was studied. With suitable
composition of passivation solution and operation condition, corrosion resistance of aluminum alloy can
be improved significantly with the process
Key words: surface treatment of aluminum alloy; chemical oxidation; passivation with trivalent chromate
我国是世界第一大铝生产国,第二大铝消费RoHS指令要求,2006年7月1日以后投放欧盟市场
国。铝及铝合金表面形成的氧化膜很薄,而且容的电气和电子产品不得含有六价铬等有害物质。
易破损,在酸性、碱性条件下均会迅速腐蚀;同六价铬化合物对环境的危害,促进了人们积极开
时铝合金材料硬度低、耐磨性差,也使其常发生展铝合金六价铬钝化液有效替代技术的研究。
磨蚀破损。因此铝合金在使用前必须经过相应的
由于环境保扩和T业卫生的需要,为市场提
表面处理,以满足其对环境的适应性和安全性,供切实可行、成本低、效果好、操作容易的无六
减少腐蚀,延长使用寿命り。
价铬钝化工艺十分必要。西南大学化学化工学院
常见的铝表面处理方法有阳极氧化、化学经过两年的科技攻关,开发出系列三价铬钝化工
氧化に4和微弧氧化阿等。化学氧化膜(钝化膜)艺,通过在重庆十余家生产线上一年多的使用
比自然氧化膜厚度大100~200倍,与阳极氧化和完全达到或优于原六价铬钝化工艺,能满足铸造
微弧氧化相比,具有对铝材疲劳性能影响小,操铝合金的防腐蚀和涂装要求。
作简单,不需要电能,设备简单,成本低,成膜
速度快,氧化膜附着性良好等优点,可单独用作
三价铬钝化主要工序说明
防护层或作为涂装底层?。传统的化学氧化处理
价铬钝化的工艺流程为:除油→水洗→水
是基于六价铬的化学转化膜工艺。六价铬钝化膜洗→表调→水洗→水洗一钝化→水洗→水洗一烫
能够提供长期有效的腐蚀保护,并拥有“自愈”干→吹水。
性能。然而,六价铬是美国环境保护局(EPA
1)压铸铝合金除油可以采取脱脂剂或抛丸处
最危险材料表中排名第17位的剧毒材料;欧盟理
收稿日期:2010-10-25。
作者简介:彭敬东(1968-),男,副教授,主要从事分析化学和金属表面处理的研究。
2011年第2期
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∏铸造エ程
Foundry Engineer in
2)表调处理的目的在于将材料表面多余部分匀,成膜不均匀,钝化效果差,这时候应该进行
除去,同时在材料表面形成许多微孔,便于钝化脱脂处理。
膜更好地与材料表面结合:表调液中的有效成分
3)表调工艺的控制:表调温度为常温,浸渍
会在材料表面种下晶核,利于快速成膜。
时间为0.5~1min,具体时间要视工件表面的氧化
3)钝化处理后需要及时清洗,以免干燥后程度而定,以刚好把氧化膜除干净为宜。当工件
在表面形成白斑和霉点,同时避免嵌铁件迅速生表面的氧化膜已除净时,不宜把工件放在表调槽
锈
液中继续浸泡,因为这样会造成工件表面的过度
4)进行烫干和吹水工序的目的既有利于迅速腐蚀。
挥发工件表面的水分,避免干燥后在表面形成白
4)钝化液pH值的控制:钝化液的pH值是
斑和霉点,又可达到对材料表面进行封孔处理的个十分重要的指标,pH值对钝化的速度和皮膜质
目的。
量均有重要影响。pH值过低,成膜速度低于膜层
2钝化工艺
溶解速度,耐蚀性低;pH值过高,成膜速度太
快,膜疏松多孔,钝化效果差,且钝化液将产生
2.1钝化液配方及工艺参数
大量沉淀,钝化液容易变质,所以钝化液的pH值
三价铬本色钝化液由三价铬盐、其他金属、必须控制在4.5~5.1之间。在实际工作中可以用pH
络合剂、成膜促进剂和封孔剂等组成。其中三价试纸或者pH计进行测定。该三价铬钝化液中含有
铬盐是飩化膜的主要成分来源;其他金属的加入缓冲剂,可保持pH值稳定,工作一段时间后pH值
主要调整外观颜色与耐蚀性;络合剂用于控制钝会上升,可用添加浓缩液的方法使得pH值适当下
化液的稳定性;成膜促进剂可以调整膜层颜色
降
控制成膜速度;封孔剂的作用是使膜层致密,提
5)钝化时间的控制:常温下2~4min。时间
高铝合金件的耐腐蚀性。
越长,膜层越厚,耐腐蚀性越好;但时间过长,
钝化液的工作条件为:常温处理,pH值钝化膜易出现蓝彩。时间越短,膜层越薄,耐腐
4.5~5.1,时间2~4min
蚀性越差。
2.2钝化液成分及操作条件的影响
6)钝化温度:以室温为宜。温度越高,膜层
2.2.1钝化液成分
形成速度越快,膜层越厚,耐腐蚀性越好;温度
1)铝合金三价铬钝化液含有三价铬盐、其他越低,膜层形成速度越慢,膜层越薄,耐腐蚀性
金属、络合剂、成膜促进剂和封孔剂等成分,这越差。过低糟温会使钝化速度转慢,较高槽温会
些成分是主要的成膜物质。操作时,每次只须添促使钝化剂耗量增加,最好能设定空气搅拌或循
加浓缩液,即可达到钝化液的使用要求,因此维环装置,使钝化效果更好。若冬季温度太低,只
护方便。若多次添加无效后,可考虑更换槽液。
需延长处理时间,一般延长1~2min即可,不需
2)溶液刚开槽时,需加少量铝粉使溶液老要增加加热设备。
化,避免新开槽液可能使铝合金钝化膜泛彩、发
7)烫干温度:烫干温度在60~80℃之间,
花
时间10~20s。烫干促使铝合金件上的水分快速
2.2.2操作条件
蒸发,减少流痕出现;而烫干时间短有利于保持
1)建槽:各地水质状况不同,水中杂质会影金属本色,避免色差。当工件完全浸没在水面下
响槽液使用寿命。钝化液必须用纯水、软水或食时,应该让工件在槽液里上下