铝合金三价铬本色钝化实践.doc

铝合金三价铬本色钝化实践铝合金三价铬本色钝化实践彭敬东,熊鹰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.采用三价铬钝化工艺可使铝合金表层的耐蚀性大大提高.关键词: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(20”11)02一OOl903NaturalColorPassivationwithTrivalentChromateforAluminumAlloyPengJingdong,XiongYing,WangNing,ShiYan(1.SchoolofChemistryandChemicalEngineering,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China2.ChongqingChangjiangMouldingMaterialGroupCo.,Ltd.,Chongqing400715,China)Abstract:Theprocessofaluminumalloypassivationwithtrivalentchromatewasstudied.Withsuitablecompositionofpassivationsolutionandoperationcondition,corrosionresistanceofaluminumalloycanbeimprovedsignificantlywiththeprocess.Keywords:surfacetreatmentofaluminumalloy;chemicaloxidation;passivationwithtrivalentchromate我国是世界第一大铝生产国,第二大铝消费国.铝及铝合金表面形成的氧化膜很薄,而且容易破损,在酸性,碱性条件下均会迅速腐蚀;同时铝合金材料硬度低,耐磨性差,也使其常发生磨蚀破损.因此铝合金在使用前必须经过相应的表面处理,以满足其对环境的适应性和安全性,减少腐蚀,延长使用寿命.常见的铝表面处理方法有阳极氧化-一,化学氧化3_和微弧氧化等.化学氧化膜(钝化膜)比自然氧化膜厚度大1oo2o0倍,与阳极氧化和微弧氧化相比,具有对铝材疲劳性能影响小,操作简单,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,可单独用作防护层或作为涂装底层6.传统的化学氧化处理是基于六价铬的化学转化膜工艺.六价铬钝化膜能够提供长期有效的腐蚀保护,并拥有”自愈”性能.然而,六价铬是美国环境保护局(EPA)最危险材料表中排名第l7位的剧毒材料;欧盟RoHS指令要求,2006年7月1日以后投放欧盟市场的电气和电子产品不得含有六价铬等有害物质.六价铬化合物对环境的危害,促进了人们积极开展铝合金六价铬钝化液有效替代技术的研究.由于环境保护和工业卫生的需要,为市场提供切实可行,成本低,效果好,操作容易的无六价铬钝化工艺十分必要.西南大学化学化工学院经过两年的科技攻关,开发出系列三价铬钝化工艺,通过在重庆十余家生产线上一年多的使用,完全达到或优于原六价铬钝化工艺,能满足铸造铝合金的防腐蚀和涂装要求.1三价铬钝化主要工序说明三价铬钝化的工艺流程为:除油一水洗一水洗一表调一水洗一水洗一钝化一水洗一水洗一烫干一吹水.1)压铸铝合金除油可以采取脱脂剂或抛丸处王早.收稿El期:20101025.作者简介:彭敬东(1968一),男,副教授,主要从事分析化学和金属表面处理的研究.2.11年第2期I192)表调处理的目的在于将材料表面多余部分除去,同时在材料表面形成许多微孔,便于钝化膜更好地与材料表面结合;表调液中的有效成分会在材料表面种下晶核,利于快速成膜.3)钝化处理后需要及时清洗,以免干燥后在表面形成白斑和霉点,同时避免嵌铁件迅速生锈.4)进行烫干和吹水工序的目的既有利于迅速挥发工件表面的水分,避免干燥后在表面形成白斑和霉点,又可达到对材料表面进行封孔处理的目的.2钝化工艺2.1钝化液配方及工艺参数三价铬本色钝化液由三价铬盐,其他金属,络合剂,成膜促进剂和封孔剂等组成.其中三价铬盐是钝化膜的主要成分来源;其他金属的加入主要调整外观颜色与耐蚀性;络合剂用于控制钝化液的稳定性;成膜促进剂可以调整膜层颜色,控制成膜速度;封孔剂的作用是使膜层致密,提高铝合金件的耐腐蚀性.钝化液的工作条件为:常温处理,PH值4.55.1,时间24min.2.2钝化液成分及操作条件的影响2.2.1钝化液成分1)铝合金三价铬钝化液含有三价铬盐,其他金属,络合剂,成膜促进剂和封孔剂等成分,这些成分是主要的成膜物质.操作时,每次只须添加浓缩液,即可达到钝化液的使用要求,因此维护方便.若多次添加无效后,可考虑更换槽液.2)溶液刚开槽时,需加少量铝粉使溶液老化,避免新开槽液可能使铝合金钝化膜泛彩,发花.2.2.2操作条件1)建槽:各地水质状况不同,水中杂质会影响槽液使用寿命.钝化液必须用纯水,软水或食用自来水建槽,含Mgz+,Fe3,Ca2较高的水质尤其不能在钝化槽使用.由于处理液含酸,为保证池壁有足够抗压能力,槽体材料需要采用不锈钢或具有耐酸衬层的钢.2)脱脂:由于铝合金表面存在油脂时,钝化处理液不能完全覆盖铝合金表面,致使钝化不均Iz.年第z期匀,成膜不均匀,钝化效果差,这时候应该进行脱脂处理.3)表调工艺的控制:表调温度为常温,浸渍时间为0.51min,具体时间要视工件表面的氧化程度而定,以刚好把氧化膜除干净为宜.当工件表面的氧化膜已除净时,不宜把工件放在表调槽液中继续浸泡,因为这样会造成工件表面的过度腐蚀.4)钝化液pH值的控制:钝化液的pH值是一个十分重要的指标,pH值对钝化的速度和皮膜质量均有重要影响.pH值过低,成膜速度低于膜层溶解速度,耐蚀性低;pH值过高,成膜速度太快,膜疏松多孔,钝化效果差,且钝化液将产生大量沉淀,钝化液容易变质,所以钝化液的pH值必须控制在4.55.1之间.在实际工作中可以用pH试纸或者pH计进行测定.该三价铬钝化液中含有缓冲剂,可保持pH值稳定,工作一段时间后pH值会上升,可用添加浓缩液的方法使得pH值适当下降.5)钝化时间的控制:常温下24rain.时间越长,膜层越厚,耐腐蚀性越好;但时间过长,钝化膜易出现蓝彩.时间越短,膜层越薄,耐腐蚀性越差.6)钝化温度:以室温为宜.温度越高,膜层形成速度越快,膜层越厚,耐腐蚀性越好;温度越低,膜层形成速度越慢,膜层越薄,耐腐蚀性越差.过低槽温会使钝化速度转慢,较高槽温会促使钝化剂耗量增加,最好能设定空气搅拌或循环装置,使钝化效果更好.若冬季温度太低,只需延长处理时间,一般延长12min即可,不需要增加加热设备.7)烫干温度:烫干温度在6080之间,时间1020S.烫干促使铝合金件上的水分快速蒸发,减少流痕出现;而烫干时间短有利于保持金属本色,避免色差.当工件完全浸没在水面下时,应该让工件在槽液里上下振动数次,提框离开液面后立即转序用压缩空气吹干水分.烫干温度过低,铝合金件上的水分不易挥发,铝合金件易腐蚀;温度过高会造成钝化膜老化发黄,耐蚀性下降.8)吹水:吹水的目的在于吹去工件表面水珠,避免工件表面残留水渍.方法是先吹掉工件表面水珠,然后重点对孔,槽,内侧及弯边进行重吹,彻底吹净积水.9)沥干时间通常为为3060s,好的排沥条件可以为厂家节约资金.3钝化膜性能3.1外观钝化膜光亮,致密,呈金属本色.3.2结合力在(20010)条件下,烘烤30min无起泡,无脱皮.3.3耐蚀性常温3min的钝化工艺,其铝合金件的中性盐雾试验可达24h,表面无白色腐蚀产物生成.4结论1)使用三价铬钝化工艺,可在铝合金表层得到金属本色钝化膜,外观呈金属本色,结合力好,耐蚀性强.2)三价铬钝化工艺稳定性好,易维护,在批量生产中已得到应用,产品受到了国外客户的肯定和好评.参考文献:1-茂忠,刘荣娟.2A12铝合金表面无色导电氧化J.轻合金加工技术,2004,32r2):35.41.2旷亚非,许岩,李国希.铝及其合金材料表面处理进展J】.电镀与精饰,2000,22(1):1620.【3李素琴,段绍范,段晓楠.铝合金脉冲硬质阳极氧4.-T-艺与膜层性能的研究J】.材料保护,1994,27(3):6.4MansfeldF,KimL,ShinH.SurfacemodificationofalloysandA1?basedmetalmatrixcompositesbychemicalpassivationJ.CorrosionScience,1987,27(9):997.【5HintonBR.TheinhabitionofaluminumcorrisionbyceriumcationsJ.MetalsFortma.1984(4):2112】7.6】邓志威,薛文斌,汪新福.铝合金表面微弧氧化技术J.材料保护l996,29f21:15.湖南省低碳铸造技术信息交流会暨湖南省铸造学会理事会换届会议简讯2010年12月18目,由湖南省机械工程学会铸造专业学会主办,湖南湘电长泵铸造有限公司承办的湖南省低碳铸造技术信息交流会暨湖南省铸造学会理事会换届会议在长沙市宁乡县天元大酒店隆重召开.湖南省机械工程学会常务副秘书长常力平,铸造学会荣誉理事长汤忠超,湖南湘电长沙水泵有限公司党委书记凌跃农,湖南湘电长泵铸造有限公司总经理颜四中,副总经理闵正清,华中科技大学教授樊自田,中南大学教授刘舜尧等出席了会议.参加会议的除了湖南省内多家铸造企业外,还有来自北京,天津,福建,江苏,湖北,河南,广东,广西,江西,山东,辽宁等省市的50余家铸造企业及原辅材料,设备相关企业80多人.今日铸造杂志社还发来电文,对大会的召开表示热烈祝贺.会议由”低碳铸造技术信息交流会”,”省铸造学会理事会换届会议”及参观湖南湘电长泵铸造有限公司三大部分组成.在闵正清主持的低碳铸造技术信息交流会上,樊自田教授,天津市铸造学会秘书长陆鑫民,无锡锡南铸造机械有限公司高级顾问董鄂教授,福士科铸造材料(中国)有限公司高级工程师段成文,襄樊市诚方达工业电炉有限公司总经理陈有武,湖南湘电长泵铸造有限公司工程师袁亲松和周盛,分别向大会作了学术报告.在信息发布会上,四家单位介绍了较为先进的铸造相关设备.在下午的铸造学会理事会换届大会上,株洲九方铸造有限